Пространственные конструкции
Среди пространственных конструкций наиболее распространены цилиндрические своды и оболочки, сферические купола, крестовые и сомкнутые своды. Распорные цилиндрические конструкции опираются на продольные стены или по контуру, а безраспорные — на торцевые стены, столбы и диафрагмы. Крестовые своды опираются преимущественно на колонны, а сомкнутые своды (квадратные или шестиугольные в плане) — по периметру.
Своды и купола подразделяются на сплошные тонкостенные, образуемые слоями досок или фанеры, ребристые, опирающиеся на арки, и кружально-сетчатые, собираемые из стандартных косяков. Применение косяков и других сборных элементов позволяет в большей степени индустриализовать изготовление пространственных конструкций.
Особую группу составляют купола, образуемые пересечением в замке трехшарнирных арок и рам, опирающихся непосредственно на фундаменты или стены. Такие конструкции, по форме пространственные, рассчитывают как плоские. Возводятся конструкции пространственных покрытий двоякой кривизны с поверхностью параболоида, эллипсоида, гиперболоида, гиперболического параболоида. Создание таких конструкций стало возможным благодаря усовершенствованным способам склеивания древесины.
Безраспорный цилиндрический свод, опирающийся на торцевые стены, работает как балка корытообразного сечения. Чтобы обеспечивать неизменяемость расстояния между продольными растянутыми кромками, их закрепляют от горизонтальных смещений специальными фермами или делают ребра жесткости, устанавливая их с шагом 2—6 м. Собственно свод состоит из трех дощатых настилов — одного продольного и двух косых; доски в них скреплены гвоздями и болтами. Недостатки такой конструкции — податливость соединений и значительная деформируемость перекрытий. Более жесткое покрытие образуется при склеивании досок настила. Тонкостенные цилиндрические своды применяют при строительстве складов, ангаров, выставочных и спортивных сооружений.
Кружально-сетчатый цилиндрический свод образуется из стандартных косяков, устанавливаемых по двум взаимно пересекающимся ломаным линиям. Косяки соединяются между собой на врубках или при помощи болтов. Чем шире косяки, тем больший пролет можно перекрыть кружально-сетчатым сводом. В связи с ограниченной шириной целых досок косяки для большепролетных сводов делают клееными или из фанерных щитов. Таким образом могут быть получены своды пролетом до 80 м.
Двойной кружально-сетчатый свод, образуемый двумя концентрически расположенными сводами, соединенными раскосной решеткой на болтах, позволяет получать жесткие большепролетные покрытия из косяков цельного сечения. Сетка обоих сводов прямоугольная. Раскосы решетки располагаются вдоль винтовых линий свода. Особенность конструкции состоит в том, что косяки, работающие только на сжатие, могут иметь небольшое сечение. Это предотвращает их раскалывание и облегчает подбор пиломатериалов Для конструкции. Стрела подъема свода обычно небольшая: 1/7—1/8 пролета. Поперечный распор воспринимается одной или двумя затяжками. Наличие продольного распора не позволяет опирать двойной свод на торцевые стены. Сетку свода в торцах рекомендуется замыкать арками кружального типа.
Крестовые и сомкнутые своды, образуемые пересечением цилиндрических сводов равных пролетов и с одной стрелой подъема, используют в покрытиях зданий, квадратных или многоугольных в плане. Сомкнутые своды применяют, кроме того, для оформления торцов зданий, перекрытых цилиндрическими сводами. При большом числе сторон многоугольного здания сомкнутый свод приближается к сферическому куполу. Благодаря небольшой массе кружально-сетчатых систем сооружаемые из них своды можно собирать на земле, а затем поднимать и устанавливать на опоры.
Тонкостенные купола образуются дощатыми двойными (кольцеобразным и косым) или тройными (двумя кольцеообраз-ными и одним косым) настилами, опирающимися на меридиональные арки прямоугольного сечения, скленные или сколоченные из досок. Доски настила толщиной 1,9—2,5 см прибивают к аркам и скрепляют между собой гвоздями. В каждом пролете между меридиональными арками косой настил, укладываемый под углом 45°, меняет свое направление. Доски кольцеобразного настила перекрывают стыки предыдущего слоя на половине своей длины и ширины.
Меридиональные арки упираются верхними концами в деревянно-кружальное кольцо, а нижними — в железобетонное и стальное опорное кольцо, прочно скрепленное со стенами или фундаментами. В ребристых куполах меридиональные арки чередуются с ребрами жесткости, максимальная высота сечения которых равна 1/50—1/70 диаметра купола. Высота сечения меридиональных арок составляет 1/200—1/250 диаметра. Устойчивость ребер обеспечивается установкой поперечных связей, являющихся также вспомогательными элементами при монтаже. Шаг ребер жесткости, измеряемый по периметру основания, составляет 3—6 м, а меридиональных арок — 0,8— 1,5 м. Ребристые купола монтируют с башни, устанавливаемой в центре покрытия . На башне укладывают кружальные кольца, затем поднимают и крепят ребра жесткости. Далее, пользуясь ребрами, укладывают настил. Тонкостенные купола собирают при помощи сплошных лесов.
Купола кружально-сетчатой конструкции собирают по ромбической сетке из косяков с постепенно уменьшающимися размерами. Если менять угол сетки в каждом ярусе, то можно пользоваться косяками одинакового размера. Сферические купола кружально-сетчатой конструкции сложны в изготовлении, поэтому более предпочтительны сомкнутые многогранные купола той же системы.
Сетчатые купола сферической формы могут быть, кроме того, образованы арками кругового очертания, пересекающимися под углом 60°. Арки крепятся в узлах стальными фасонками и накладками на болтах. По другому способу сферические сетчатые купола собирают из колец, соединенных промежуточными криволинейными вставками, образующими в плане треугольники.
Купола радиальной системы состоят из пересекающихся в вершине трехшарнирных сплошных или сквозных арок, прогонов и дощатого настила, укладываемого под углом 45° к прогонам. Верхние концы арок опираются на сжатое кружальное кольцо, а нижние — на мощное опорное кольцо из железобетона. Шаг арок, измеряемый по опорному кольцу, не должен превышать 6 м. Устойчивость нижних поясов арок обеспечивается поперечными связями.
Пространственные оболочки из фанеры, обладая малой массой, достаточно прочны. Среди них определенные преимущества имеют гиперболические оболочки: прямолинейная образующая, простой отвод воды, высокое сопротивление выпучиванию. Гиперболические оболочки выполняют двумя способами. Первый заключается в применении скрученных фанерных элементов одного типоразмера длиной, равной пролету оболоч-ки (рис. 1.25). Фанерный элемент состоит из деревянного каркаса, обклеенного с одной стороны водостойкой фанерой. При заданном угле подъема оболочки ребра каркаса выступают из его плоскости на размер шага. В связи с этим верхние кромки ребер, к которым приклеивают фанеру, строгают со скосом. Ребра смежных панелей соединяют монолитно на клею, прижимая болтами, либо при помощи фанерных накладок на клею. По двум сторонам оболочки вдоль торцов панелей устанавливают бортовые элементы (доски).
При втором способе оболочку собирают из параболических панелей, располагаемых перпендикулярно выпуклой параболе;
причем панели располагают на одной половине пролета вдоль, а на другой — поперек. При этом стыки элементов находятся под действием сжимающих усилий. Сборку панелей осуществляют на матрице.
Фанерные конструкции — емкости (элементы сборных зернохранилищ и силосов для минеральных удобрений) представляют собой кольца диаметром 3—4 м или квадратные призмы со стороной 3—4 м с манжетами для болтовых соединений. Кольца собирают в цилиндрическую башню высотой до 4— 5 м или коробчатую фанерную призму. Стенки квадратных элементов представляют собой ребристые панели с обшивками из водостойкой фанеры толщиной 10 мм, приклеенной к продольным ребрам 15,4×7,6 см фенолформальдегидным клеем. Для образования пространственной конструкции панели соединяют в узлах стальными штырями, закрепленными в ребрах под углом 45° эпоксидно-цементным клеем.
Цилиндрические и стрельчатые своды коробчатого сечения. Элемент свода представляет собой трехслойную панель с криволинейными клееными продольными ребрами высотой до 100 мм, к которым с обеих сторон приклеивается водостойкая фанера толщиной 5—6 мм. Для обеспечения устойчивости сжатых верхних листов фанеры между продольными ребрами ставят фанерные диафрагмы. В ячейки между ребрами и диафрагмами укладывают блоки пенопласта. Нижние торцы панелей опирают на фундамент, верхние соединяют в коньке встык при помощи накладок. Масса одной панели шириной 1,5 м при пролете здания 14 м составляет 200 кг.
Деревометаллические структуры представляют собой решетчатые системы из брусьев, стальных полос и клееных фанерных плит. Роль верхних поясов в конструкциях выполняют контурные ребра плит, работающих на восприятие продольных сил и изгибающих моментов от поперечной нагрузки. Размер плит 3×3 м принят одинаковым для всей конструкции, что обеспечивает их взаимозаменяемость.
Нижние пояса конструкции выполняют из полосовой стали. Деревянные раскосы крепят к фасонкам сварных башмаков на болтах. Для восприятия растягивающих усилий в раскосы вклеены арматурные стержни. При размерах в плане 18×18 м масса конструкции составляет 12 т, что позволяет монтировать ее в собранном виде. Расход древесины на 1 м2 перекрываемой площади 0,04 м3, фанеры — 0,013 м3, стали 7—10 кг.
Деревянные конструкции - Пространственные конструкции
Остались вопросы по теме - "Пространственные конструкции", задайте их на