Подстропильные балки с горизонтальным верхним поясом.

Для покрытий со стропильными балками двутаврового сечения пролетами 18м и 25м, а также на них могут опираться плиты «на пролет» в зданиях с шагом колонн 12м.

 

2.2.4. Рамы и арки. Материал, конструкции. Область применения.
Рамы
Рамами называют стержневые конструкции, состоящие из вертикальных (стоек) и горизонтальных элементов (ригелей), жёстко соединённых между собой в узлах.
Рамы бывают однопролётными (портальными), а так же многопролётными.
Рамы- распорные конструкции.

Их делят на

- трёхшарнирные (Трёхшарнирные наиболее материалоёмки. Их использование ограничено сравнительно небольшими высотами и пролётами. Применяют их в том случае, когда возможно полностью изготовить полураму в заводских условиях и транспортировать её.)

- двухшарнирные (Двухмаршевые имеют наиболее широкое применение и большие пролёты.)

- бесшарнирные (Самые экономичные по расходу материала- бесшарнирные. Используют при самых больших пролетах для рам)

Расположения рам:

1. Параллельное расположение рам с постоянным шагом на прямоугольном плане- применяется чаще всего
2. Попарно-перекрёстное. Этот приём обеспечивает хорошую пространственную жёсткость каркаса.
3. Радиальное расположение рам целесообразно в зданиях и помещениях с центричным планом
4. Радиально-ячейковое расположение рам может использоваться в зданиях ячеистой планировочной структуры, образованной на основе треугольника, квадрата, шести- или восьмиугольника
5. При звёздчатом расположении конструкций структуру покрытия образуют рамы, соединяющие середины сторон многоугольного плана или его углы через один, и полурамы, примыкающие в коньковом узле к рамам. Звёздчатая структура применяется в небольших зданиях с правильным многоугольным планом.

Материалы:

2. Деревянные рамы. Рамы являются одним из основных классов несущих деревянных конструкций. По статистическим признакам деревянные рамы делятся на двухшарнирные и трёхшарнирные. По конструкции: цельнодеревянные, клеедеревянныеиз прямолинейных элементов, клеедеревянныегнутые, сплошного сечения и сквозные (решётчатые).

-Дощатоклеенные гнутые рамы. Более трудоёмки в изготовлении. Чем балки и арки, и требуют большего расхода древесины и клея.

-Дощатоклеенные рамы из прямолинейных элементов (рис. 22.46 в) более технологичны, чем гнутые. Более надёжны рамы из прямолинейных элементов с ригелем, имеющим консоли и опирающимися шарнирно на двухветвевые стойки.

-Решётчатые рамы применяют в зданиях с большими пролётами, однако они более трудоёмки в изготовлении и менее огнестойки.

 

 

1. Металлические рамы применяют при пролётах 50-150м.

Основные преимущества рамных конструкций по сравнению с балочными- меньший вес, большая жёсткость, меньшая высота ригеля.

Недостатки - большая ширина колонн (стоек рам), чувствительность системы к неравномерным осадкам опор и изменениям температуры.

- Рамы сплошного сечения. Высоту сечения сплошных рам принимают 1/30- 1/40 пролёта, но не более 2м. Наиболее распространённые формы сплошных рам- двухшарнирная с горизонтальным ригелем или трехшарнирная с наклонным ригелем. При увеличении пролёта до 60м более выгодны рамы с ломаным ригелем.	- При пролётах более 60м применяют решётчатые (сквозные) рамы, в которых сечения ригеля и стоек проектируют аналогично фермам.  В сквозных рамах высота ригеля увеличивается по сравнению со сплошными до 1/8- 1/15 пролёта в шарнирных и до 1/12-1/20 пролёта- в бесшарнирных рамах.	-В некоторых случаях, например, в двухпролётных зданиях, возможно применение комбинированных рам, состоящих из сплошных боковых полурам и средней части- сквозной стойки со сквозными примыкающими частями ригеля.

 

Арки
Арка представляет собой распорную конструкцию обычно криволинейного (дугообразного) очертания, перекрывающую пролёт между двумя опорами (колоннами, пилонами, фундаментами).
Арки имеют несомненное преимущество перед балочными и рамными конструкциями вследствие значительно меньших (в несколько раз) изгибающих моментов. Характерная особенность арки- работа главным образом на сжатие и в меньшей степени- на изгиб.
По статическим схемам арки могут быть (рис. 22.54.):

1.Трёхшарнирные арки статически определимы, не чувствительны к неравномерным осадкам опор и колебаниям температуры. Дороговизна изготовления, но удобство монтажа и перевозки.	2.Двухшарнирные арки один раз статически неопределимы. Более благоприятное распределение изгибающих моментов по длине, достаточно экономичны по расходу материала.	3.Бесшарнирные арки более совершенны с точки зрения статики. По технологическим и экономическим причинам применяются редко.

Материалы
1. Металлические арки
-Сплошные арки имеют высоту сечения 1/50-1/80 от пролёта и применяются в зданиях с пролётами до 60м. (рис. 22.58 а)
- Сквозные арки при пролётах более 60м. (рис 22.59)Высота сечения 1/30-1/60 от пролёта.
2. Деревянные арки
Клеедеревянные арки бывают сплошностенчатыми и сквозными (решётчатыми); сегментного, стрельчатого, ломаного и треугольного очертаний (рис. 22.63)
-С егментные арки без затяжек достигают значительной высоты (до половины величины пролёта). Опираются обычно на фундаменты, применяются в покрытиях общественных однопролётных зданий (рис. 22.63 а-г)
- Стрельчатые клеедеревянные арки (рис. 22.63 д,е) всегда имеют трехшарнирную схему, как правило без затяжек. Они состоят из двух полуарок кругового или изогнутого очертания и имеют пролёты 20-80 м. Высота близка к половине величины их пролётов.
- Треугольные арки без затяжек (рис. 22.63 з,и) проектируют с высотой,близкой к половине величины их пролёта, который обычно не привышает 30м., арки опирают непосредственно на фундамент.
- Треугольные арки с затяжками (рис. 22.63 м) имеют высоту порядка 1/6 пролёта, достигающего 50м., опирают их на колонны или стены.
- Сквозные трехшарнирные арки (рис. 22.63 г,л) составляют из пары ферм.

 

2.2.5. Несущие элементы ограждающей части покрытия: прогонные решения,плиты покрытия, металлический настил.
Ограждающие конструкции покрытий должны хорошо сопротивляться всем силовым и несиловым воздействиям, т.е. должны обладать достаточной прочностью, малой деформативностью, иметь хорошие изоляционные качества (гидро-, паро-, тепло-, газоизоляция), быть пожаробезопасными, долговечными и коррозиестойкими.

Кроме того, ограждающие части покрытий должны быть индустриальными и экономичными в строительстве и в эксплуатационных условиях.
Покрытия над производственными зданиями, как правило, устраивают бесчердачными с пологой скатной или плоской кровлей, с внутренними и в отдельных случаях с наружными водостоками.

При рассмотрении особенностей конструктивных решений промышленных зданий указывалось, что покрытия могут иметь беспрогонную и прогонную схемы решения (рис. 31.2).

Беспрогонная схема более экономична и получила преимущественное распространение.

Конструктивные схемы ограждающей части покрытия:

а – беспрогонная; б – прогонная:

1 – колонна; 2– несущая конструкция покрытия – ферма;

3 – плита покрытия; 4 – прогон,

5 – мелкоразмерная плита, укладываемая по прогонам

Плиты покрытий. Железобетонные ребристые плиты покрытий одноэтажных промышленных зданий относятся как к элементам каркаса, так и элементам покрытий. При монтаже каркаса раскладку плит покрытий обычно выполняют совместно с другими элементами, поэтому плиты включены в общую номенклатуру сборных железобетонных элементов одноэтажных зданий.

 

Железобетонные ребристые плиты покрытий длиной 6 м: а – основная рядовая шириной 3 м;

б – доборная шириной 1,5 м;

в – для устройства легкосбрасываемых кровель;

г, д – с проемами

Ширина основных плит 3 м, доборных – 1,5 м.

Плиты имеют продольные ребра высотой 0,3 м при длине 6 м и 0,45 м при длине 12 м.

Поперечные ребра расположены через 1 м или 1,5 м в зависимости от несущей способности плиты, ее длины и ширины.

 

Для пропуска вентиляционных каналов, при установке зенитных фонарей и т.п. в плитах устраивают проемы диаметром 0,4-1,45 м или прямоугольные проемы на ширину плиты между ребрами. По концам продольных ребер имеются закладные детали, необходимые для при­варки плит к поясам стальных ферм или закладным деталям железобетонных несущих конструкций покрытий.

Здания с плитами «на пролет». Для уменьшения трудозатрат при монтаже применяются конструкции покрытий, выполняющие одновременно функции несущих и ограждающих элементов здания – плиты-оболочки типов КЖС. Для их опирания предусматривают подстропильные балки или фермы с горизонтальными верхними поясами, длина которых соответствует шагу основных колонн.

 

Плиты типа КЖС размером 3х18 м представляют собой железобетонную сводчатую очерченную по квадратной параболе пологую тонкостенную оболочку с двумя продольными ребрами-диафрагмами переменной высоты (рис. 21.118). Оболочка гладкая, ребра-диафрагмы имеют вертикальные ребра жесткости. Плиты разработаны без проемов в полке (сплошными), с проемами для пропуска вентиляционного блока или воздуховода крышного вентилятора, а также для установки водосточной воронки; с центральным проемом 6х2,5 м под светоаэрационные фонари. На рис. 21.118 показана плита КЖС без проемов в полке.

 

Ограждающая часть покрытия может быть устроена и из мелкоразмерных элементов с применением железобетонных и стальных прогонов. Железобетонные и стальные прогоны укладывают по верхнему поясу железобетонных или стальных несущих конструкций покрытия. Ограждающая часть покрытия в этом случае состоит из железобетонных плит, укладываемых по прогонам поперек пролета здания, пароизоляции, теплоизоляции, стяжки и кровли.

 

Железобетонные прогоны с Т- или П-образным поперечным сечением могут перекрывать пролеты 6 м (рис.32.3, а, б,).

Железобетонные сборные плиты (рис. 32.3, в, г) изготовляют с ребрами или без них. Длина плит соответствует принятому расстоянию между осями прогонов, которые передают нагрузку ограждающей части на несущие конструкции.

Для обеспечения большой площади опирания концы плит делают с трапециевидной вырезкой и располагают в смежных рядах вразбежку со сдвигом на половину ширины плиты (рис. 32.3, д).

Плиты укладывают насухо с последующей заливкой швов цементным раствором. Применяют также армированные плиты из автоклавного ячеистого бетона длиной 1,5 и 3 м и толщиной 140-160 мм. Укладка таких плит возможна только в покрытиях над помещениями с нормальной влажностью воздуха.

Элементы ограждающей части покрытия:

а – железобетонные прогоны;

б – поперечное сечение прогонов;

в – железобетонные и армопенобетонные плиты;

г – сечение плит; д – стык плит

2.3 Большепролетные пространственные конструкции

Основной признак пространственных конструкций – их прочность обеспечивается за счет формы или структурного расположения элементов конструкции.

Конструкции совмещаю в себе не только элементы покрытия, но и переходят в стены.

 

Пространственные конструкции:

1. криволинейные (плоские элементы, вписываемые в криволинейную форму)

2. конструкции, образуемые прямолинейными элементами (не создающие своими сочетаниями криволинейную форму)

 

Пространственные конструкции:

1) структурные плиты (структуры)

2) вспарушенные оболочки

3) висячие (вантовые и мембранные) покрытия

4) мягкие (пневматические и тентовые) оболочки

 

На изгиб работают:

· плиты

· настилы

· складки

· цилиндрические оболочки

Своды работают на сжатие.

 

Жесткие оболочки (работают в основном, на сжатие):

· крестовые своды

· оболочки положительной кривизны

· зонтичные оболочки

· купола

Оболочки отрицательной (двояко кривизны) работают, в основном, на сжатие и растяжение.

Висячие системы – подвесные конструкции, фермы из тросов, сетки из тросов, сетки из тросов и балок, висячие оболочки, конструкции с жесткими вантами, комбинированные вантовые системы (все это, в основном, работает на растяжение).

Преимущества вантовых покрытий и оболочек-мембран: высокая прочность, малая масса и гибкость.

Системы регулярной структуры:

· Структурные плиты с перекрестными ребрами (работают, в основном, на изгиб)

· Структурные плиты стержневые

· Структурные плиты пластинчатые

· Сетчатые оболочки и своды

· Сетчатые купола (работают на растяжение-сжатие)

Мягкие оболочки - пневматические и тентовые конструкции (могут иметь любую форму, работают на растяжение)

Деревянные оболочки – малая собственная масса, необходимая прочность при сжатии-растяжении, хорошие теплоизолирующие свойства, легкость обработки.

Исходя из таблицы – оболочки и вантовые покрытия наиболее универсальны в отношении использования различных материалов.

 

Пространственные конструкции различают по:

· статической работе

· геометрическим очертаниям срединной поверхности

· форме перекрываемого плана здания

· конструктивным особенностям

· материалам и др.

 

Применение пространственных конструкций в покрытиях зданий

 

 

2.3.1 Складки. Дать определение конструкции. Материал, основные габариты, характеристика и примеры применения.

 

Складки представляют собой систему из наклонных к горизонтали (не менее 30 градусов) плоских плит с соединением нижних и верхних кромок, работающих совместно.

По форме различают:

· призматические

· пирамидальные (встречные и радиальные)

Архитектурно-конструктивные решения складок могут быть разнообразные: плоские прямоугольные, треугольные, трапециевидные плиты в разных комбинациях могут перекрывать прямоугольные, многоугольные и круглые планы зданий.

Виды складок

 

Железобетонные складки – из монолитного, сборного или сборно-монолитного железобетона или армоцемента (плиты, бортовые элементы, диафрагмы)

Отличительная особенность – треугольная или трапециевидная форма поперечного сечения, одинаковая по всей длине.

Складки бывают одно- и многопролетными; одно- и многоволновыми.

Сборные складки включают в себя:

· плиты

· предварительно напряженные бортовые элементы

· решетчатые или сплошные диафрагмы

Основные габариты

Пролет складчатой конструкции (расстояние между диафрагмами): 12-36 м.

Длина волны: до 12м

Высота складки: 1/10, 1/20 пролета

Толщина плит-граней из сборного ж/б: 50-60 мм

                                     Из армоцемента: 20-30 мм.

 

Для покрытия залов общественного назначения применяют сборные крупноразмерные однопролетные длинные складки (арх. Выразительность интерьеров).