Одноэтажные здания с перекрёстно-ребристыми покрытиями: конструктивные схемы, конструктивная высота покрытия, особенности опирания конструкций покрытия на колонны и стены.

В конструкциях плоских покрытий промышленных зданий с большими пролётами и крупными сетками колонн иногда применяются перекрёстно-ребристые покрытия, работающие в двух, а иногда в трёх направлениях. Такие конструкции могут быть применены для покрытий производственных зданий различного назначения: ангаров, эллингов, универсальных зданий с укрупнённой сеткой колонн, а также для покрытий зданий и сооружений, имеющих круглую или многоугольную форму в плане (отстойников, резервуаров). Применение перекрёстно-ребристых покрытий позволяет снизить объём здания, так как высота их в 2-2,5 раза меньше высоты обычных покрытий по балкам или фермам. Нижние пояса в перекрёстно-ребристых конструкциях располагаются в обоих направлениях на одной высоте, что облегчает подвеску к ним кран-балок и других транспортных и технологических устройств и упрощает устройство подвесного потолка.

Одна из особенностей перекрёстно-ребристых конструкций – разнообразие способов их опирания по контуру или внутри его в произвольных точках, что расширяет возможности использования этих систем для свободного решения планировки помещений.

Для перекрестных конструкций характерен квадратный план. В этом случае расчётные усилия в элементах разных направлений получаются одинаковыми при любом симметричном относительно главных осей расположении опор. При отступлении от квадратного плана изгибающие моменты в коротком направлении резко возрастают и при отношении сторон прямоугольника более 1:1,2 система становится практически нецелесообразной.

Экономичность перекрёстно-ребристых конструкций в значительной степени зависит от характера решения опор. По поводу опирания на 4 опоры сказано выше. Перекрёстно-ребристая система становится

конкурентоспособной с балочной конструкцией в случае опирания на четыре опоры только тогда, когда эти опоры выполнены с мощными капителями, что позволяет включить в работу опорного контура два, три ребра и более.

Если опоры размещаются внутри контура системы с образованием консольных свесов, то разгружающее влияние консолей значительно перераспределяет усилия в элементах, выравнивая их в пролёте и между опорами и над опорами. Наиболее целесообразный вылет консолей 1/5-1/4 основного пролёта.

Перекрёстные конструкции можно опирать на промежуточные рёбра – балки, фермы, рамы и ванты, а также на арочные конструкции с надстройками.

Широко могут применять варианты комбинирования перекрёстно-ребристой системы с вантами, в результате чего образуется подвесная конструкция.

Экономически целесообразным является применение неразрезной типовой секции, опертой на геометрически правильную сетку колонн. В этом случае типовая секция размером 72х72 м может быть разбита на ячейки размером 18х18, 24х24 или 36х36 м. При этом строительную высоту покрытия даже при пролётах 24 м можно снизить до 1-1,5 м, сохраняя достаточно высокую жёсткость системы. Наличие консолей во всех случаях обеспечивает разгружающий эффект по внешним опорным линиям системы.

Перекрёстно-ребристые конструкции можно выполнять из металла, железобетона и дерева.

Металлические – пролёты могут превышать 100 м, двутавровоетсечение, высота 1/24…1/30 пролёта, при наличии внутриконтурных опор и разгружающих консолей может быть снижена ещё более.

Железобетонные – при пролётах не более 36 м, высота 1/16…1/24 пролёта.

Перекрестно-ребристые конструкции изготавливаются главным образом из железобетона, в некоторых случаях из металла и даже из дерева. Перекрестно-ребристые железобетонные покрытия могут быть выполнены и в монолите, однако такое решение невыгодно из-за огромного расхода древесины на леса и опалубку. Более прогрессивным и экономически целесообразным является монтаж ребристого покрытия из сборных коробчатых элементов (рис. XII, 18, а, б).

Коробчатые элементы представляют собой ящики с дном, повернутым кверху, которые монтируются непосредственно на лесах. При небольших пролетах (до 24 м) они могут быть смонтированы также и на земле, а затем кранами подняты в проектное положение. По нижней кромке эти ящики обычно имеют выступ, которым примыкают друг к другу, оставляя между стенками зазор в 10... 15 см, куда закладывается соединяющая их арматура. После заполнения зазоров высокопрочным бетоном и его отвердения конструкция превращается в жестко замоноличенное перекрестно-ребристое покрытие.

Перекрестно-ребристое покрытие может быть создано и непосредственным монтажом отрезков ребер длиной в две ячейки. При этом каждый отрезок ребра крепится к двум, перпендикулярно стоящим к ним ребрам на половине длины. Такое решение сборной перекрестно-ребристой конструкции может быть выполнено не только из железобетона, но также из элементов металлической фермы или деревянных щитовых элементов (рис. XII.18, в, выше).

17. Одноэтажные здания с перекрёстно-стержневыми системами покрытий: схемы планов, конструктивная высота покрытия, узловые соединения, способы опирания покрытия.

достоинства: пространственная работа, гарантирующая перераспределение усилий в стержнях при внезапном разрушении некоторых из них; однотипность узлов и стержней; примерно двукратное по сравнению с плоскими фермами снижение строительной высоты конструкции; облегчение кровельного покрытия и подвесных потолков благодаря частому расположению опорных точек в узлах; лёгкая приспособляемость к планам сложным и с нерегулярной расстановкой опор; выразительность в интерьере и при выносе конструкций на фасад. Недостатки: сложность узлов и высокая требуемая точность их изготовления; неизбежные «люфты» (степень расшатанности подвижных элементов) в многочисленных соединениях.

Принцип проектирования: 1) наиболее выгодная форма плана – квадрат, 2) чем чаще расположены опоры по контуру плиты, тем лучше (главное, не переусердствовать). Худшие условия при опирании на 4 опоры по контуру, 3) эффективно ставить опоры с некоторым отступом от контура покрытия.

В зоне опирания на опору сильно нагружены раскосы. К существенному снижению усилий в них приводит использование капителей, образованных стержнями этой же системы. Неудобства этого – уменьшение габаритов помещения и сокращение возможностей размещения подвесного транспорта. Когда эти помехи недопустимы, применяют встроенные или надстроенные капители.

 

Перекрестно-стержневые системы изготовляются исключительно из металла, из элементов в виде труб или проката. Трубчатые конструкции проще в монтаже, так как могут быть смонтированы простым ввинчиванием оголовников с нарезкой в многогранный узловой элемент, в то время как элементы из проката соединяются через фасонки на болтах или на сварке.

Кровля над перекрестно-стержневым покрытием выполняется обычно из легких материалов, с применением профилированного настила, щитов с деревянным или металлическим обрамлением и т. д.

Опирание кровельных щитов на конструкцию производится только над узлами на пластинки со стержнем, ввинченным в многогранный узловой элемент, так называемый коннектор. Опирание настила производится на швеллеры, прикрепленные к коннектору. Опирание элементов кровли непосредственно на стержни ферм не допускается, так как они работают только на осевые усилия.

Конструктивные формы структурных покрытий из древесных материалов, пластмасс, железобетона и армоцемента основаны на использовании форм сплошностенчатых пирамид, чаще всего четырехгранных.

Жесткость остова, несущего перекрестное покрытие, опирающегося только на колонны, можно решить двумя способами: обеспечением устойчивости самих колонн или внесением в систему опор стенок жесткости, (т. е. по связевой схеме). Стенки эти должны быть ориентированы соответственно с направлениями сторон ячеек перекрестного покрытия. Их протяженность может быть ограничена 2... 3 м

18. Складчатые покрытия зданий: материалы, сечения, соотношения основных размеров, примеры конструктивных решений.

Конструктивно складки представляют собой систему из наклонных к горизонту (обычно не менее 30о) плоских плит, верхние и нижние кромки которых соединены и работают совместно.

Основные типы поперечных сечений складок, применяемых для покрытий промышленных зданий, приведены на рис. II.84. А вообще разнообразие архитектурных композиций из складок неисчерпаемо. Складками перекрывают пролёты до18 м, однако имеются примеры использования складок и более крупных пролётов (до 40 м).

В поперечном направлении в плоских гранях складки возникают довольно значительные изгибающие моменты, которые увеличиваются с увеличением ширины граней складки. В связи с этим желательно делать ширину граней не более 3-3,5 м и устраивать в них рёбра жёсткости через 1,5-2 м. Ширину складок принимают не более 6 м. Высота складки обычно составляет не менее 1/10 продольного пролёта складки.

Складки выполняются из монолитного и сборного железобетона. Имеются примеры реализации в клееной древесине и пластмассах. Складки из металла делают решётчатыми.

Складки образуют складчатые плиты-грани, бортовые элементы и диафрагмы. Они могут одно- и многоволновыми, одно- и многопролётными. Обычные размеры пролётов 12…36 и. Высота складок принимается равной от 1/20 до 1/10 пролёта. Толщина монолитных плит-граней 4…6 см, сборных – до 3 см, армоцементных – 2…3 см. Тонкие стенки плит при необходимости подкрепляются рёбрами жёсткости через 1-1,2 м, образующими примерно квадратные поля.

Деревянная складка – панель, обшитая с обеих сторон фанерой или листовым стеклопластиком. Каркас клеефанерной панели состоит из продольных, поперечных и диагональных рёбер, пустоты между которыми заполняются теплоизолирующими материалами. Пролёт деревянных складок, обычно треугольного профиля, доходит до 24…30 м. Относительная высота ¼…1/10,для складок из полимерных материалов – 1/10…1/16.

Складчатыми покрытиями клеефанерной конструкции можно перекрывать пролёты до 24 м (бывает 30 м). Рекомендуемые относительные размеры складок из трёхслойных панелей: стрела подъёма f=L/8; угол наклона панелей к горизонту 20…45о; толщина панели f/30.Наиболее сложные конструктивные детали – коньковые рёбра и ендова.

Пластмассовый вариант складчатого элемента представляет собой трёхслойную панель с наружными слоями из стеклопластика, жёсткого поливинилхлорида, фанеры или металла и средним слоем из пенопласта (стирольного или уретанового)