СТРУКТУРЫ

Структурами называют систему стержней, расположенных в пространстве в строгом геометрическом порядке и сходящихся в узлах. Наиболее простой тип этой конструкции представляет собой перекрёстную систему плоских ферм, занимающих вертикальное либо наклонное положение. Если перекрёстные фермы расположить по двум ортогональным направлениям, то структурное покрытие получится с квадратными (либо прямоугольными) ячейками (рис. 7.1, а), если фермы расположить по трём направлениям - ячейки получатся треугольными (рис. 7.1, б). Во втором случае структурная плита более трудоёмка в изготовлении, однако обладает повышенной жёсткостью.

Структурные конструкции обладают следующими достоинствами:

- повышенная жёсткость структурной плиты позволяет практически вдвое сократить строительную высоту по сравнению с плоскими фермами -

h_стр= L;

- пространственность работы и многократная статическая неопределимость обеспечивает «живучесть» конструкции при внезапном выходе из работы отдельных её элементов;

- однотипность узлов и стержней снижает трудоёмкость изготовления элементов конструкции;

- удобство расположения подвесного транспорта либо подвесных потолков, облегчение кровельного покрытия достигается за счёт частого расположения узлов.

Изготовление и монтаж структурных плит требует повышенной точности, так как при сборке неточности могут накапливаться и могут привести к искажению формы и образованию остаточных напряжений в элементах.

Плоские структурные конструкции позволяют перекрывать пролёты

 

до 100 м. Допускаемый вылет консолей принимается пролёта.

Композиционные возможности формообразования структурных конструкций могут быть расширены при введении дополнительных типоразмеров стержней по длине. В качестве примеров на рис. 7.2 приведены купольные и шатровые композиции.

Структурные конструкции позволяют перекрывать помещения с практически любой формой в плане - примеры приведены на рис. 7.3.

Возможные схемы расположения опор структурных конструкций на прямоугольном и треугольном планах показаны на рис. 7.4.

Варианты опираний - см. рис. 7.5.

Регулярность и ажурность кристаллической структуры плит дают возможность архитекторам, не закрывая металлические конструкции, создавать интерьеры зданий современного технократического стиля.

В качестве стержневых элементов чаще всего используются трубы, несмотря на то, что они дороже обычных прокатных профилей на 38…50%. Стоимостное превышение в значительной степени компенсируется экономией стали, которая вследствии выгодности сечения составляет около 25%.

Самая сложная конструкторская задача - выбор способа сопряжения стержневых элементов.

Наиболее естественным и универсальным является соединение элементов с помощью шаровой вставки системы «Октаплат» (ФРГ), показанное на подкладных кольцах из двух штампованных полушарий. Концы трубчатых элементов, обрезанные под прямым углом, приваривают к шару на монтаже. Основными недостатками являются большой объём монтажной сварки и требование высокой точности изготовления стержней по длине.

Наиболее совершенным считается узел в системе «Меро», изобретённый в довоенные годы в Германии (рис. 7.6, б). Узел представляет собой сплошной

 

шар с резьбовыми отверстиями, обеспечивающими винтовые соединения

стержней в узлах. Узел удобен в монтаже, обладает хорошей компенсационной

способностью, но отличается повышенной металлоёмкостью. Дальнейшее развитие этого узла получила вместо шара полусфера.

В конструкции узел «Берлин» (рис. 7.5, в) к сплющенным концам стержней привариваются клиновые наконечники, которые соединяются центральным болтом при помощи верхней и нижней крышек с отбортовками. Узел прост в сборке, но требует высокой точности изготовления.

Узел системы «Триодетик» (Канада) имеет сплошной цилиндрический элемент с фигурными прорезями, в которые вставляются соответствующим образом подготовленные сплющенные концы трубчатых стержней (рис. 7.6, г). Замыкание узла осуществляется одним болтом с помощью двух торцевых шайб. По своим конструктивным качествам эта система аналогична предыдущий.

В ЦНИИСКе (Россия) разработан сварной узел, в котором сплющенные концы труб соединяются ванной сваркой. Этот узел имеет минимальный расход стали, однако вся сварка производится на строительной площадке, где труднее достичь хорошего качества и высокой производительности.

Узел «Юнистрат» (США) отличается простотой и технологичностью. Элементы швеллерного сечения соединяются на болтах с помощью штампованной фасонки пространственной формы. Достоинством данного узлового соединения является возможность соединения стержней из обычного проката, в том числе уголков и швеллеров.

Пример применения структурных конструкций - см. рис. 7.7.