5,1. Несущие конструкции

В главе 3, при рассмотрении силовых и не силовых воздействий на здания и со­оружения отмечалось деление конструкции на несущие и ненесущие. Были также отме­чены случаи совмещения несущих и ограждающих функций одной конструкцией, на­пример, междуэтажным перекрытием. Но в целях последовательного усвоения специ­фики проектирования конструкций и их элементов начнем с раздельного рассмотрения несущих и ограждающих систем.

Основные типы несущих конструкций формируются на стержневых, плоскост­ных, висячих и объемно-пространственных элементов. Последние применяют как для перекрытий (своды, оболочки, купола), так и в качестве основных вертикальных несу­щих конструкций многоэтажных зданий в виде стволов жесткости или оболочковых (ко­робчатых) систем.

Для несущих конструкций применяют две группы материалов: жесткие и неже­сткие. К жестким относят камень, бетон, железобетон, армоцемент, металлические стержни с сечениями различной конфигурации, дерево. Нежесткие материалы разделя­ют на две подгруппы: гибкие и мягкие. Гибкие материалы — металлические тросы и ли­сты, мягкие — ткани и синтетические пленки.

Жесткие материалы чаще используют в конструкциях, работающих на сжатие и изгиб, нежесткие — в конструкциях, работающих на растяжение. Для обеспечения несу­щей способности и стабилизации геометрической формы конструкции из нежестких ма­териалов выполняют с предварительным натяжением.

По характеру статической работы все несущие конструкции подразделяют на плоскостные и пространственные. В плоскостных — все элементы работают под на­грузкой автономно, как правило, в одном направлении и не участвуют в работе конст­рукций, к которым они примыкают. В пространственных — все или большинство элемен­тов работают в двух направлениях и участвуют в работе сопрягаемых с ними конструк­ций. Благодаря этому повышаются жесткость и несущая способность сооружения и сни­жается расход материалов на его возведение.

Пространственные конструкции получили широкое развитие после изобретения стального проката и железобетона.

Выбор типа и материала несущих конструкций при проектировании определяет­ся величинами перекрываемых пролетов и высот сооружений. При малых пролетах при­меняют простые плоскостные и стержневые конструкции, при больших более сложные пространственные, экономическая эффективность которых возрастает с увеличением пролетов и высот.

Стоечно-балочная конструкция (рис. 5.1) является наиболее простой и распрост­раненной среди плоскостных. Она состоит из вертикальных и горизонтальных стержне­вых несущих элементов. Вертикальный элемент — стойка (колонна, столб) — представля­ет собой прямолинейный стержень, который воспринимает все вертикальные нагрузки от горизонтального элемента (балки), горизонтальные нагрузки, приходящиеся на стойку, и передает усилия от этих воздействий на фундамент. При этом стойка работает на внецен — тренное сжатие, продольный (редко и поперечный) изгиб. Горизонтальный элемент сто — ечно-балочной системы-балка (брус) — прямолинейный стержень, работающий на попе­речный изгиб под действием вертикальной нагрузки. Он имеет сплошные (прямоуголь­ное, тавровое, швеллерное, двутавровое или др.) сечение при пролетах до 12-! 8 м. При 50

Больших пролетах экономически ций сквозного сечения — ферм.

Оправдан переход к применению балочных конструк-

1……………… тттттл

Рис.5.1. Стоечно — балочные несущие конструкции: а — стойка, б — балка, в — стоечно — балочная конструкция с шарнирным сопряжением элементов, г — то же, с рамным, д — рамно — связевая схе­ма каркаса со связями в виде рам (I); стен жесткости (2); раскосов (3); е — схема пространствен­ного рамного каркаса, ж — сборные железобетонные элементы стоечно — балочной системы; 4 — двухэтажная колонна; 5 — колонна безбалочного перекрытия; 6.7 — V — и Т — образные колонны; 8 — совмещенный стоечно — ригельный фрагмент рамы; 9 — совмещенная конструкция ригеля и стенки жесткости; 10 — ригель; 11 — двускатная балка покрытия; 12 — ферма

Сопряжения вертикальных и горизонтальных элементов могут иметь различную жесткость, что отражается на характере их совместной работы. При шарнирном опира — нии балки обладают свободой горизонтальных перемещений и поворота на опоре. В связи с этим они передают на стойки только вертикальные усилия. При жестком сопря­жении балки со стойкой обеспечиваются совместность их деформаций и перемещений и возможность передачи изгибающего момента от балки на стойку. Такой вариант сто — ечно-балочной системы носит название рамы или рамной конструкции, а жесткий узел сопряжения бал к и со стойкой — рамного узла. Стоечно-балочные конструкции выполня­ют с различным числом пролетов и ярусов (этажей). Система несущих конструкций в виде многопролетной многоэтажной стоечно-балочной конструкции называется Каркас­ной конструктивной системой.

Каркас, состоящий из продольных и поперечных рам (рамный каркас), обладает пространственной жесткостью: его деформации под влиянием силовых воздействий ми­нимальны и не нарушают эксплуатационных качеств здания.

Современные конструкции каркаса выполняют из одного материала или из их со­четания, например колонна из железобетона, а ферма — из стали.

Наряду с древнейшими стержневыми плоскостными стоечно-балочными с сере­дины XX века внедрены пространственные перекрестные стержневые системы.

Перекрестные стержневые системы образуются из линейных взаимно пересека­ющихся под углом 90° или 60° элементов формирующими прямоугольную, диагональ­ную или треугольную сетку (рис. 5.2.) Совместная пространственная работа пересека­ющихся линейных элементов существенно повышает жесткость конструкции перекры­тия: по сравнению с обычными перекрытиями из отдельных плоскостных элементов (ферм или балок). Конструктивная высота перекрытия при этом уменьшается более, чем вдвое. Применение перекрестно-стержневой системы наиболее целесообразно для пе­рекрытия квадратных, круглых и многоугольных в плане помещений, с пропорциями в пределах 1:1 до 1:1,25. Пространственный фактор работы конструкции проявляется в этом случае наиболее эффективно. Для разгрузки основных пролетов целесообразно ус­тройство консольных свесов перекрестного покрытия в 0,20-0,25 величины основного пролета.

А

,1-1,5*/.

Деталь А

77777777777777777777777777777′

(ГФ

Т;

Я

Рис.5,2. Перекрестно-реб­ристые и перекрестно — стержневые перекрытия: А — из вертикальных пере­крестных ферм, а, б — при расположении ферм в двух направлениях; в, г — при расположении ферм в трех направлениях; Б — из стерж­невых дисков (поясных се­ток) и пространственной решетки между ними, а — разрез и план квадрат­ного перекрытия с консоля­ми; б — схема узлов

Различают две разновидности перекрестных систем: перекрестно-ребристые и пе­рекрестно-стержневые. Первые (рис. 5.2. А) выполняют из металла (из балок или ферм), железобетона (из сборных коробчатых элементов) и дерева (из дощатых элементов).

Перекрестно-стержневую конструкцию (структуру) выполняют главным образом из металла. Обычно она представляет собой систему из двух (четырех) плоских решет­чатых дисков, раскрепленных в двух направлениях наклонными стержнями, которые образуют серию одинаковых пирамид с обращенными вниз вершинами, раскрепленны­ми стержнями нижнего решетчатого диска (рис. 5.2, Б).

Плоскостные несущие конструкции зданий — стены, различно размещенные в здании и жестко связанные между собой: в деревянном срубе — врубками, в каменном доме взаимной перевязкой кладочных камней, в панельном здании — сваркой и замоно — личиванием стыков панелей, в монолитном — арматурой и бетоном.

Необходимую жесткость системе зданий с плоскостными несущими конструкци­ями, превращающими ее в пространственную сотовую этажерку придают горизонталь­ные диафрагмы жесткости — междуэтажные перекрытия, которые в зданиях выше двух этажей выполняют из железобетона. Изобретение железобетона позволило в зданиях стеновой (бескаркасной) системы выполнять и перекрытия из плоскостных элементов — железобетонных плит. Хотя бескаркасная система является древнейшей (начиная с де­ревянных изб и глинобитных лачуг) подлинный расцвет в капитальном многоэтажном (30-35 этажей) строительстве она получила в конце XX — начале XXI вв. с применени­ем железобетона в полносборных и сборно-монолитных конструкциях несущих стен и перекрытий (рис. 5.3). Технологическими и экономическими преимуществами бескар­касных конструкций являются совмещения их элементами несущих и ограждающих функций. Однако совмещение несущих и ограждающих функции в одном конструктив­ном элементе позволяет применять бескаркасную систему только в зданиях со стабиль­ной планировочной структурой при ограниченных размерах помещений. Поэтому она применяется преимущественно в жилищном строительстве из кирпича, сборного и мо­нолитного железобетона.

Арочные конструкции. Арка представляет собой брус криволинейного (цир­кульного, параболического или др.) очертания. Кривизна арки обеспечивается возмож­ность ее статической работы преимущественно на осевые (сжимающие) усилия, но вы­зывает (в отличие от балочных конструкций) не только вертикальные, но и горизонталь­ные реакции опор, так называемый распор (рис. 5.4). Это обстоятельство требует соот­ветствующего усиления опор или применения затяжки-связи, стягивающей пяты арки и работающей на растяжение. В последнем случае в опорах арки возникают только верти­кальные реакции. Работа арок преимущественно на осевые усилия позволяет перекры­вать ими значительно большие пролеты, чем балками.



Авто мойки самообслуживания www.vladirus.ru.. http://serialexpress.ru/ сериал заказать. Лучшие фильмы жанра сериал..