Структурные конструкции. 
Структурные конструкции

Конструкции структурные — пространственные металлические перекрёстно-стержневые конструкции, собранные из унифицированных элементов в виде пространственных плит или сводов.

Структурные конструкции относятся к классу пространственных стержневых конструкций, используемых чаще всего в качестве несущих элементов зданий общественного и производственного назначения.

Экономическая целесообразность применения структуры по сравнению с другими структурными системами: сокращение расхода стали до 20% на 1 мІ покрытия здания, уменьшение трудозатрат на строительной площадке до 25%, сокращение сроков возведения в 1,5 раза, снижение стоимости до 10 — 20%. Срок окупаемости до 3 лет.

Структурные конструкции Дальнейшим развитием плоских сплошных и сквозных конструкций в современном строительстве являются конструктивные схемы из перекрестных балок, ферм, объемных пластинчатых и стержневых элементов. К таким системам относятся пространственные плиты и оболочки, состоящие из регулярно-стержневых или регулярно-пластинчатых образований, носящие общее название структурные конструкции или просто структуры.

Количество пересекающихся в одном узле балок или ферм, а также их отклонение от вертикали дают самые разнообразные структурные построения. Структуры, образованные из перекрестных линейных элементов, идущих в трех направлениях, способны работать на кручение и поэтому являются более жесткими, по сравнению со структурами, образованными из двух линейных пересекающихся элементов.

К положительным качествам структур относятся: унификация конструктивных элементов, принципиальная простота их монтажа, большая пространственная жесткость конструкций, способствующая увеличению пролета покрытия, архитектурная выразительность решения, многосвязность системы, повышающая степень надежности конструкции при локальных разрушениях, частота узлов сетки, позволяющая закрепить подвесной транспорт и оборудование, простота транспортировки, снижение конструктивной высоты и др.

а — схемы структур из перекрещивающихся балок; б — узловые соединения балок; в — структура из регулярно-пластинчатых фанерных элементов структурный конструкция строительство покрытие К недостаткам структурных систем относится повышенная трудоемкость изготовления и сборки.

Самыми простыми по конструктивной схеме являются структуры из пересекающихся в двух или трех направлениях клееных или клеефаиерных сплошных балочных элементов. Угол между балками в плане может составлять 90, 60 или 45°. При жестком соединении балок в узлах получается пространственная статически неопределимая система. В зависимости от разм. покрытия и вида кровельного ограждения размер ячейки структуры изменяется от 2,4 до 7,2 м.

Пролет структурных плит колеблется в пределах 12−28 м. Высота балочных элементов структуры составляет 1/16—1/30 пролета. Общая устойчивость системы может обеспечиваться настилом или второстепенными балками. Расчет структуры, как многократно статически неопределимой системы, производят на ЭВМ. Для некоторых структурных схем можно воспользоваться табл. 1. Наиболее распространенным решением узловых соединений являются соединения на нагелях с помощью металлических планок.

Балочные элементы могут быть одиночными или спаренными. На рис. 1, а, б приведены некоторые схемы структур из перекрещивающихся балок и их узловые соединения. Примером структуры из регулярно-пластинчатых элементов может служить покрытие, которое было представлено на строительной выставке в Лондоне. В этой конструкции (рис. 1, е) раскосы заменены объемными элементами в форме тетраэдра, каждый из которых собран из четырех треугольных листов фанеры, соединенных брусками. Одно из ребер тетраэдра входит в паз элемента нижней решетки, другое — в паз элемента верхней решетки, перпендикулярного нижнему. Объемные связи между поясами структуры обладают более высокой жесткостью, чем линейные раскосы.

Пространственно-стержневые конструкции типа структур позволяют путем сочленения граней определенной формы придать высокую архитектурную выразительность сооружению.

Структурные конструкции являются геометрически неизменяемой системой. Пространственная работа структур проявляется при действии неравномерных нагрузок. При этом перегрузка большинства стержней, исключая стержни, выход которых из работы превращает систему в механизм, не нарушает нормальной работы конструкции в целом благодаря способности системы к перераспределению усилий. Поскольку структурные плиты, обладая повышенной жесткостью, имеют небольшой собственный вес, их целесообразно применять как большепролетные конструкции.

Монтаж структурных покрытий может осуществляться следующими способами: навесной сборкой; сборкой на проектной отметке на подмостях; полностью собранными на земле покрытиями или отдельными крупными их частями; укрупненными блоками. Практически все эти способы монтажа были апробированы на различных объектах Бреста. Монтаж структурного покрытия, целиком собранного на земле, удобно применять для покрытий до 1000 м². Сборка структурной плиты в основном производится вручную. Для большепролетных конструкций, когда масса элементов структуры несколько десятков килограмм, используются краны малой и средней грузоподъемности. Степень строительной готовности собранного покрытия определяется грузоподъемностью крана. При наличии механизмов достаточной грузоподъемности возможна сборка структуры с элементами кровли (профнастил). При возведении покрытий большой площади применяется монтаж структурных плит укрупненными блоками, при котором собранный на земле блок поднимается самоходными стреловыми или башенными кранами. Стыковка поднятого блока к уже смонтированной конструкции отдельными стержнями, как правило, не вызывает трудностей. Например, таким образом была смонтирована структурная плита 33×42,5 м тренировочного корпуса универсального спортивного комплекса игровых видов спорта в Бресте.

Самая сложная по структуре, но самая лёгкая по металлоёмкости конструкция. Структурные конструкции относятся к широкому классу пространственных решетчатых шарнирно-стержневых металлических конструкций. Структурные конструкции перекрытий позволяют при самой минимальной, по сравнению с другими типами конструкций, металлоёмкости перекрыть максимальную площадь при минимальном количестве опор. Отличительными особенностями структурных конструкций являются технологичность монтажа и удобство транспортировки за счёт большого числа небольших по размеру и массе элементов, а так же способность противостоять не только вертикальным, но и боковым нагрузкам. Структурные конструкции позволяют производить не только плоские перекрытия, но и купола сложной формы.