СТРИЖНЕВІ ПРОСТОРОВІ КОНСТРУКЦІЇ - СТРУКТУРИ

В результаті вивчення даного розділу студент повинен:

знати

  • • досягнення сучасної архітектури в області проектування і будівництва великопрольотних металевих просторових структур;
  • • переваги і недоліки структурних конструкцій;
  • • основні типи вузлових з'єднань стрижневих просторових структур;

вміти

  • • вибрати відповідний вид структурної конструкції для проектування будівель і споруд різного призначення;
  • • вибирати раціональну форму будівлі з декількох запропонованих варіантів стрижневих структур згідно з технологічними та ергономічним вимогам до спорудження;

володіти

  • • принципами формоутворення стрижневих структур;
  • • навичками побудови структурних конструкцій з геометрично незмінних стрижневих осередків.

Види і класифікація структурних конструкцій.Іх достоїнства і недоліки

Структурами, або структурними конструкціями, називають просторові стрижневі системи, утворені стрижнями, що з'єднуються у вузлах і розташованими в просторі і строгому геометричному порядку. Такі стрижневі системи прийнято також називати регулярними.

Структурні конструкції - це регулярні безлічі окремих геометрично незмінних осередків у вигляді правильних багатогранників, наприклад тетраедра, куба з діагональними елементами, октаедра, додекаедру і їх похідних. Найпростішу структуру можна створити, взявши плоску ортогональну сітку з квадратними осередками і побудувавши на цих осередках чотиригранні піраміди з ребрами тій же довжини, що і сторони осередків. вершини пірамід

Побудова структур на основі багатогранників

Мал. 10.1. Побудова структур на основі багатогранників:

а - полуоктаедр і структурна плита на його основі; б - тетраедр і структурна плита на його основі

з'єднуються стрижнями, що утворюють верхню сітку. Отримана структура являє собою плоску плиту, що складається з пірамід - полуоктаедров (рис. 10.1, а). Аналогічно можна побудувати структуру на основі тетраедрів (рис. 10.1, б).

Очевидно, що структурні конструкції далеко не обмежуються плоскими стрижневими плитами. Елементарні комірки можна "надбудовувати" в будь-якому напрямку в просторі. Отже, основою для створення структурних конструкцій є структурно організований простір. При проектуванні з цього структурного простору можна виокремлювати бажану архітектурно-конструктивну форму, "відкидаючи" зайві елементи. Різноманіття форм при цьому може обмежуватися лише уявою архітектора, знанням законів структурної організації простору і можливостями вузлових з'єднань.

Основні види структурних конструкцій показані на рис. 10.2. Всі вони можуть бути утворені з використанням різних типів елементів і решіток.

Класифікація структурних конструкцій зазвичай проводиться за типом геометричних систем, що лежать в їх основі. Часто структура описується за типом використаної в ній типовий або ав-

Види структурних конструкцій

Мал. 10.2. Види структурних конструкцій:

а - плоскі системи; б - криволінійні системи; в - складчасті системи; г - лінійні системи

торской конструктивної системи, наприклад система "МАрхИ" або система "Ніппон Стіл". Такі системи розрізняються за типами стрижневих і вузлових елементів, а також по використаним геометричним схемами.

Класичні структури за характером своєї роботи є багаторазово статично визначити неможливо просторовими фермами, елементи яких працюють тільки на розтяг або стиск. Завдяки високому ступеню статичної невизначеності (наявності надлишкових елементів) структури здатні до перерозподілу зусиль. Розподіл навантаження всередині структури відбувається пропорційно жорсткості елементів, менш жорсткі елементи сприймають меншу частину навантаження. У разі виходу з ладу одного або декількох елементів їх внутрішні поздовжні сили перерозподіляється між суміжними елементами пропорційно їх жорсткості, тому структурні конструкції володіють важливою якістю живучості, тобто здатністю чинити опір прогресуючого руйнування.

Найважливішою особливістю структур є уніфікація і типізація їх стрижнів і вузлових елементів. До переваг структурних конструкцій відносяться їх архітектурна виразність і різноманіття просторових форм; підвищена жорсткість; компактність при транспортуванні; швидкість збірки і монтажу; хороша опірність дії рухомих навантажень, наприклад, від підвісних кранів.

Будівельна висота структурної плити може становити всього 3% її прольоту, хоча економічно доцільна висота в 5% прольоту або 11% для консольної плити. Найбільш економічний розмір модуля (осередки) варіюється між 7 і 14% прольоту. Тут враховується той факт, що при зменшенні розмірів елемента починають істотно зростати кількість елементів і трудомісткість їх монтажу.

Недоліки структурних конструкцій є логічним продовженням їх достоїнств: складність вузлів і їх дорожнеча; високі вимоги до точності виготовлення елементів. Для систем зі звареними вузловими з'єднаннями висока трудомісткість монтажної складання і зварювання вузла.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >