Формоутворення структур

Для створення виразних архітектурних форм необхідна свобода структурної організації простору. Якщо використовуються стрижні однакової довжини, то можливості формоутворення обмежуються структурою, осередками якої служать правильні багатогранники. В основному в описаних вище системах Белла і Фуллера це тетраєдри і полуоктаедри. Кути нахилу граней такої структури до горизонту постійні. Для зміни кутів нахилу і при переході від однієї системи до іншої потрібне використання добірних елементів. У 1980-і і 1990-і рр. інженером і вченим В. Г. Никифоровим (МАрхИ) були виконані дослідження формоутворення структур на основі законів кристаллографической симетрії (рис. 10.5). В результаті були створені системи, що включають стрижні додаткових розмірів і дозволяють отримувати різноманітні форми при високій жорсткості структури. Використання додаткових напрямків дозволяє переходити від однієї системи до іншої, не втрачаючи регулярності структури і її жорсткості.

Елементи і вузлові з'єднання структурних конструкцій

Основним матеріалом структурних конструкцій є метал, проте в них можуть бути використані і інші матеріали - дерево, залізобетон, пластики. Наприклад, вельми вигідними є металлодеревянние структурні конструкції, стрижневі елементи яких виконуються з дерев'яних брусів, а вузли

Побудова структурних конструкцій за законами кристаллографической симетрії

Мал. 10.5. Побудова структурних конструкцій за законами кристаллографической симетрії:

а - з квадратними осередками; б - з трикутними осередками; в - з прямокутними осередками; цифри 2,3, 4 позначають порядок осей кубічної симетрії (2 - осі симетрії куба другого порядку; 3 - третього; 4 - четвертого)

і кріпильні деталі - з металу. Існують комбіновані системи, в яких нижні поясні елементи і розкоси виконуються з металу, а верхній пояс замінений ребристою залізобетонною плитою. Металеві стрижні структурних конструкцій виконують з труб, куточків, швелерів або двотаврів.

Конструкції вузлових елементів надзвичайно різноманітні і залежать від геометрії стрижневий системи і типу її стрижневих елементів. Вузлові з'єднання можуть виконуватися на зварюванні або на болтах. Розглянемо кілька основних типів вузлів, які послужили прототипами для більшості застосовуваних в даний час вузлових з'єднань структурних конструкцій.

зварні вузли

Мал. 10.6. Зварні вузли:

а - ЦНІЇСЬК (СРСР); б - "Октаплатт" (ФРН)

Вузол "Меро"

Мал. 10.7. Вузол "Меро"

Зварні з'єднання мають підвищену твердість, малої деформагівностью, однак вони вимагають високої точності виготовлення елементів і великих трудовитрат при зварюванні на монтажі. Вузол ЦНІЇСЬК має високу міцність і найменший витрата матеріалу - всього лише до 3% ваги стрижневих елементів (рис. 10.6, а). Вузол "Октаплатт", хоча і володіє великою універсальністю, досить трудомісткий, так як має велику довжину зварних швів (рис. 10.6, 6).

Болтові з'єднання з болтами, розташованими по осі елемента, мають мінімальну трудомісткість при монтажі. Болти в них працюють па осьові зусилля, що дозволяє найбільш повно використовувати їх міцність. Вузол "Меро" (рис. 10.7), розроблений для однойменної системи, відрізняється універсальністю і швидкістю збірки, однак він металлоемок (до 20% ваги стрижнів) і доріг. Цей вузол послужив основою цілого ряду вдосконалених конструкцій вузлів.

Вузол системи "Ніппон Стіл" (рис. 10.8), розроблений в Японії, являє собою усічений порожниста куля, до якого кріпляться трубчасті елементи за допомогою болтів, угвинчуватися зсередини вузла в наконечники стрижнів за допомогою спеціального інструменту. Вузол "Ніппон Стіл" універсальний, тому що може приймати стрижні під різними кутами. Отвори в ньому просверливаются за допомогою високоточних роботів.

Вузол "Октант" (рис. 10.9), розроблений в МАрхИ, об'єднує в собі переваги вузлів "Меро" і "Ніппон Стіл". Він може приймати стрижні вісімнадцяти напрямків, що дає багаті

Вузол "Ніппон Стіл"

Мал. 10.8. Вузол "Ніппон Стіл"

Вузол "Октант"

Мал. 10.9. Вузол "Октант"

можливості формоутворення. При цьому він має малу матеріаломісткістю, так як виготовляється з штампованих фасонок на зварюванні. Стрижневі елементи прикріплюються до вузла на болтах, угвинчується в наконечник стрижня з боку вузла.

Для з'єднання стрижнів з відкритих профілів (легкі гнуті швелери) застосовуються вузли, прототипом яких є вузол "Юпістрат" (США, рис. 10.10). Вузол є штамповану фасонки, до якої на болтах внахлестку кріпляться стрижні. Болти при цьому працюють на зріз.

Цікаві безболтові з'єднання структурних конструкцій, що дозволяють значно скоротити трудомісткість і терміни монтажу.

Найбільш відома система "Тріодетік" з вузлом, виготовленим з пресованих алюмінієвих профілів (рис. 10.11). Стрижні, виконані з алюмінієвих труб, можуть встановлюватися під будь-яким кутом. Для цього кінці стрижнів обжимаються на автоматичних верстатах. Система "Тріодетік" використовується в структурних плитах.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >