Здания с плоскими распорными конструкциями

К распорным плоским конструкциям относятся арки и рамы.

Арка — это изогнутая балка с неподвижными опорами на концах.; В арке материал работает преимущественно на сжатие. Камень, основной строительный материал, хорошо работающий именно на сжимающие усилия, наиболее часто применяется для выполнения арок и сводов

Простая П-образная рама внешне похожа на стоечно-балочную систему (рис. 2).

Современные арки и рамы выполняют из дерева, железобетона и металла. Они могут быть бесшарнирные, двухшарнирные (шарниры на опорах) и трехшарнирные (шарниры на опорах и середине пролета).

Рис. 2. Плоские распорные конструкции:

а—в — рамы бесшарнирные, двух- и трехшарнирные; г—е — арки бес­шарнирные, двух- и трехшарнирные; ж. 3 — рама и арка с разгружаю­щими консолями; и — арка с затяжкой; L — пролет; h — высота рамы; f — стрела подъема арки; R- — радиусы кривизны верхней и нижней грани арки

Деревянные рамы и арки, подобно балкам, выполняют гвоздевыми и клееными пролетом до 24 м.

Железобетонные рамы и арки выполняют двутаврового сечения пролетом до 40 м и решетчатыми — для больших пролетов.

Рамы могут быть однопролетными (рис. 3) и многопролетными, монолитными и сборными. Соединения сборных элементов делают в местах минимальных изгибающих моментов.

Металлические рамы и арки применяют сплошного (для пролетов до 60 м) и решетчатого сечения (для больших пролетов). Впервые решетчатые трехшарнирные арки большого про­лета были применены в «Галерее машин» на международной выставке в Париже в 1889 г. Это здание совместно с Эйфелевой башней демонстрировало в ту эпоху возмож­ности металлических конструкций в строительстве.

Рис. 3. Железобетонные рамы для однопролетных зданий:

а — разрез здания; б — полурамы для зданий пролетом 18 и 21 м; У — полурама, 2 — плита покрытия; 3 — полосовая сталь; 4—болт; 5 — шарнир; в—стеновая панель; 7 — столбчатый фундамент; S — фун­даментная балка

Здания с перекрестными системами покрытий.

Перекрестные покрытия представляют системы балок или ферм с параллельными поясами, перекрещивающихся в двух или трех направлениях. По своей работе такое покрытие приближается к работе сплошной плиты. Конструкции, в которых применены балки, называют перекрестно-ребристыми, а при использовании ферм — перекрестно-стержневыми. Совместная работа ферм позволяет уменьшить высоту их до 1/16-1/24 пролета. Перекрестные конструкции, используя пространственный характер работы, позволяют снизить строительную высоту покрытия и сократить расход материалов, возводить разнообразные по габаритам здания из однотипных сборных элементов за­водского изготовления.

Металлические перекрестные системы используют фермы из трубчатых сечений (реже из прокатных профилей) . Соединения производят на сварке или с помощью готовых узлов с отверстиями, куда вставляют и закрепляют отдельные стержни ферм. Возможности металлических перекрестно-стержневых систем в покрытии больших площадей без промежуточных опор огромны.

Конструкции перекрестных покрытий предоставляют хорошие возможности для устройства подвесного потолка или перекрытия в плоскости нижнего пояса. В этом случае внутреннее пространство покрытия может использоваться как технический этаж. Колонны здания должны быть жестко заделаны в фундамент, чтобы обеспечить устойчивость здания.

Железобетонные перекрестно-ребристые покрытия устраивают или из плоскостных элементов, или из объемных типа кессона (рис. 4).

Р ис. 4. Перекрестно-ребристая железобе­тонная конструкция:

а — общий вид; б — разрез; в — деталь покрытия, собираемого из плоскостных элементов; г — то же, из армоцементных кессонов; / — напрягаемая ар­матура; 2 — бетон замоноличивания

Деревянные перекрестные покрытия применяют размерами до 24x24 м из фанеры и брусков на клею и гвоздях.

Фермы перекрестных систем можно делать не только прямолинейного, но и криволинейного очертания. Тогда получаются решетчатые своды и купола, примером которых могут служить ангары, построенные П. Л. Нерви и так называемые «геодезические купола» по системе инж. Б. Фуллера.