35. Перекрёстные балки и фермы покрытий из железобетона, их особенности.

Перекрестные системы покрытия состоят из несущих линейных элементов, пересекающихся в плане под углом 90 или 60°. При этом если конструкция состоит из несущих элементов, расположенных параллельно сторонам квадрата или прямоугольника, и составляет сетку из квадратных ячеек, то такая конструкция называется ортогональной. Если та же квадратная сетка расположена к контурам покрытия под углом 45°, то такая конструкция называется диагональной. Сетку с треугольной формой ячеек, стороны которых параллельны сторонам контура покрытия, называют треугольной.

Перекрестными балками перекрывают пролеты до 30 м (хотя это не предел при облегченных перекрытиях одноэтажных зданий) с шагом от 3 до 6 м, высота балок колеблется в пределах 1/16...1/24. Их проектируют обычно вместе с плитами. Покрытие может быть монолитным, сборным или сборно-монолитным (сборные плиты, монолитные балки). Перекрестные балки высотой до 1,5 м делают сплошностенчатыми с постоянной толщиной 200...300 мм. Дальнейшее развитие сечения перекрестных балок высотой более 1,5 м связано с превращением его в двутавровое со стенкой 100... 150 мм и развитыми полками, в которых размещена основная арматура.

Перекрестные фермы собирают из плоских ферм или решетчатых пирамид, в которых совмещены элементы нижних поясов и раскосов треугольной решетки и квадратных ребристых плит, выполняющих роль верхнего пояса. Высота ферм составляет 1/15 - 1/20, размеры перекрываемого плана доходят до 50X50 м.

Соединение элементов сборных перекрестных балок и ферм выполняют с помощью сварки металлических закладных деталей с последующим замоноличиванием стыков. Арматура, проходящая в каналах нижних полок балок или поясов ферм, напрягается одновременно в двух направлениях с заполнением каналов раствором после анкеровки стержней.

Сборные покрытия выполняются из железобетонных или армоцементных тонкостенных коробчатых элементов. Стенки и днища квадратных в плане коробов со сторонами от 1 до 3 м армируют сетками. Основная рабочая арматура укладывается между деталями коробов в замоноличиваемые пазы.

Сборные кессонные конструкции способны перекрывать пролеты до 60 м при высоте коробов от 1/20 до 1/30.

36. Принципы проектирования структурных покрытий.

Конструкция представляет собой пластинчато-стержневую регулярную структурную плиту покрытия. Верхний пояс покрытия представляет собой железобетонную плиту, рёбра выполнены в виде армоцементных тонкостенных пластин пересекающихся в пространстве, нижний пояс составлен стержневыми металлическими элементами, соединяющими между собой узлы пересечения армоцементных рёбер.

+: пространственность работы системы; повышенная надёжность от внезапных разрушений; возможность перекрытия больших пролётов; удобство проектирования подвесных потолков; максимальная унификация узлов и элементов; снижение затрат на транспорт; возможность использования совершенных методов монтажа-сборки на земле и подъёма покрытия крупными блоками; архитектурная выразительность и возможность применения для зданий различного назначения.

-: жёсткая унификация элементов, которая приводит к увеличению расхода материала, сложность расчёта из-за большой степени статической неопределимости, сложность работы узловых соединений, а также повышенный расход материала вследствие наличия так называемых «лишних связей». Наличие этих недостатков обуславливает актуальность решения задачи оптимального проектирования применительно к структурным конструкциям покрытий.

Оптимизация структурных покрытий на основе армоцементных элементов заключается в определении оптимальных геометрических размеров и формы элементов (высота конструкции, форма и размеры ячеек конструкции, количество элементов, площадь поперечного сечения каждого элемента, количество узлов опирания конструкции и т.д.). Но перед тем как приступать к решению задачи оптимизации необходимо задаться не варьируемыми параметрами. Такими параметрами будут являться: тип топологии конструкции, материал элементов конструкции, назначения перекрываемого здания. Такие варьируемые параметры, как размеры и форма ячеек, напрямую зависят от размеров в плане перекрываемого здания. Так, например, плиты с квадратной ячейкой наиболее рационально применять при квадратной форме в плане, чтобы конструкция работала одинаково в обоих направлениях. При переходе к прямоугольной форме плиты пространственная работа утрачивается и конструкция работает как ряд параллельных ферм, что сказывается на лёгкости и экономичности. Такие конструкции целесообразно применять в покрытии зданий пролетом 18,0 – 24,0 м с соотношением сторон 1:1…1:1,5.