Распорная система. Общие свойства каменных сводчатых конструкций, страница 2

Сквозные (решетчатые, сетчатые) конструкции состоят из стержней, соединенных между собой в цельную плоскую или пространственную систему (конструкцию). При определенных условиях расположения узловых соединений элементы стержневой конструкции могут испытывать лишь продольные усилия растяжения-сжатия. Так, например, работают стержни плоских или пространственных ферм, стержневых плит (структур) или двухпоясных оболочек. Стержни однопоясных (односетчатых) конструкций, жестко соединенные в узлах, испытывают сложное сопротивление.

К основным распорным конструкциям относятся рамы и арки (цилиндрические своды, опертые на фундаменты по всей длине, можно рассматривать как разновидность арки со значительно увеличенной шириной). Рамы могут быть как с одним пролетом, так и со многими. Чем рама сложнее, тем большему числу ограничительных условий она должна удовлетворять, например, в отношении надежности фундаментов, распределение нагрузок и т.п. Поэтому чаще всего в строительстве применяют однопролетные рамы П-образного очертания.

Арки часто проектируются кругового очертания, так как такие арки выполняются просто, как в монолитном, так и в сборном варианте. Но ось арки может быть очерчена и в виде других плавных кривых, например, параболы и эллипсиса, а также кривых, состоящих из отрезков окружностей
разных радиусов.

Что же касается очертаний П-образных рам и круговых арок, то при рациональном распределении в этих конструкциях материала они имеют одинаковые формы сечения в пролетах.

Распорные конструкции требуют выполнения особого вида фундаментов, тем больше развитого во внешнюю сторону от пролета, чем больше распор, который, как известно, увеличивается с увеличением числа шарниров и при уменьшении отношения высоты сечения конструкции к пролету. Это вытекает из известного требования к фундаментам, по которому равнодействующая опорных реакций не должна выходить за пределы средней трети подошвы фундамента. В случае значительного распора подошве придается уклон, близкий к нормали на равнодействующую, что предупреждает возможность сдвига фундамента под воздействием этого распора.

Все плоскостные распорные конструкции обладают достаточной жесткостью в своей плоскости, но в другом направлении — из плоскости — такой жесткостью они не обладают.

Основными несущими элементами служат поперечные ребра, представляющие собой несущие арки, и продольные ребра, являющиеся связями. Высота поперечных ребер, при их шаге 1 – 2 м составляет 1/70 -1/100 пролета, продольных — 10 – 20 см, толщина плиты между ребрами 3 – 4 см. При отсутствии плит между ребрами и замене их любым несущим материалом, например, стеклом, свод превращается в сетчатый. Многогранный купол, четырехгранный с горизонтальной вставкой, так называемый зеркальный свод, а также цилиндрический свод с врезкой цилиндров меньших размеров, называемый еще сводом с распалубками – все это можно получить, комбинируя пересекающиеся между собой цилиндрические поверхности. Свод, образуемый пересечением двух цилиндров, открытых наружу, на квадратном плане, называется крестовым сводом. Он же опирается на четыре стоящие отдельно фундамента.

При оформлении интерьера здания цилиндрические своды, установленные на колонны без затяжек, представляют одну из интересных архитектурных задач. Согласно этому решению ряд арок опирается на ригели рам, стойки которых представляют собой колонны, размещенные внутри здания. Распор от этих арок взаимно погашается на ригелях поперечных рам, на которые они оперты, а распор же крайних арок передается на монолитную плиту покрытия и на стены, на которые она опирается. Отдельно стоящий цилиндрический свод также опирается на ригели рам, размеры которых позволяют принимать распор и передавать его на стойки. Но если отсутствует конструкция, которая могла бы передать этот распор на фундаменты, его можно погасить только затяжками. В случае крестового свода, реактивные усилия от него сосредоточены непосредственно на четырех опорах.