Перекрестно-балочные системы на основе древесины. Конструкции элементов и узлов креплений.

Перекрытие, образованное пере­крестно расположенными и связанными между собой балками или фермами, представляет собой сплошностенчатую или сквозную (решетчатую) простран­ственную конструкцию. Эф­фект пространственной работы пере­крестных систем тем заметнее, чем ближе очертания перекрываемого пла­на к квадрату (кругу или другим фи­гурам с контуром, примерно равноуда­ленным от центра).

Пространственный характер работы балок, соединенных между собой в точ­ках пересечения, заключается в том, что нагрузка, приложенная к любой из балок, вызывает деформирование, а, следовательно, противодействие этой нагрузке, всей системы балок в целом.

Диагональное расположе­ние балок не приводит к уве­личению максимальных изгибающих моментов. Объяснение этого парадокса состоит в том, что короткие угловые балки обладают большей жесткостью при кручении, что создает эффект упру­гой заделки концов всей перекрестно-балочной системы. Диагональными бал­ками можно перекрывать планы, более вытянутые по сравнению с теми, кото­рые считаются нерациональными для перекрестных балок.

Когда балки уложены этажно, то они изгибаются каждая в своей плоскости. Если балки пересекаются в одном уровне и связаны между собой жестко, то прогибы балок одного направления сопровож­даются не только соответствующими прогибами балок другого направления, но и их кручением.

Кручение балки создает дополнительное со­противление действию внешних сил. Его можно рассматривать как резерв несущей способности всей системы. Однако для этого крутильная жесткость балок должна быть достаточно высо­кой, которой тонкие балки не обладают. Поэтому перекрестные балки рас­считывают без учета кручения.

При перекрытии плана, отличающе­гося от квадратного, короткий пролет перекрывают цельными балками, а бал­ки длинного пролета разрезают и сты­куют между собой в каждом пересече­нии.

Заметное снижение величин момен­тов в пролете покрытий с перекрестны­ми балками достигают, располагая опо­ры не по контуру здания, а внутри его, на некотором удалении от краев. Оптимальный вылет кон­сольной части, соответствующий при­мерному равенству моментов в пролете и над опорами, составляет 0,15-0,2. полного размера стороны покрытия.

Методика подбора сечений перекре­стных балок и ферм не имеет принци­пиальных отличий от методики расчета обычных балок и ферм. Высота пере­крестных балок составляет около 0,7-0,8 высоты простых балок, а высота перекрестных ферм – 0,6-0,7 высоты обычных ферм.

Деревостальные структуры. Геометрические основы структурных образований. Достоинства и недостатки структурных перекрытий.

Структурами обычно называют сис­темы стержней, сходящихся в узлах и расположенных в пространстве в строгом геометрическом порядке. Структурно организованное простран­ство можно представить в виде множе­ства неделимых ячеек – элементарных многогран­ников – тетраэдра, куба, некоторых пирамид и др.

Существуют следующие рисунки се­ток структурных покрытий: геометри­чески изменяемые (квадрат, шести­угольник) и геометрически неизменяе­мые (треугольник, квадрат с диагональю). Сетки с одинаковым по всей площади покрытия строением назы­ваются регулярными, с различным строением в разных зонах покрытия – нерегулярными. Ячейки растянутой (обычно нижней) сетки рационально делать более крупными, поскольку они не испытывают сжатия.

Достоинства структурных покрытий сводятся к следующим: пространственная работа при многократной ста­тической неопределимости (многосвязности системы); однотипность узлов и стержней; примерно двукратное снижение строи­тельной высоты конструкции; облегче­ние кровельного покрытия и подвесных потолков; легкая приспособляемость к планам сложным и с нерегулярной расстановкой опор; выразительность в интерьере и при вы­носе конструкций на фасад.

Недостатками структурных покры­тий являются: сложность узлов и высокая требуемая точность их изготовления; неизбежные «люфты» в многочисленных соедине­ниях (исключая сварные).