Общие сведения.
Кружально-сетчатые своды представляют собой пространственную конструкцию, которая состоит из отдельных, поставленных на ребро стандартных элементов - косяков, идущих по двум пересекающимся направлениям и образующих ломаные винтовые линии. В кружально-сетчатых конструкциях выгодно сочетаются индустриальность изготовления элементов с преимуществами пространственных конструкций. Прочность и надежность свода определяются средней прочностью многих элементов, и влияние качества древесины отдельных элементов имеет меньшее значение, чем в плоскостных конструкциях.
Построенные в нашей стране в первой трети прошлого столетия деревянные кружально-сетчатые своды и купола продолжают эксплуатироваться и находятся в хорошем состоянии. Длительная эксплуатация таких конструкций за рубежом также свидетельствует об их надежности и долговечности.
Кружально-сетчатые своды (рис. 1-3) в поперечном сечении имеют снаружи круговое или правильное многоугольное очертание. В первом случае верхняя грань косяков имеет близкое к круговому эллиптическое очертание, а во втором - ломаное. Распор покрытий воспринимается либо металлическими затяжками, либо непосредственно опорами.
Характерными особенностями всех кружально-сетчатых покрытий являются:
1) унификация формы и размеров косяков, дающая возможность заготовлять их заводским способом, что отвечает требованиям индустриализации и стандартизации строительства;
2) транспортабельность элементов при их перевозке;
3) простота и быстрота сборки конструкции;
4) возможность и необходимость устройства кровельного настила непосредственно по несущей конструкции (без прогонов и вспомогательных стропильных ног).
В зависимости от способа узлового соединения косяков различают два конструктивных варианта кружально-сетчатых сводов:
1) с узлами на шипах;
2) с металлическими связями в узлах.
Оба варианта можно выполнять либо из косяков цельного сечения, которое ограничено размерами сортамента пиломатериалов, позволяющего применять своды с предельным пролетом не более 20 м, либо из клеефанерных или клееных косяков, которые дают возможность перекрывать значительно большие пролеты (до 100 м).
Рис. 1 Кружально-сетчатое покрытие пролетом 50 м длиной 100 м.
В основной части цилиндрический свод, в торцах по 5
сомкнутых секций свода
Рис. 2 Кружально-сетчатый цилиндрический свод с прямоугольной сеткой
Рис. 3 Кружально-сетчатый свод с ромбической сеткой
В конструкции покрытий всех систем различают три типа узлов: основные (средние); опорные, в которых косяки соединяются с настенными брусьями, и торцевые, в которых косяки соединяются с торцевой аркой. Основные узлы сетки образуются из трех косяков, один из которых является сквозным и проходит через узел, не прерываясь, а два других набегающих косяка примыкают к сквозному косяку (рис. 4).
Конструкция кружально-сетчатых сводов
(системы С. И. Песельника, 1932 г.) с узлами на шипах
Своды этой системы изготавливают из дощатых косяков цельного сечения, имеющих на концах шипы, а посередине сквозное гнездо. В каждом узле сетки сопрягаются три косяка, из которых два набегающих косяка входят с обеих сторон своими шипами в гнездо сквозного косяка. В кружально-сетчатом своде с узлами на шипах применяют сетку как прямоугольную, так и косоугольную с углом ψ = 45° (рис. 4).
Верхняя кромка косяка может быть криволинейного (эллиптического или приближающего к круговому) очертания либо с двумя или одним переломом по очертанию описанного или вписанного в окружность правильного многоугольника (рис. 4).
Косяк с двумя переломами имеет большую жесткость, меньшую длину пропила и дает меньше отходов при изготовлении, чем косяк с одним переломом. Оси сквозного гнезда для шипов располагаются соответственно посередине длины и высоты косяка. Форма гнезда ‑ прямоугольник.
Рис. 4 Развертка сетки, косяки и узлы кружально-сетчатого свода на шипах
системы С.И. Песельника с прямоугольной (б) и ромбической (в) сеткой
Высоту гнезда, а следовательно, и шипа обычно принимают 1/4 высоты сечения косяка (h K). Для удобства монтажа свода, который ведут от опор к шелыге, рекомендуется решать узел так, чтобы шип вышележащего набегающего косяка располагался в гнезде над шипом нижележащего косяка. Такое решение вызывается также необходимостью обеспечить в гнезде взаимный упор набегающих косяков для восприятия одной из действующих в узле сил, направленной нормально в их оси.
Косяки в своде помимо продольной силы сжатия и изгибающего момента воспринимают также поперечные силы, которые передаются таким образом, что вызывают опасность раскалывания косяков. Чем больше длина косяка, тем меньше поперечная сила, вызывающая эту опасность. Рекомендуется принимать l К/ h K >13. Толщина косяка должна быть не менее 2,5 см, a отношение l К/ b K > 4,5.
Концы косяков прямоугольной сетки свода имеют более простую форму, а потому проще в изготовлении. Однако при одинаковом шаге «с » косяки в прямоугольной сетке получаются меньшей длины, чем в косоугольной, что во многих случаях не позволяет обеспечить рекомендуемое отношение l К/ h K >13; тем самым повышается опасность разрушения косяков от раскалывания. Поэтому своды с прямоугольной сеткой применяют для пролетов не более 12 м, а при больших пролетах следует использовать косоугольную сетку и «точную» форму шипов (рис. 5).
Рис. 5 Шипы косяков простой (а) и точной (б) формы
От величины шага «с » также зависит значение усилий, воспринимаемых косяками. При прочих условиях чем больше «с », тем значительнее изгибающий момент и нормальная сила, воспринимаемые косяками, и тем больше изгибающий момент в элементах кровли, для которых «с » является расчетным значением пролета. Исходя из этих соображений для сводов с пролетами до 20 м рекомендуется назначать с =0,8... 1,5 м. При стандартном решении опорных узлов оба косяка своими концами входят в специальное гнездо, вырезанное в опорном брусе, и прикрепляются к нему гвоздями. Скошенные торцы косяков передают на основание гнезда максимальную нормальную силу, возникающую в опорных сечениях свода, что требует особой проверки гнезда опорного бруса на смятие поперек волокон (рис. 6). В торцах свод замыкается двух- или трехслойными кружальными фронтонными арками.
Общее количество косяков различных типов, включая расположенные по контуру свода, при их стандартном примыкании к торцам в косоугольной сетке равно семи, а в прямоугольной сетке - шести.