Все инженерные конструкции являются -пространственными, однако многие из них для упрощения расчета расчленяются на отдельные плоские системы, работающие независимо одна от другой. Так, например, при расчете стропильных ферм, связанных между собой конструкцией крыши и специальными связями, каждая ферма рассматривается, как самостоятельная плоская система. При этом пренебрегается не только возможностью перераспределения временной нагрузки между отдельными фермами, но и участием в работе каждой фермы ограждающей конструкции.
К собственно пространственным системам относятся инженерные конструкции, у которых .рабочие элементы не находятся в одной плоскости. При расчете таких систем, как правило, принимается во внимание работа несущих элементов в различных плоскостях.
В пространстванных системах деревянных покрытий, к которым относятся различные своды и купола, во многих случаях учитывается также работа настилов и 'прогонов, которые при расчете плоских систем рассматриваются как вспомогательные конструкции.
Совмещение ограждающих и несущих функций свойственно сводам и куполам со сплошными рабочими настилами.
Помещения, перекрываемые пространственными конструкциями, могут иметь плаиы прямоугольного, квадратного, многоугольного или кругового очертания.
По форме поверхности пространственные системы можно -подразделить на цилиндрические, складчатые, конические и сферические. При пересечении цилиндрических поверхностей могут быть также получены крестовые и сомкнутые оболочки.
По способу опирания различают: оболочки, опертые преимущественно на продольные стены (распорные цилиндрические своды); безраспорные цилиндрические оболочки и складки, опертые на торцовые стены; крестовые своды, опертые в углах здания; сомкнутые своды, опертые на стены, и купола с опиранием преимущественно по контуру.
Рис. 151. Пространственная деревянная конструкция, образуемая из трехшарнирных арок
По степени жесткости пространственные системы подразделяются на тонкостенные и ребристые.
В зависимости от способа соединения элементов и их взаимного расположения различают сплошные и сетчатые пространственные конструкции.
Не все деревянные конструкции, называемые пространственными, полностью удовлетворяют указанным выше требованиям.
Есть такие конструкции покрытий, элементы которых находятся не в одной плоскости, но в то же время они легко расчленяются на отдельные плоские системы, способные благодаря своей жесткости принять на себя всю внешнюю нагрузку. Такие конструкции являются по форме пространственными, а по условиям своей работы плоскими. К ним относятся конструкции, изображенные на рис. 151, образованные из трехшарнирных арок, пересекающихся в замковом шарнире и опертых на стены или фундаменты.
В зависимости от видов плана и арок могут быть получены-покрытия различной формы.
В этих конструкциях настилы и прогоны выполняют ту же роль, что и в покрытиях по плоским несущим конструкциям.
К пространственным конструкциям, которые при расчете можно условно расчленить на плоские системы (арки), относятся распорные своды (сетчатые и сплошные) (рис. 152).
Рис. 152. Схема сводов: а-общий вид и схемы очертаний сетчатого свода; б-опорная часть г затяжками: о-двойной гнутый свод; 1-косяк; 2-сопряжение на врубках или болтах; 3-затяжки; 4-опорный брус
Расчет куполов и безраспорных цилиндрических оболочек и складок производится с учетом пространственной работы их элементов. При сравнительной оценке различных видов пространственных деревянных конструкций необходимо иметь в виду, что своды и купола со сплошными рабочими обшивками по затрате древесины являются наиболее экономичными, но большая трудоемкость их изготовления, возможность быстрого разрушения от загнивания не позволяют рекомендовать эти конструкции для широкого применения в капитальном строительстве.
Сетчатые своды и купола не являются совмещенными конструкциями, и поэтому они более устойчивы в отношении загнивания. Большим достоинством этих сводов является стандартность их элементов, возможность предварительной заготовки этих элементов на заводе, а также сборность и разборность конструкции. По сравнению с другими пространственными системами сетчатые конструкции являются наиболее эффективными.
Многие пространственные системы деревянных покрытий позволяют эффективно использовать внутреннее пространство перекрываемых помещений, что позволяет применить их в выставочных павильонах, летних театрах, спортивных сооружениях и в других зданиях. Использование пространственных систем наиболее целесообразно в покрытиях помещений, имеющих в плане форму круга, квадрата или правильного многоугольника.
Во всех случаях применения пространственных систем предпочтение следует отдавать индустриальным конструкциям.
