Принципи розрахунку кружально-сітчастих склепінь

Розрахунок елементів кружальної-сітчастого склепіння.
Кружальної-сітчастий звід являє собою складну просторову стрижневу систему, точний розрахунок якої вельми складний. У практиці застосовують розрахунок по наближеному методу, точність якого, як показали численні досліди, цілком достатня для використання при проектуванні і правильно відображає дійсну роботу цієї конструкції. Цей метод полягає в наступному.
З зводу нормально до його осі виділяють розрахункову смугу шириною, рівній кроці сітки з. У відповідності зі схемою зводу виділену смугу розглядають як плоску двох-або трехшаряірную арку постійної жорсткості, навантажену припадає на неї навантаженням. Площа перерізу арки приймають рівною площі, перетини двох косяків, а момент інерції арки прирівнюють моменту інерції одного косяка (в кружальної-сітчастому склепінні з клеефанерних косяків з безшарнірних вузлом момент - інерції арки прирівнюють моменту інерції двох косяків).
У кожному вузлі сітки звичайного зводу згинальний момент сприймається повністю тільки одним наскрізним косяком. Отриманий з розрахунку згинальний момент М _а, діючий в площині арки, не збігається з площиною наскрізного косяка, що додатково викликає в косяках крутний момент, однаково сприймається обома косяками (наскрізним і набігаючим). Якщо уявити згинальний момент, що діє в даному перерізі, у вигляді сили N, прикладеної з відповідним плечем по відношенню до центру розраховується перетину, то згинальний момент М _1, сприйманий наскрізним косяком, буде створюватися складової N ', а складові N ", що діють нормально до осях косяків, створять в них крутний моменти М ".

Таким чином, згинальний момент в наскрізному косяку

де М _а - розрахунковий момент в арці; α - кут між косяками і утворює склепіння.

Крутний момент у розрахунку косяків зазвичай не враховують, тому що він в основному сприймається настилом, що прикріплюється до косяків.

У безшарнірних вузлі з клеефанерних косяків, де обидва напрямки косяків сприймають згинальний момент,

Завдяки просторовій роботі покриття на значення згинальних косяки моментів роблять вплив жорсткі фронтони, які збільшують жорсткість покриття і зменшують прогини і згинальні моменти в косяках. Розвантажувати дію жорстких фронтонів визначають коефіцієнтом К _ф, в залежності від відношення B / S _Д, де В - відстань між жорсткими фронтонами; S _Д - довжина дуги поперечного перерізу склепіння.

Таким чином, розрахунковий згинальний момент в косяку

а в безшарнірних варіанті з клеефанерних косяків

(з лекцій)

Розрахунок сітчастого склепіння. Для цього виділяють розрахункову смугу склепіння, що відповідає кроку гратки. Потім визначають поздовжні сили N_a і згинальні моменти M_a, як в арці постійної жорсткості з відповідною схемою обпирання.

Якщо кут між твірною склепіння та наскрізним косяком - α, то згинальний момент, що сприймається косяком при шарнірному з'єднанні косяків, коли момент сприймається тільки одним наскрізним косяком, буде:

;

А для косяків склепінь з безшарнірними вузлами, коли набігаючий косяк теж сприймає згинальний момент:

;

Стискаюче зусилля, що припадає на один косяк, визначається аналогічно:

;

Перевірку міцності косяка виконують як стиснуто-згинаного елемента за формулою:

;

де К_ф – коефіцієнт фронтонів, що збільшує жорсткість покриття, береться за таблицею підручника Г.Г. Карлсена «Конструкції з дерева і пластмас».

 

Складки

Поверхня складок утворена похилими плоскими гранями.

Складки виконують в однорядовому і багаторядному варіантах.

 

Багаторядові складки: тонкостінні і ребристі. У першому випадку переріз покриття може бути суцільним (склеєні між собою дощаті настили) або каркасним (до каркасу із брусів висотою до 15 см на цвяхах і клею з одного боку або двох сторін кріпляться обшивки з фанери, деревостружкових плит або дощок).

У другому варіанті жорсткі ребра розміщують в поперечному напрямку з кроком 2-6 м, а по ним укладають поздовжній настил (для сприйняття поздовжніх зусиль) і два косих настила під кутом один до одного (для сприйняття зсуваючих зусиль), іноді по ребрах замість настилів укладають листи фанери, що забезпечують сприйняття поздовжніх і зсуваючих зусиль.

Розрахунок призматичної складки при співвідношенні прольоту l ₁ до довжини хвилі l₂: ; (довга оболонка) в поздовжньому напрямку на симетричне навантаження можна виконувати як для балки коритоподібного перерізу.

У такій балці для обчислення напруження можна використовувати формули опору матеріалів. Визначають нормальні поздовжні і зсуваючі зусилля, а також згинальні моменти від власної ваги, снігу та вітру. Далі перевіряють міцність і стійкість елементів.

Приймається наступний розподіл внутрішніх зусиль між елементами: нормальні поздовжні зусилля N₁ сприймаються поздовжнім настилом і посиленими (в поясах) частинами його, зсуваючі зусилля Т₁ сприймаються подвійним косим настилом, згинальні моменти М₁ і М₂ сприймаються ребрами жорсткості і поперечним настилом.

 

Куполи

Залежно від конструктивного рішення купола можуть бути тонкостінними, ребристими і сітчастими. Для прольотів від 12 до 35 м застосовують тонкостінні сітчасті куполи. При прольотах від 35 до 120 м і більше з метою збільшення жорсткості застосовують ребристі куполи-оболонки.

Ребристі куполи можуть бути:

- багатогранними;

- сферичними;

- складчастими;

Просторова незмінність і стійкість плоскої форми згину ребер забезпечується встановленням зв'язків (горизонтальних і вертикальних).

 

Кружально-сітчасті куполи можуть бути сферичними або з зімкнутих склепінь

Представляє інтерес конструкція зімкнутого склепіння, розроблена в США для прольоту 257 м (найбільший у світі з перекриваємих прольотів). Проект цього склепіння передбачає використання його для покриття стадіонів в чотирьох містах США.