Тонкостенные оболочки. Пологие оболочки покрытий положительной и отрицательной гауссовой кривизны. Конструктивные решения.Работа элементов.

CZL

системы покрытий. Конструкции ЦНИИСК,

Пространственные стержневые конструкции. Перекрестные стержневые КИСЛОВОДСК. МАРХИ.

Ј*,/)/L*>-

Пространственные перекресно - стержневые конструкции покрытий - струкгуры.

V

*^

Структуры - это система, имеющая регулярное строение, сходная с кристаллической решеткой. Ячейка такой системы представляет собой многогранник (элементарный). Рассекая такую пространственную систему двумя пара-ми плоскостями, получаем решетчатую плиту с прямоуг. (сходятся 8 стержней) или Tpeyi. (сходятся 9 стержней) ячейками. Применение в качестве покрытий зданий любого назначения.

Развитие с 70 г. 20 в очень интенсивное, благодаря ряду достоинств: *Возможность создания любой формы плана при использовании унифицированных элементов. *Повышенная надежность благодаря многократной статической неопределимости (это превышение числа налож. Связей и числа уравнений статики). (Х=0-статически определима, Х<0-(еометрическиизменяемая, Х>0-статически неопределима). "Небольшая строительная высота = L/16, L-наименьший пролет. 'Удобство крепления подвесных

подкрановых путей и фонарей и др. "Простата монтажа. "Возможность доставки в разобранном виде, в труднодоступные районы. Недостатки: *1, но существенный недостаток- сложность соединения узловых элементов и высокая точность изготовления Наиболее широко используется: узловой элемент «Меро»- ФРГ (многогранник с резьбовыми отверстиями для соединения трубчатых стержней); «Триодетик»-Канада (цилиндр с пагами в которые запрессовываются сплющенные концы труб); Узловой элемент «Мархи» (на основе «Меро» но - отличия: эти узлы приспособлены для операция, операние возможно в любом узле структуры).

Методы расчета: Как правило структурные конструкции рассчитываются с помощью программных комплексов. Для расчета необходимо задать геометрию (размеры), операние, профили, нагрузки. Точная модель представляет собой пространственную - стержневую систему. Приближенная модель может представлять собой сплошную пластинку толщина, которой подобрана так, что прогибы в реальной конструкции и модели одинаковы.

Ы^(

V

. с /.

В результате получаем перемещение всех узлов, реакции опор, усилия во всех элементах. Расчет позволит подобрать профили всех стержней и унифицировать их Верхние пояса работают на сжатие а нижние на растяжения, раскосы и на сжатие и на растяжение.

Л-

I

I

VWSXW* ^

/:-■

с

"*г1>

Отечественные типовые структурные покрытия: ЦНИИСК-18*12,24*12-опираются на4 узла по верхнему поясу. Стержни продольные верхнего пояса из дву[авров, поперечные из одиночных уголков. Остальные из парных равнополочных уголков. Ячейка квадратная 3*3 метра. Угловые соединения сварные на фасонках. Предусмотрена подвеска подкрановых балок по разным схемам. 12*24- вес or 6-13 тонн.

КИСЛОВОДСК- 30*30,36*36- h=2.2. h=2/12*l. Операние на 4 колонны через капители.

Консольные свесы по 6 метров, разгружают пролез. Ячейка 3*3 метра. Узловые элементы «Меро». Стержни из круглых труб

разного диаметра. Возможна установка подкрановых путей до 2-х тонн.

Унифицированный сортамент МАРХИ на основе констр. Кисловодск. Благодаря модификации узловых элементов «Меро»

возможны самые разнообразные операния и практически любая форма плана.

_________ I

Ff^F

И сгонктГТтальнь

11. Колонны и стоикйТСтальные центрально сжатые колонны и стопки. Критическая сила. Гибкость. Расчет по коэффициенту - ф.

Колоннами называют элементы сооружений, которые служат опорами для вышерасположенных конструкций и передают нагрузку от них на фундаменты.

Колонны состоят из трех частей: оголовка (верхней части - имеет плиту и ребра жесткости), служащего опорой для вышележащих конструкций; стержня - основной части колонны и базы (нижней части колонны - шарнирная или жесткая, плита базы прамоугольная, крепится анкерными

болтами/ если плита больше 50 мм то неставят консольные ребра). Стержень колонны - сплошной (труба, двутавр....) или сквозной (4 уголка и содиняемые планки, 2 швеллера и 2 планки....).

Стоики: цельнодеревянные -опор покрытий навесов, элементов каркаса, рабочих площадок (диамегр до 200 мм, высота до 6400 мм, шарнирно
или защемлено закрепленные, нижний конец стоек защищают от загнивания) /составные - цельные брусья или доски на болтах (гвозди),

соединены вплотную или деревянные прокладки, высота до 6400 мм/ клеедеревянные - конструкции заводского изготовления длиной до

10000 мм, сечение до 1000 мм, шарнирное закрепление, используется как элемент каркаса несущий большую нагрузку) / решетчатые /

В зависимости от характера работы колонны могут быть центрально- или внецснтренно-сжатыми.

Центрально-сжатой называют колонну, в которой продольная сила приложена по оси стержня, т. е. в центре тяжести сечения, и вызывает в нем только равномерно распределенные по сечению сжимающие напряжения.

Критическая сила - значение сжимающей силы при котором прямолинейная форма стержня становится неустойчивой и возможен переход к новой форме.

Такой переход сопровождается недопустимым перемещением элемента и очень быстрым разрешением всей конструкции.

Пагеря устойчивости - 1 гр предельных состояний.

Рк=я² ЕА/Х² (Е-модуль юнга, А -площадь. ЕА - жесткость стержня на сжатие, X - гибкость стержня)

Гибкость - безразмебрная геометрическая характеристика учитывающая длину стержня, его закрепление форму и размеры сечения.

X = ц*1/1 (1 -длина стержня, ц - коэффициент приведения зависящий от закрепления и связанный с числом полуволн обратной зависимостью.

i- радиус инерции стержня.) ц*1 - расчетная длина стержня.

Коэффициент ф - продольного изгиба:

Ф = сг^кр/ о_т (сг^кр- критические напряжения с учетом несовершенств (определяется эксперементально, о_т - предел текучести)

Тонкостенные оболочки. Пологие оболочки покрытий положительной и отрицательной гауссовой кривизны. Конструктивные решения.Работа элементов.

Тонкостенной осесимметричной называется оболочка, имеющая форму тела вращения толщина, которой мала по сравнению с радиусами кривизны ее поверхности. Принято считать оболочки тонкостенной, если ее толщина меньше 0,05 характерного радиуса. При расчете тонкостенных оболочек все нагрузки, действующие на них, прикладывают к срединной поверхности оболочки. Геометрическое место точек, равноудаленных от наружной и внутренней поверхностей оболочки, называется срединной поверхностью. К тонким оболочкам могут быть отнесены такие часто встречающиеся элементы конструкций как резервуары, цистерны, газовые баллоны, корпуса аппаратов химических агрегатов и др. При расчете таких элементов конструкций используется так называемая безмоментная теория оболочек, основные положения которой заключаются в следующем: нагрузки, действующие на поверхности оболочки, могут считаться перпендикулярными им и симметричными относительно оси вращения оболочки; ■ вследствие малой толщины оболочки сопротивление изгибу отсутствует, (изгибающий момент не возникает); ■ напряжения по толщине стенки

оболочки распределены равномерно.

Пологие обоблочки положительной гауссовой кривизны на прямоугольном плане.

поверхности параллельною переноса

ж\б оболочки любой формы - пролегы до 120 м, поверхности оболочки - о '// ' ^, /У °L описываются уравнением паралитического параболоида -z»fl *(x|2/a|2)+f*(y|2/b|2)

(на стороных плана строим параболу, затем одну из парабол перемещаем по другой nap-ной. F = П+т2)

Чаще всего применяют оболочки с отношением f/1 min <= 1/5 меньшей из а или Ь.

На оболочку действует собственный вес, вес покрытия и снега. В оболочке реализуется безмоментное напряженное

которые быстро затухают по

$

Ј,/StUcit

Ш11

■•

г

состояние, те действуег нормальное сжимающее усилие. Но если края не поддержать жесткими элементами они провиснут. Края оболочки опирают на брусь или диафрагмы (фермы). В этом случаи из краев оболочки возникают изг. моменты мере удаления от краев. Норм сжим силы у краев небольшие, а в верх точке они почти максимальные.

ЯШ

Растягивающее напряжение Nmax воспринимается диагональной угловой арматурой, А

напряжение сдвига Nx и Ny воспринимают верхние пояса диафрагм или контурные брусья,

7< Л',.

которые работают на сжатие. Распор оболочки воспринимается нижним поясом диафрагм,

«Е»

Л /Уип

работает на снижение или передачу на фундаменты.

Гипары - отрицательной гауссовой кривизны на прямоугольном плане.

Поверхность пар-го перенося, только одна парабола вверх, а другая вниз. Поверхность

/t,<*/-• /Л *r»h J

можно построить 2 способами:

I) * a b f, * 2а 2Ь * х у z *f -f *контур * проведем центральный параболы * точка О в

^3 /, •*гл'.

цешре тяжести плана. Остальные точки можно пай i и по формуле z=(f/ab)*xy.

/ аги? ^с

2) а, b, fl, f2, две стрелки высоты. * (2а*2Ь), * х, у, г, * точки пересечения

снижаем с оси П и f2, * проводим параболу через эту точку,

* строим параболы по стороне. Уравнение параболы - ъ - fl*(y|2/b|2)+f*(

х|2/а|2) __s-____

Работа отдельной оболочки гапара и работа в ^

составе покрытия.

■е

-4^______ Особо часто

Мах прогиб в центре т. О оболочки, его величина в 40 раз меньше, чем в плоской плите с такими же размерами, t- толщина оболочки, t/f- на все величины влияет этот параметр. При возрастании этого параметра увеличивается и прогиб, а так же увеличивается изгибающие моменты в оболочке. Однако сгибающие моменты в гииаре даже при малой стрелке С, примерно в 12 раз меньше чем в плоской плите В

практике применяют покрытия состоящие из нескольких лепестков

используют 4-х лепестковые покрытия.

1.бортовые элементы 2линии коньков 3 оболочка 4.затяжки

Бортовые элементы опираюз на диафрагмы или стойки. В 4-х лепестковой оболочке

гипары работают по не разрезной схеме. На прогибы и усилия большое влияние оказывают

жесткость коньковых элементов. 11аиболее благоприятная зона в центре - там в элементах

оболочки двуосное сжатие. К боргам появляегся изгиб. Оболочки - сборные (из типовых

плит, армируются сварной сеткой) или монолитные. Размеры 18*18 - 60*60 метров.

Стыковка узлов по типу ласточкин хвост, швы замоноличиваются.

2. Висячие конструкции покрытий. Байтовые покрытия. Конструктивное решение. Работа элементов.

Висячие покрытия.- называются покрытия в которых главная несущая конструкция _{ль u}._w

работает на растяжение. Она может быть образована из стальных сгержней, накатов,

тросов, прокатных профилей, а так же может представлять собой мембранную, тонкую

вогнутую оболочку. Экономичные, т.к. используют несущую способность материала.

Пролегные конструкции крепятся к опорному контуру, который может бьпъ замкнутым

или не зам. Замки, контур полностью воспринимает распор пролетной конструкции. При

не зам. - устраивают спец. элементы восприятия распора - оотяжки, подкосы и др.

Прогиб Г= 1/10...1/20 от пролета. Водоотвод -наружный к торцам здания.

Жб ребристые плиты уложены по основным арматурным стержням.

При разработке висячих констр необх решить: 1. Восприятие распора 2.

Обеспечение водоотвода 3. Обесп жесткости и устойчивости покрытия

Для зданий спрямоуг планом распор можег передаваться через оттяжки в грунт, но ухудшается внеш вид соор-я, способ дорогой.

В спорт сооор-х с прямоуг планом можно передать распор на конструкцию трибун и вспомогат-х и вспомог помещений если их для.

Р с*

этого приспособить.

Сильно влияет на архитектуру сооружения. Для нек-х видов вне покр-тий, таких как тросовые сетки двоякой

<Й

кривизны с поясообразной формой опорн констр-ции явл опрные жб арки. R нек=х случаях распор воспринимается

торцевыми кон-ми - балками, наклон арками или тросами.

Обеспечение жеегкости и устойчивости покрытия: Для висячих покрытий опасны

ЛГГЯ7 --------- гП/frft

кинематические перемещения, изза неравномерных нагрузок - снег, ветер. Ветровой отсек при

легких кровлях может вызвать вывертывание части кровли или колебания покрытия.

Меры по стабилизации покрытия: Пригрузка покрытия; предварительные напряжения канатов;

применения 2-х пояных систем.

1.Стойки-распорки - сжаты, пояса расгянуты, двояко-выпуклая система. 2 Двояковыгнутая

система, стойки растянуты. 3. Выпукло-выгнутая система, в центре распорки, сбоку растяжки.

Рекомендуемые стрелки провеса поясов: несущие - f=l/17*l стабилизирующие - f=l/25*l

2-х поясные покрытия на круглом плане имеют в ценре кольцо или барабан. Самый простой тип

- велосипедное колесо, также Мб двояко-выпуклые, двояко-вогнутые, выпукло-вогнутые.

CZL