Category Archives: ФЕРМЫ, АРКИ, ТОНКОСТЕННЫЕ
Ешппппппшшшшзг
Рис. 11.5. К расчету одиночного гипара:
М
HUUUlUUtlHIfe
Fu
Nmt
4 f Fh
А — общий вид и схема усилий: б — эпюра сжимающих усилий в бортовом элементе; в — план; I — плита; 2 — бортовой элемент; 3 — опора; 4 — растянутая парабола; 5 — сжатая парабола
В составном покрытии, загруженном равномерно распределенной нагрузкой, каждая оболочка может быть рассчитана в первом приближении как одиночная.
Сдвигающие усилия от каждой оболочки передаются на коньковые ребра и элементы наружного контура, которые, в зависимости от типа покрытия, могут быть сжатыми или растянутыми (см. рис. 11.2). Например, в составном «четы — рехлепестковом» гипаре на квадратном плане (рис. 11.6 а) горизонтальные коньковые ребра следует рассчитывать на суммарное усилие от двух оболочек:
1УЬ = 0,85 -2Мхуа, (11.9)
Где 0,85 — коэффициент, учитывающий краевой эффект при сочленении оболочек.
В наклонных контурных элементах усилие вычисляется по формуле:
Мь = Ихуа /со$<р. (11.10)
Усилие в наклонных коньковых ребрах покрытия (рис. 11.6 б):
Мь = 0,85 -2КХ}л Асощ, (11.11)
А в горизонтальных контурных элементах:
(11.12)
Вертикальная опорная реакция и усилие в затяжке при опираиии составного гипара на четыре опоры (см. рис. 11.6 б), соответственно, равны:
Диафрагмы в виде ферм, арок, рам рассчитывают на касательные усилия, передающиеся с оболочки, и вертикальные нагрузки, включая собственный вес диафрагмы.
Напряженное состояние пологих гипаров на прямоугольном плане с криволинейными краями (см. рис. 11.4 б) характеризуется нормальными сжимающими усилиями Му, направленными вдоль главной параболы положительной кривизны, растягивающими усилиями Мх — вдоль главной параболы отрицательной кривизны и касательными усилиями переменной интенсивности с макси-
Рис. 11.6. К расчету составных гипаров:
А. б — варианты покрытий; 1 — оболочка; 2 — опора; 3 — контурный (бортовой) элемент; 4 — коньковое ребро; 5 — затяжка
Мальным значением на контуре оболочки. Их можно рассматривать как оболочки с поверхностью переноса и рассчитывать методом, разработанным для оболочек положительной кривизны [6], [16].
Железобетонные гипары
Железобетонные г ‘ ц г монолитными, сборными и сборно-моно
Литными. Сборные со • — ^ ло (,’лтия размерами, в плане, 18×6, 18×12. 18×18, 24×24, 30×30, 36×36, чвхчв. оихои м имеют достаточно высокие технико-экономические показатели: приведенную толщину бетона — б.,Л 5 см, расход стали — 6…24 кг/м2. Достоинством их является индустриальность изготовления однотипных сборных элементов, недостатком — сравнительно высокая трудоемкость монтажа и значительный объем бетонирования швов между плитами, ширина которых составляет 60..Л 20 мм.
Стрелу подъема пологих одиночных гипаров обычно назначают в пределах от 1/10 до 1/5 продета, а подъемистых и одиночных оболочек в составных покрытиях — от 1 /5 до 1 /2 пролета.
Плиты монолитных гипаров обычно выполняют гладкими толщиной г. равной 1/400..Л/600 пролета, но не менее 40 мм по конструктивным соображениям. С целью повышения жесткости оболочки пролетом более 36 м в плите предусматривают ребра высотой И = (1100… 1/120)/ и шириной Ь = (0,2,,.0,5)й. По периметру гипара проектируют контурные (бортовые) элементы прямоугольного сечения высотой не менее 1/80 пролета. Сопряжение плиты с бортовыми элементами или ребрами делается плавным, с утолщением шириной до 10 I. Подъемистые одиночные гипары с криволинейным контуром и небольшим пролетом (до 30 м) могут не иметь бортовых элементов.
Армирование плиты можно выполнять в двух вариантах (рис, 11,7): сетками с криволинейными стержнями — рабочими вдоль вогнутой параболы и конструктивными — вдоль выпуклой параболы (тип I) или сетками с рабочими стержнями в обоих направлениях, расположенными по прямолинейным образующим (тип II).
Плиты монолитных гипаров армируют сетками из проволоки класса Вр-1 или стержней класса А-Ш диаметром 4..,6 мм и шагом 100.,.200 мм; их укладывают в один—два ряда в направлении прямолинейных или криволинейных образующих. При использовании сеток типа II нижние углы гипаров следует армировать косы-
Рис. 11,7, Схема армирования гипара:
I — сетка со стержнями вдоль главных парабол; II — сетка со стержнями вдоль контура: III — угловая арматура: I — главная парабола положительной кривизны (сжатие); 2 — то же, отрицательной кривизны (растяжение): 3 — опора; 4 — оболочка; 5 — бортовой элемент
Рис. 11.8. Конструкция и армирование монолитного гипара: I — арматура плиты; 2 — арматура контурного и конькового ребер оболочки
Ми стержнями (тип III), воспринимающими главные растягивающие усилия. Зону сопряжения плит с контурными элементами армируют двойными сетками из стержней 6..Л 0 мм с шагом не более 200 мм. Бортовые элементы армируют сварными каркасами. Бетон монолитных оболочек должен быть не ниже класса В20.
Пример конструирования монолитного гипара приведен на рис. 11.8.
В гипарах больших пролетов (свыше 60 м) возникают значительные растягивающие усилия, которые могут стать причиной чрезмерного раскрытия трещин в бетоне плиты. Поэтому такие оболочки выполняются предварительно напряженными.
Сборные гипары выполняют из разнотипных элементов. Укрупненные тонкостенные панели покрытий не должны превышать по длине 24 м, ширине 3,2 м, весу 15 т. Допускается изготовление крупноразмерных элементов большепролетных и уникальных конструкций на строительной площадке.
Сборную составную оболочку компонуют из плит (панелей) с поверхностью гипара, коньковых и контурных элементов. По направлениям прямолинейных образующих оболочку разрезают на плиты размерами, в плане, 3×3, 3×6, 3×9, 3×12, 3×15, 3×18 м и толщиной t не менее 30 мм {рис. 11.9). Плиты по краям окаймляются ребрами, размеры и армирование которых назначают в соответствии с требованиями транспортирования и монтажа. Высота сечения h ребер плиты принимается не менее 1/20 их длины, а ширина Ь равной (0,25…0,5)h, но не менее 40 мм. Поле плиты армируют сварной сеткой, как правило, из проволо-
Рис. 11.9 Варианты разрезки оболочки на сборные элементы: 1 — сборные элементы на квадратном плане; 2 — то же. на прямоугольном плане
. Вр-I с
100..,200 мм,
Из стали классов A-II, A-III. Плиты В30. В
Ток (рис. 11.10). могут быть
(11.15)
Nmc < RbYh2Ah,
1 |
ТгШ [II] |
4 \ _——— 1 1……….. ! ДХ? • |
Е 1 З ! |
3-3
11.10 Плиты дл
Б. г-
5 —
Плита 3.0 х 3,0 м для сварного стыка; в — лит; а — плита 3,0 х 12,0 м; 1
Рис, 11.11. Сопряжение сборных плит гипаров в коньке покрытия;
А -— с монолитным коньковым элементом: б — со сборным элементом (ферма); в — стык на коньке, образованный поперечными ребрами сборных плит: 1 ¦ — плита; 2…………………………………………………………………………………………. коньковый элемент; 3 — —
Арматура конькового элемента; 4 — выпуски арматуры: 5 — ферма: б — монолитный бетон: 7"…………..
Закладные детали; 8 — накладка; 9 — сварка
Количество рабочей арматуры в каждом направлении:
Ам = N„,/(11,42). (И.19)
Прочность плиты проверяют на действие касательных усилий:
Мху<2ИшуЬ2Ы, (П.20)
Где — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению.
Площадь сечения сжатого бортового элемента можно приближенно определить по максимальному сжимающему усилию Мь:
Аь = Мь/ть1ь2}, (11.21)
Внецентренно сжатые и внецентренно растянутые бортовые элементы, а также коньковые ребра гипаров, рассчитывают в соответствии с методикой, изложенной в ([5], раздел 4) и [16].
При опирании гипаров на колонны или фундаменты распор воспринимают стальные или железобетонные затяжки. Площадь сечения арматуры затяжки:
А5 — Р/, (11.22)
Где /¦), — распор; й$ — расчетное сопротивление арматуры.
Металлические гипары проектируют в виде сетчатых (решетчатых) конструкций. Они рассматриваются в работах [5], [9]. Напряженное состояние таких гипаров подобно сплошным оболочкам и погонные усилия в них вычисляют по формулам (11,4) и (11.5). Расчет прочности и устойчивости стержней конструкции гипара выполняют в соответствии с методикой, изложенной в ([5], раздел 2),
Конструктивная схема покрытия с применением тонколистовых металлических оболочек может быть образована из отдельных панелей «на пролет». Каждая панель имеет размеры в плане Зх(12…36) м и состоит из замкнутого опорного контура, пролетной конструкции в форме гипара и элементов жест-
Прогоны; 3 — стальной
Б)
Рис, 11.12, Конструктивное решение металлической оболочки: а — общий вид: б — деталь покрытия; 1 — коньковый элемент; 2 — профилированный настил; 4 — контурный элемент
Кости (рис. 11.12). На строительной площадке панели объединяются в монтажные блоки, количество панелей в них зависит от шага колонн. Металлических оболочек-гипаров построено немного, поскольку они дороже железобетонных и деревянных.