От, = М < 0,ЗМ„; атс = ,\т, /Ы <МЬ, (10.8); (10.9)

Где СТ,„, и атс — соответственно, главные растягивающие и главные сжимающие напряжения; ЛЛ — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию (умножает­ся на коэффициент условий работы уь2 = 0,9); \т[ и Мтс — главные растягиваю­щие и сжимающие усилия; Ь = 1 м.

Устойчивость гладких и ребристых оболочек проверяют по формулам (9.11) и (9.12). Во избежание местной потери устойчивости расстояние между ребрами не должно превышать 14Ш (где Ж — меньший из двух радиусов главных кри­визн оболочки).

Бортовые элементы оболочек проектируют, как правило, прямоугольного или квадратного сечения высотой не менее 1/80 пролета.

6-1-338

Бетон монолитных оболочек должен быть не ниже класса В20, Расход бетона на оболочку (без контурных конструкций) составляет 0,08.,,0,10 м3 на 1 м2 осно­вания; расход арматуры — 8…11 кг/м2.

Для возведения монолитных оболочек необходимо устройство опалубки и поддерживающих лесов. Выполнение на месте строительства опалубочных, ар­матурных, бетонных и других работ индустриальными методами затруднитель­но. Поэтому для отечественной практики возведение таких оболочек не харак­терно, тогда как сборные покрытия получили широкое распространение.

Конструктивное решение сборной пологой оболочки зависит от способа воз­ведения и членения на сборные элементы. Чаще всего для нее используют по­верхности вращения (сферическую, тороидальную) или круговую поверхность переноса. Сборная оболочка состоит из тонкостенных плит (панелей) и контур­ных элементов. По форме поверхности плиты могут быть плоскими, цилиндри­ческими и двойной кривизны,

В отечественной практике сборные покрытия выполняются по трем конст­руктивным схемам (рис, 10.4), В одной схеме (см. рис. 10.4 а) оболочка перено­са выполнена из плоских панелей размерами 3×3 м, усиленных по контуру реб­рами. В средней части оболочки применены квадратные, а в краевых обла­стях — ромбовидные панели. В угловых панелях предусмотрены диагональные ребра с каналами для предварительно напрягаемой арматуры. В другой схеме (см. рис. 10.4 б) сферическая оболочка выполнена из цилиндрических панелей размерами 3×12 м и контурных конструкций, имеющих наклонную плоскость. В третьей схеме (см. рис. 10.4 в) оболочка вращения (с горизонтальной осью) разделена на три пояса: средний, состоящий из однотипных цилиндрических ребристых плит, прямоугольных в плане, с размерами Зхб м, и два крайних пояса — из однотипных цилиндрических плит трапециевидной формы. В каче­стве контурной конструкции принята сегментная ферма — безраскосная или с треугольной решеткой.

Конструктивные размеры сборных панелей устанавливаются таким образом, чтобы ширина швов в различных местах оболочки не превышала 10… 12 см. Па­нели проектируют с контурными и промежуточными ребрами. В цилиндриче­ских панелях размерами Зхб м устраивается одно поперечное ребро; в панелях размерами 3×12 м — два или три поперечных ребра. Такая система ребер обес­печивает прочность и жесткость плиты в стадии транспортирования и устойчи­вость оболочки в стадии эксплуатации, возможность устройства проемов для светоаэрационных фонарей и подвесок для крановых путей.

Толщина t плиты составляет не менее 30 мм, а для больших пролетов (свыше 40 м) увеличивается до 40…50 мм. Высота сечения А ребер плиты назначается не менее 1/20 их длины, а ширина сечения Ь — (0,25…0,5)А, но не менее 40 мм. Для удобства изготовления плит высоту продольных и поперечных ребер принимают одинаковой. Толщина плит может быть переменной, плавно изменяющейся меж­ду ребрами.

В плитах угловых зон, имеющих большую толщину (б,..10 см), предусматри­ваются диагональные ребра с каналами для предварительно напрягаемой арма­туры. Утолщение плиты в угловых зонах можно выполнять также с помощью слоя армированного монолитного бетона, укладываемого по сборным плитам.

Пологие оболочки армируют в соответствии с действующими усилиями (рис. 10.5). В средней (сжатой) зоне устанавливается конструктивная арматура в виде сетки из проволоки или стержней классов Вр-1, А-Ш, диаметром 3…6 мм и шагом 100…200 мм (тип I). Эта арматура ставится в количестве не менее 0,2 % площади сечения бетона. Для восприятия главных растягивающих усилий Nmt в углах оболочки укладывают косую арматуру (тип II), которую приваривают к зак­ладным деталям верхних поясов контурных элементов. При пролетах более 40 м косая арматура предварительно напрягается. В краевых зонах, по периметру обо­лочки и перпендикулярно контуру, устанавливается дополнительная арматура (тип III), воспринимающая местные изгибающие моменты Мтах.

Рис. 10.4. Конструктивные схемы покрытий с пологими оболочками положительной кривизны, образованными поверхностями:

А — переноса (из плоских панелей 3×3 м); б — сферы (из цилиндрических панелей 3×12 м); в — вращения (из цилиндрических панелей 3×12 м); 1 — поверхность переноса; 2 — контурная кон­струкция; 3 — панель оболочки; 4 — сферическая поверхность; 5 — поверхность вращения с горизонтальной осью вращения; 6 — сегментная ферма; 7 — панель крайнего пояса оболочки; 8 — приконтурный элемент; 9 — выпуски арматуры

I Л ‘I 1 г — г — Г — г — г

1 J.- J^_ J^ j

СГ==^===т]

Арматурные сетки укладывают в один или два ряда. При толщине плиты 9 см и более армирование выполняют двойными сетками. В краевых зонах устанав­ливают также двойные сетки, как правило, из стержней диаметром 6… 10 мм и шагом не более 200 мм. Основная арматура в угловых зонах проектируется двой­ной, в виде стержней или сеток. Сетку сборной плиты проверяют на монтажные нагрузки. Ребра плиты, размеры которых назначают в соответствии с требовани­ями транспортирования и монтажа, армируют сварными каркасами с рабочими

Рис. 10.5. Схема армирования пологой оболоч­ки:

,3 (muif’Ui)

Т \

(тип

1 — конструктивная арматура в зоне сжимающих усилий (тип I); 2 — рабочая арматура для восприя­тия растягивающих усилий (тип II); 3 — арматура для восприятия местных изгибающих моментов (тип III); 4 — зона утолщения оболочки

Стержнями из стали классов А-И, А-Ш. По периметру плит предусматривают шпонки, воспринимающие после замоноличивания швов сдвигающие усилия. Плиты изготавливают из бетона не ниже класса В-30.

Для восприятия растягивающих усилий в контурных элементах (затяжках, брусьях) предусматривается напрягаемая арматура в виде канатов и пучков, ко­торая располагается в каналах или пазах с последующим замоноличиванием.

Детали соединений элементов оболочки даны на рис. 10.6.

Приведенная толщина покрытия при размерах плана от 24×24 м до 60×60 м колеблется в пределах 8… 15 см, а расход арматурной стали — от 14 до 22 кг/м2.

В оболочках допускается устройство отверстий и проемов различной формы для освещения и аэрации.

S5

Л

Б) 6

1-1

В) 5

—1

ЧА

Ы = =

1 .1

1

!,. „ V

Рис. 10.6. Схемы соединений элементов оболочек:

А — план средней панели; б — сжатый стык панелей; в — стык панели и диафрагмы в сборно — монолитной конструкции оболочки; г — то же, в сборной; 1 — панель; 2 — диафрагма; 3 — ар­матура плиты; 4 — арматура ребер; 5 — арматура диафрагмы; 6 — закладная деталь; 7 — наклад­ка; 8 — монолитный бетон

Контурные конструкции оболочек выполняются в виде арок, ферм, балок, стенок, криволинейных брусьев и систем стоек или устоев (см. рис. 10.2). Арки и сегментные фермы применяются, как правило, в многоволновых покрытиях, в которых каждая оболочка опирается на четыре угловые колонны, В одноволно — вых оболочках, опертых по контуру на ряд колонн, применяют неразрезную бал­ку, а при опирании по периметру на стены используют криволинейный монолит­ный пояс. Контурные балки могут устанавливаться также по наружным рядам колонн многоволновых оболочек. Железобетонные (раскосные и безраскосные) фермы используются для пролетов 18…24 м, а при больших пролетах целесооб­разны железобетонные арки или стальные фермы.

Отдельно стоящая оболочка может опираться только по углам, но несущая способность такой конструкции в несколько раз ниже опертой по всему контуру. Подобный вариант возможен в том случае, если это продиктовано архитектур­ным решением.

Оболочки из древесины и пластмасс

Пологие деревянные оболочки могут быть квадратными и прямоугольными в плане. Пролет их достигает 30 м. Опорами служат контурные диафрагмы в виде арок, сегментных ферм или криволинейных элементов.

Сплошная деревянная оболочка состоит из нескольких (не менее трех) скле­енных между собой слоев тонких досок, опирающихся на контурные диафраг­мы. Для таких многослойных дощатых оболочек чаще применяют поверхность переноса (круговую или эллиптический параболоид), так как здесь снижается трудоемкость изготовления оболочки.

Для сборных конструкций предпочтительна тороидальная поверхность, ко­торая при членении радиальными линиями отсекает внутри поверхности оболоч­ки равновеликие полосы, что способствует сокращению типоразмеров сборных элементов при максимальном их увеличении. Примером сборной ребристой обо­лочки из клееных деревянных элементов служит покрытие цеха щитового парке­та, состоящее из трех пологих оболочек двоякой кривизны размерами 20×20 м (г, Волоколамск). При этом сборные элементы изготавливались «на пролет», не тре­буя подмостей при монтаже. Разработаны также сборные клеефанерные пологие оболочки размерами, в плане, до 42×42 м. Конструкция оболочки представляет собой многогранник из плоских ребристых панелей открытого или коробчатого сечения, вписанный в часть сферической поверхности и ограниченный квадрат­ным или прямоугольным планом. Панели, соединенные на основе клеевых ком­позиций, в пересечении швов усилены стержневой арматурой. Опорный контур может быть в виде балок, ферм или криволинейных брусьев [8].

В целом, деревянные оболочки положительной кривизны заметного распро­странения не получили. К их недостаткам следует отнести необходимость, в большинстве случаев, предварительного возведения подмостей, лесов и кру­жальной опалубки для укладки первых слоев досок, а также неизбежность пост­роечного способа изготовления.

Е-2-338

Пластмассовые эллиптические оболочки из полиэфирного стеклопластика однослойной конструкции имеют небольшие пролеты — б м при толщине обо­лочки 2…2,5 мм. Замкнутые эллиптические пластмассовые оболочки изготавли­вают, как правило, трехслойными и применяют в качестве служебных или жи­лых помещений (домики, коттеджи горнолыжников и др.). Например, оболочку пролетом 8 м собирают на болтах из 16 сегментов меридионально-кольцевой разрезки шириной до 314 мм. Обшивка из полиэфирного стеклопластика имеет толщину 2,5 мм, а средний слой из пенополиуретана — 40 мм.

В зависимости от ряда факторов — степени пологости, вида нагрузки, усло­вий опирания и конструктивных особенностей — расчет оболочек можно прово­дить по безмоментной или моментной теориям.



.