30. Арочные покрытия больших пролетов. Компоновка арочных покрытий. Расчетные схемы арок.

В арочных системах покрытий распространены два типа схем - с рядовым (рис. 5.9) и блочным (см. рис. 5.10) расположением арок.

Применение рядового размещения арок целесообразно при пролетах до 60...80 м. Легкие арки пролетом до 15...20 м размещаются с шагом 3...4 м.

Арки пролетом до 40...50 м размещают в плане с шагом 6...12 м. При шаге до 6 м покрытие проектируется беспрогонным с укладкой плит на верхние пояса арок. С увеличением шага арок настил укладывается на прогоны. Прогоны могут быть сплошного и сквозного сечения.

При пролетах более 60 м выгодным оказывается размещение арок с шагом 12...24 м. В этом случае применяют решетчатые прогоны. Прогоны в наклонных плоскостях будут работать на косой изгиб, что приводит к необходимости раскрепления их тяжами к узлам арок (рис. 5.9, вариант 1). При большом шаге между прогонами (более 6 м) вдоль ската устанавливают дополнительные ребра-прогоны, которые образуют многошарнирную арку того же очертания, что и основные арки (рис. 5.9, вариант 2). В этом случае ребра будут передавать на прогоны только нормальную составляющую от давления кровли, а скатную составляющую воспринимать сами и передавать на фундамент.

Обеспечение устойчивости арок из их плоскости осуществляется с помощью поперечных связей I (рис. 5.9), которые, как правило, размещаются в плоскости верхних поясов в торцах здания и по длине здания через 50...60 м. Связи по верхним поясам следует доводить до опор. Нижние пояса арок так же обычно сжаты, что требует их раскрепления. Дублирование связей по нижним поясам в этом случае не целесообразно, поэтому крепление нижних поясов происходит либо через опорный столик для сплошных прогонов, либо через подкос в случае сквозного прогона (рис. 5.9, 5.10 узел "А").

Для обеспечения поперечной жесткости арочного покрытия при f/l ≥ 1/4 следует ставить продольные связи II в плоскости верхних поясов арок по оси здания (рис. 5.9).

При больших пролетах (более 80...100 м) и высотах арок из-за сложности монтажа применяется блочное размещение арок (рис. 5.10). Плоские арки попарно объединяются в жесткие пространственные блоки шириной 3...6 м с помощью вертикальных связей II и связей по верхним поясам I (рис. 5.10) или применяют арки с пространственным сечением (см. рис. 5.6, б).

Расстояние между блоками обычно принимается 18...24 м. Компоновка стропильного покрытия между блоками осуществляется с помощью прогонов-ферм, которые имеют жесткие узлы сопряжения с арочными блоками. Высота прогонов с учетом защемления должна быть 1/15...1/20 от их пролета. По аналогии с рядовым размещением арок при большой стреле их подъема блоки арок объединяют в ключе продольными связями.

Рис. 5.9. Компоновка арочного покрытия при рядовом расположении арок

Рис. 5.10. Компоновка арочного покрытия при блочном расположении арок

31. Условия работы одиночной сваи и свай в кусте

В расчетной схеме висячих свай принимается, что силы сопротивления по боковой поверхности, воспринимая нагрузку на каком-либо участке ствола сваи, передают ее на залегающие ниже слои грунта. По высоте они последовательно суммируются и вместе с усилием, которое воспринимает торец сваи, передаются на грунты, находящиеся в плоскости ее острия. В этой схеме предполагается, что вокруг сваи образуется напряженный массив грунта, ограниченный с боков усеченным конусом или пирамидой, а снизу выпуклой криволинейной поверхностью.

Несущая способность одиночной сваи отличается от несущей способности сваи, находящейся в группе свай или входящей в свайный фундамент. Объясняется это тем, что в процессе погружения забивных свай в грунте образуются четыре деформированные зоны: первая толщиной 3—10 мм представляет собой рубашку из весьма плотного грунта; вторая толщиной до 3 диаметров ствола с наиболее нарушенным грунтом около контакта с первой зоной; третья толщиной 5—6 диаметров ствола сваи с небольшим нарушением свойств грунта; четвертая толщиной 8—12 диаметров ствола с незначительным нарушением структуры грунта. На работу одиночной сваи практически влияет грунт трех зон, составляющих по толщине 5—6 диаметров ствола сваи.

Распределение нагрузки между сваями в кусте (свайном фундаменте), видимо, зависит от жесткости ростверка и характеристики грунтов, которые прорезают сваи и которые залегают под ее острием. По одним данным наибольшие давления воспринимаются крайними сваями, по другим — средними.

В свайном фундаменте сваи, ростверк и грунт дают осадку и теряют устойчивость как одно целое. Трение грунта развивается по общему периметру всего массива, который меньше суммы периметров входящих в него

Однако с увеличением расстояний между сваями приходится увеличивать жесткость и площадь ростверка, что для многих конструкций нерационально и невыполнимо из-за стесненных габаритов. Проектирование свай и свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе: по прочности самой конструкции свай, свай-оболочек, свай-стоек, свайных ростверков; по несущей способности грунтов основания свайных фундаментов и свай-колонн; по устойчивости (несущей способности) оснований свайных фундаментов в целом, если на них передаются горизонтальные нагрузки, основание ограничено откосом, крутопадающими слоями грунта.

Сечения свай и свай-оболочек, работающих на выдергивание, проверяются на растяжение как железобетонные элементы и, кроме того, на заделку в ростверке.

Висячие набивные и буровые сваи с уширением и без уширения, а также сваи-оболочки, погружаемые с выемкой грунта и заполнением полости бетоном, имеют большую несущую способность. Они применяются как отдельные столбовые фундаменты или совместно с другими в свайных фундаментах. Несущая способность этих свай определяется на основании теоретических решений с использованием многих дополнительных указаний и таблиц, привести которые не представляется возможным.