Сетчатые купола, их виды и особенности.
Сетчатые купола - это многогранники, вписанные чаще всего в сферическую поверхность вращения. Сетка обычно образуется из треугольников, трапеций, ромбов, пятиугольников, шестиугольников и других фигур. Стержни решетки в узлах сетчатых куполов соединяются шарнирно. Сетчатый купол является распорной системой, которая воспринимается нижним опорным кольцом.
Принципиальное отличие сетчатых куполов от ребристых заключается в отходе от концентрации материала вдоль меридиональной линии купола и достижения более равномерного его распределения по поверхности. Архитектонике их не свойственно ребристое членение поверхности, более органичны гладкие или мелкограненые.
В сетчатых куполах между рёбрами (арками) и кольцами (кольцевыми прогонами) располагают раскосы, благодаря которым усилия распределяются по поверхности купола. Стержни сетчатых куполов выполняют из замкнутых профилей (круглого, квадратного или прямоугольного сечения). Узлы соединений стержней как и в структурах или сетчатых оболочках.
Основные геометрические схемы построения сетки сводятся к трем: сеть Чебышева, проекционная и геодезическая.
Сеть Чебышева представляет собой систему ромбовидных ячеек, длины сторон которых одинаковы, а сетевые углы 9 к вершине купола уменьшаются.
Проекционными называют сетки, образуемые проецированием на поверхность купола плоской сетки, нанесенной на основание сферического сегмента (рис. 6.34) или грань вписанного в сферу многогранника.
Геодезические купола – из треугольников.
Тонкостенные конструкции, их виды и особенности работы.
Строительные конструкции, отличительным, признаком которых является весьма малая величина одного размера (толщины) по сравнению с двумя другими называются тонкостенными. Тонкостенные конструкции сочетают в себе легкость с высокой прочностью — важнейшее преимущество по сравнению с др. видами конструкций
Особенности: экономия материалов до 40% по сравнению с плоскими конструкциями, т.к. бетон хорошо работает на сжатие, совмещение несущих и ограждающих функций, сборные жб тонкостенные конструкции легче монтировать, чем тонкостенные кон-и из других материалов..
1. Своды оболочки делят на 2 группы:
-длиннные-если l1>=l2
-короткие если l1<L2
Длинные перекрывают пролеты от 15-30м,но могут перекр и 36,50м.
Могут быть монолитными сборными и сборно-монолитными.
Использование длинных оболочек в кач-ве покрытий зданий могут достичь экономии материала до 15-20% по сравнен с плоскими покрытиями. Сборные жб оболочки типизированы их серийно изготавливали изогнутыми по образующей панели размером 3*12, 3*6м; 12*18,12*34.
Их толщина 8-9см и расход арматуры от 13-15кг на м2
Сборные длинные оболочки двух типов.
Элементы первого типа совмещают в себе оболочку и бортовой элемент. Объединены в одну систему напрягаемой арматурой, которая проходит через каналы бортовых элементов. Монтаж их сложен и дорог, так как нуждается в лесах.
Плиты оболочек второго типа отделены от бортового элемента, который служит их временной опорой при монтаже. Сложные швы между плитами и бортовым элементом.
При использовании многоволновых оболочек необходимо учитывать возможность скопления снега и воды в ендовах. Они дополняют устройство продольных световых проёмов шириной не более 1/4 – 1/3 от l1, при условии компенсации тонкостенной части рёбрами.
Основные пропорции длинных оболочек при обычном пролёте (36м) назначают из конструктивных и технологических соображений. Полную высоту h = 1/10 – 1/15 L1, а стрелу подъёма f = 1/6 – 1/8 L2. Применяемая высота бортовых элементов = 1/20 – 1/30 L1.
Монолитные оболочки делают гладкими толщиной t = 1/200 – 1/300 L1, и не менее 5см.
Плиты сборных и сборно-монолитных оболочек делают ребристыми с толщинами в два раза меньше монолитных.
Схема армирования длинных оболочек аналогична армированию балок корытообразного или перевёрнутого сечения, в связи с чем арматуру располагают в трёх главных направлениях: продольном, поперечном и косом. Плиту оболочки армируют конструкционно прямоугольной сеткой из стержней диаметром 4-6 мм и шагом 10-16 см.
Площадь арматуры As = 80% укладывают в бортовом элементе, сосредотачивая в направлении растянутой части. Содержание продольной арматуры в растянутой зоне должно быть не менее 0,2%, в такой зоне размещается конструкционная арматура диаметром 5-6 мм и шагом 20-25 см. Поперечную арматуру вдоль волны в виде сетки (тип 2) размещают по всей поверхности оболочки. Вблизи диафрагмы ставят наклонные стержни (тип 3) под углом 45 град., заанкеровывается. Места примыкания оболочки к диафрагме укрывают прямой (тип 4).
Короткие ЖБ оболочки.
Они способны перекрывать более значительные пролёты, чем длинные, достигая 100м, пригодны и для малых КЖС шириной L1 = 3м и длиной L2=12,18,24м.
Устанавливают рекомендации по конструированию коротких оболочек: L1 = 8-12м, L2 = до 30м, f = L2/8, L1/L2 менее 0,5. Высота hне менее L1/15, ширина bболее 1/5 – 1/2 от высоты. Толщину t назначают из расчёта = 5см, при пролёте L1 = 6м и бетона классов В20 – В40, а для L1 = 12м, t = 8-9см, для бетона класса В20, 7-8см для В30,40. Толщина ребристых плит может быть уменьшена до 3-4см.
Арматуру укладывают в бортовые элементы по As/2(в 2 стороны). В направлении L2 оболочка работает вместе с диафрагмой. Швы между панелями замоноличивают и перекрывают анкерами.
Складки представляют из себя систему из наклонных к горизонту, не менее 30 градусов, плоских плит, верхние и нижние кромки которых соединены и работают совместно. Плоские прямоугольные, треугольные, трапециевидные панели способны перекрыть прямоугольные, многоугольные, круговые и кольцевые планы зданий. Возводят из монолитного, сборного и сборно-монолитного ЖБ или армоцемента. Как и длинные цилиндрические оболочки бывает одно- и многоволновые, а так же одно- и многопролётные.
L= 12-36 м, при высоте складок 1/20 – 1/10 пролёта, а толщина монтажной плиты 4-6 см, у сборных толщина моет быть уменьшена до 3х см. Тонкие стенки плит необх подкреплять ребрами которые образуют квадратные поля.
При упрошенных пролётах и при подборе продольной арматуры складки приводят к прямоугольному, тавровому и двутавровому сечению. Основную растянутую арматуру проектируют предварительно напряжённой из арматуры классов А500, 600, а сжатую в продольном направлении принимают конструктивную для стержней диаметром 5-8 мм и шагом 20-25 см. Поперечную арматуру ставят по расчёту, принимая в крайних пролётах M=(qlкр^2)/10, а в средних M=(qlср^2)/12. Над опорами M=(ql^2)/8
Тонкостенные купола
Купола перекрывают круглые или многоугольные в плане сооружения. Типичная форма купола на круглом плане это поверхность вращения с вертикальной осью: сфера, параболоид, эллипсоид, конус.
Купола могут быть волнистыми, складчатыми, а при многоугольном плане многогранными, в отличие от сводов кривизна которых одинакова, купола обладают двоякой кривизной. Купола обладают большой жесткостью благодаря своей форме и обеспечивают резерв несущей способности.
Типичным материалом для тонкостенных куполов является: ж/б; клееная древесина, армоцемент.
Для тонкостенных оболочек характерно безмоментное напряжённое состояние, которое возможно при двух условиях:
Плавное изменение толщины стенки купола, радиуса меридиана и интенсивности нагрузки.
Свобода радиальных перемещений краев купола.
При этих условиях купол считается статически определимой конструкцией, это позволяет использовать простые формулы для расчета.
Область эффективных пролетов ж/б куполов лежит в пределах 25-120м. Монолитные купола делают гладкими армируя конструктивно при толщине 7см стенкой диаметра 4-6мм с шагом 15-20см. При большой толщине сетку делают двойной. В местах премыкания к опорному кольцу делается плавные переход с двойным армированием и с запуском арматуры в опорное кольцо. Количество стержней определяется расчетом. Опорное кольцо рассчитывается на растягивающие усилия от распора. Опорное кольцо проектируют с применением напряжённой арматуры.