9 Цилиндрические и складчатые оболочки
9.1 Основные положения
9.1.1 Цилиндрическими оболочками (рис. 9.1) называются тонкостенные конструкции, состоящие из следующих основных элементов:
тонкой плиты, очерченной по цилиндрической поверхности (собственно оболочки);
бортовых элементов, окаймляющих оболочку вдоль крайних образующих;
поперечных диафрагм по криволинейным краям, опирающихся на колонны или стены.
1 - плита оболочки; 2 - диафрагма; 3 - бортовой элемент
Рисунок 9.1 - Цилиндрические оболочки
9.1.2 Расстояние между осями опорных диафрагм l1 называется пролетом оболочки. Расстояние между бортовыми элементами l2 называется длиной волны. Высота оболочки, включая бортовые элементы, обозначается через h. Стрела подъема оболочки без бортовых элементов обозначается через f. Направление по образующей вдоль пролета l1 называется продольным, а по направляющей вдоль пролета l2 - поперечным.
Многоволновые оболочки монолитно связаны между собой и имеют общие бортовые элементы (рис. 9.1, 9.2). При этом различают крайние и промежуточные бортовые элементы.
Расстояние L между осями колонн, поддерживающих диафрагму (рис. 9.3), в общем случае может не совпадать с длиной волны оболочки (складки).
Рисунок 9.3 - Схема оболочки с диафрагмами, не совпадающими с длиной волны
9.1.3 Цилиндрические и складчатые оболочки в зависимости от отношения пролета к длине волны условно подразделяются на длинные - при l1/l2 ≥ 1 и короткие - при l1/l2 ≤ 1.
При определении усилий и расчете оболочек по предельным состояниям следует учитывать рекомендации СП 52-101 и п. 4.2 настоящего СП.
9.2 Рекомендации по расчету длинных цилиндрических и складчатых оболочек
9.2.1 В общем случае определение усилий в длинных цилиндрических оболочках и складках рекомендуется производить с учетом деформации поперечного контура в соответствии с полумоментной теорией. При этом изгибающие моменты М1, действующие на площадках поперечного сечения оболочки, соответствующие им поперечные силы Q1, а также крутящие моменты Т и Т1 принимаются вследствие незначительной величины равными нулю (рис. 9.4).
а - полная схема усилий; б - усилия, учитываемые при расчете
Рисунок 9.4 - Усилия, действующие в длинных цилиндрических оболочках и складках
Силы N, действующие нормально к площадкам продольного сечения, а также возникающие на тех же площадках поперечные силы Q учитываются в расчете, но не оказывают непосредственного влияния на подбор сечений. Размеры сечений определяются в первую очередь величинами нормальных усилий N1, действующих на площадках поперечного сечения, скалывающими усилиями S и изгибающими моментами М, возникающими на площадках продольного сечения оболочки или складки.
Цилиндрические оболочки делают, в основном, из железобетона, но имеются примеры их выполнения из клееной древесины и пластмасс (стеклопластиков).
Рис. 7.1. Цилиндрические оболочки:
Длинные: а — Однопролетная; Б — Многопролетная; В ~~~- Многоволновая; Короткие: г ----- Однопролетная; Д ■■---- Многопролетная; Е -— Шедовая; 1 — оболочка; 2 ■-— Бортовой элемент; 3 — торцевая диафрагма в виде балки переменного сечения; 4 — то же, арки; J — то же» фермы