Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЖБ.docx
Скачиваний:
89
Добавлен:
12.02.2015
Размер:
819 Кб
Скачать

§ XIV.3. Покрытия с применением

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И ПРИЗМАТИЧЕСКИХ

СКЛАДОК

Покрытия с применением цилиндрических оболочек

(см. рис. XIV.1, а) образуются из тонких плит,

изогнутых по цилиндрической поверхности, бортовых

элементов и торцовых диафрагм. Покрытие в целом

поддерживается по углам колоннами.

Основные параметры оболочкч (рис. XIV.3, a): U —

пролет (расстояние между осями диафрагм); 1%—длина

Поперечное

сечение

б)

в)

а —

Рис. XIV.3. Типы цилиндрических оболочек

однопролетная; б—многопролетная; в—многоволновая

волны (расстояние между бортовыми элементами)-^—:

стрела подъема. >,

Очертание плиты оболочки в поперечном сечении мо-j

жет быть круговым, эллиптическим, параболическим<¦

и т. п.; благодаря простоте изготовления чаще применя-'

ют круговое очертание. '

Оболочки бывают (рис. XIV.3) однопролетными, если

вдоль прямолинейной образующей оболочка опирается

на две диафрагмы, и многопролетными, если оболочка*

поддерживается более чем двумя диафрагмами; одновол-

новыми и многоволновыми, состоящими из нескольких

446

Рнс. XIV.4. Покрытие с многоволиовыми цилиндрическими

оболочками (корпус Института водоснабжения Технологической высшей

школы в г. Дармштадте; монолитные конструкции)

одноволновых оболочек; гладкими и усиленными

ребрами.

Напряженно-деформированное состояние оболочки

зависит от соотношения размеров U и /2. При l\lh> 1

оболочки условно называют длинными; при

Ijl2<l—короткими.

Полная высота покрытия без предварительного

напряжения А], включая высоту бортового элемента А2,

составляет обычно не менее (Vie—Ую) h', в предваритель-

яо-напряженных она может быть меньше. В зависимости

йт длины волны А, принимают не менее '/е^- Толщину

Йлиты монолитных оболочек А принимают ('/гоо—•

|/зоо)'2, но не менее 5 см; толщину плиты сборных

ребристых оболочек — не менее 3 см (по условиям изготов-

[ения). Расстояние между поперечными ребрами

рекомендуется принимать не более 7 Y Ryh во избежание

потери местной устойчивости.

|>ь На рис. XIV.4 показано (для примера) осуществлен-

ое пространственное покрытие с применением многовол-

|)вых цилиндрических оболочек.

1. Длинные оболочки

Длинная цилиндрическая оболочка под действием на-

рузкн от собственного веса и снега деформируется при

447

определенных условиях подобно балке пролетом Л с фи*|

гурным поперечным сечением высотой hu включая бор«|

товые элементы (см. рис. XIV.3), шириной, равной длине'

волны /2; в нижних частях поперечного сечения оболочки;

возникает растяжение, в верхней — сжатие. '

• • Бортовые элементы предназначены для повышения

прочностных и жесткостных характеристик поперечного

сечения покрытия, размещения основной рабочей

растянутой арматуры конструкции, а также для укрепления

прямолинейных краев цилиндрических оболочек при

действии местных нагрузок. Форма и размеры бортовых

элементов определяются конструктчвным решением

покрытия и его расчетом.

Монолитные оболочки обычно делают гладкими. При

наличии подвесных сосредоточенных грузов оболочку

снабжают промежуточными поперечными ребрами.

Сборные оболочки, как правило, устраивают с

продольными и поперечными ребрами для усиления сборных

элементов на период изготовления, перевозки и монтажа.

В качестве диафрагм применяют сплошные балки,

фермы, арки с затяжками (рис. XIV.5). Для обеспечения

естественного освещения и аэрации помещений

цилиндрические оболочки могут быть шедового типа (рис.

XIV.6,а) или с проемами в вершине (рис. XIV.6,б).

Проемы окаймляют продольными ребрами при

большой длине раскрепляют распорками.

По расчету цилиндрических оболочек имеется

обширная литература, в создании которой главную роль

сыграли советские ученые и прежде всего В. 3. Власов,

деятельность которого в этом направлении началась в 1933г.

На стадии определения конструктивного решения

применяют упрощенные способы расчета. При определенных

условиях: покрытие в целом оперто по углам, нагрузка

равномерно распределенная, отношение размеров в

плане /i//2>3 (для промежуточных волн и/12^2), покрытия

можно приближенно рассчитывать на прочность,

жесткость и трещиностойкость как балки корытообразного

профиля (см. рис. XIV.3). Прочность рассчитывают по

стадии предельного равновесия при расчетных

нагрузках, жесткость и трещиностойкость — при нормативных

нагрузках. Односторонняя равномерно распределенная

снеговая нагрузка, не превышающая 'Д полной

симметричной нагрузки, может быть заменена в расчете

симметричной нагрузкой той же интенсивности. Легкую под-

448

Рис. XIV.5. Типы диафрагм

О — сплошная балка; б— арка с затяжкой; а

рама

Рис. X1V.6. Оболочки со световыми проемами

а — шедовая; б— цилиндрическая; / — продольное ребро; 2 —

стойка в плоскости остекления; 3 — распорка

Рис. XIV.7. Расчетные схемы миоговолиовой оболочки

/—крайняя полуволна; 2— промежуточная волна

Вижную нагрузку от тельферов грузоподъемностью до 1 т,

Водвешенных к бортовым элементам, при расчете можно

рассматривать как симметричную, приложенную

одновременно к обоим бортовым элементам.

В остальных случаях длинные оболочки рассчитыва-

449

А-А

Эпюра моментов

Рис. XIV.8. Расчетная схема многопролетной оболочки

| Ось симметрии

Рис. XIV.9. К расчету цилиндрической оболочки по стадии

предельного равновесия как железобетонной балки

ют как упругие пространственно деформируемые

системы.

Крайние полуволны многоволновых оболочек с

бортовыми элементами, не подкрепленными в пролете,

приближенно можно рассчитывать в составе симметричной

одноволновой оболочки, а промежуточные волны так же,

как одноволновые, но с учетом закрепления продольных

краев от смещения в горизонтальном поперечном

направлении (рис. XIV.7).

Для многопролетной оболочки, нагруженной равно»'

мерно распределенной нагрузкой (рис. XIV.8), достаточ<

но рассчитать однопролетную шарнирно опертую оболоч»

450

йролетом /о, равным расстоянию от крайней диафраг-

до нулевой точки на эпюре моментов соответствую-

ей многопролетной балки, и затем изменение вдоль

точки внутренних сил и моментов принять согласно

1енению ординат в эпюре моментов указанной много-

юлетной балки.

Рассмотрим приближенный расчет прочности длинной

шндрической оболочки кругового симметричного про-

>иля на действие вертикальной симметричной нагрузки

стадии предельного равновесия как железобетонной

1лки1. На рис. XIV.9 показана схема расчетного напря-

сенного состояния в поперечном сечении оболочки (Л«—

шая площадь сечения растянутой арматуры; 9i— по-

#овина центрального угла дуги оболочки; 9С — половина

Центрального угла дуги сжатой зоны; а0— расстояние от

равнодействующей усилий в растянутой арматуре до

иентра кривизны круговой части сечения оболочки; h,

Щу — толщина и радиус цилиндрической части оболочки;

4\— расстояние от равнодействующей усилий в

растянутой арматуре до верха бортового элемента.

Условие прочности при моментах внутренних сил,

Действующих в сечении оболочки, относительно центра

круговой части сечения

l-a0R3As), (XIV.6)

где М — момент внешних сил, вычисленный как в балке относительно

той же точки; 0,8 — опытный коэффициент условия работы.

Положение границы сжатой зоны можно определить

^з уравнения

vh = RsAs. (XIV. 7)

При проверке прочности из уравнения (XIV.7)

определяют 6с и подставляют в уравнение (XIV.6). При

подборе арматуры оба выражения объединяются в одно:

sinQc-aoQc/Rv-M/l,bRbhRl=:O. (XIV.8)

Его можно решить методом последовательного

приближения, первоначально приняв sin9c»9e, после чего

Из равенства (XIV.7) вычислить сечение арматуры As.

Касательные усилия в оболочке достигают наиболь-

-1 Я«стернак П. Л. и др. Железобетонные конструкции. Специальный

РУрс. М., Госстройиздат, 1961.

451

LJ_1 t ТТЛ 1 XJ

Рис. XIV.10. К расчету длинной цилиндрической оболочки в

направлении волны

а — поперечная полоса оболочки единичной длины с дснсппющнчи

на ней касательными силами; б — часть поперечной полосы оболочки

с действующими на нее нагрузкой, силами и моментом, в-

очертание эпюры И31иба1ощпх моментов, действующих б направлении во.шы

шего значения на опоре; их находят по формуле

сопротивления материалов

xh^QSil, (XIV.")

где Q — поперечная сила п опорном ссчешш оболочки, вычисленная

как для балки, т — костельные напряжения п оболочке

Для определения пзтбающпх моментов М,,,

действующих вдоль волны, из оболочки нужно выделить

поперечную полосу единичной длины (рис. XIV.10, а). Она

находится под действием внешней вертикальной

нагрузки q, приложенной по поверхности, и касательных сил

%h и т/ьт-Лт/!, действующих по плоскостям сечении,

ограничивающих полосу. Нагрузка q, разность касательных

сил Ax/! и величины Ми, Qu, Nu (рис. XIV. 10, б) па выдс-

452

1Ймшой полосе находятся в равновесии. Следовательно,

Цзгибающий момент Му в любом сечении выделенной

полосы определяется как сумма моментов от нагрузки q и

усилий ATft относительно переменной оси а—а

рассматриваемого сечения (см. рис. XIV.10,б). *

Эпюра моментов Му показана на рис. XIV.lO.s.

Внутренние усилия в длинной цилиндрической обо-

^лочке (рис. XIV.11) как в упругой пространственной

системе можно с небольшим приближением определить по

,<5езчмоментному напряженному состоянию. При пологой

^цилиндрической оболочке можно использовать уравнение

(XIV.1), в котором нужно принять kx=0. Получим

ky=\IRy; fej, = 0; D = 0; 32cp/dx? = — qRy. (XIV.10)

Положим, что оболочка, загруженная нагрузкой q,

на уровне верха бортовых элементов и диафрагм не

может деформироваться вдоль сторон контура (состояние

I). В этом случае функция напряжений ф (в первом

приближении) может быть взята в виде

Ф' = A/60) (qRy/a2 б4) (ж4 - б*2 а2 + 5а4) (у* - Ьу2 Ь2 + 564),

(XIV. 11)

и усилия Af;", Nlxy определяются выражениями

N\ = tfqldy = A/5) (qRy/a2 б4) (х* - 6а:2 а2 + 5а4) {у2 - б2); (XIV. 12)

N\g = - д\1дхду = - D/15) (qRy/c? b*) {x3 - Зха2) (у3 - ЗуЬ2).

(XIV. 13)

Эпюра W,* для сечения х=0 показана на рис.

XIV.11, а. Значения ординат усилий N1 и N\y в

отдельных точках равны:

(XIV. 14)

NlxA= D/3) qRy{a2lbh2);

N\y (x = а; у = b) = S\t5 = - A6/15) qRy (alb).

Отделим оболочку от бортовых элементов (состояние

II); в оболочке напряженное состояние не изменится, а

в бортовых элементах под действием касательных усилий

Sl6 =—S^6, развивающихся по линиям контакта с

оболочкой, при этом возникнут новые продольные усилия.

Они на уровне верха и низа бортовых элементов равны

.(рис. XIV. 11,6):

453

Рис. XIV.11. К расчету длиииой цилиндрической оболочки как прост»

раиствениой системы

а — оболочка на деформируемом контуре под действием нагрузки q;

б — усилия Nx прн отделении бортовых элементов от оболочки;

в — усилия Nx под действием дополнительных касательных сил па

контакту оболочки с бортовыми элементами; г — усилия Nx под

действием иэурузкн, приложенной к бортовым элементам; d^-р

ная эпюра усилий Nx

454

Л#4 = - A/2) АГ'|з = - D/3) qRy

Действительный уровень нулевых значений Nx не сов-

адает с верхней гранью бортовых элементов; с его из-

енением связано наличие дополнительных касательных

свлий 50 между оболочкой и бортовыми элементами.

Рассматривая их как загружение (состояние III), примем

дикцию напряжений в виде

|»U == - So C,372a8 ft8) (*в - ЗЛ2 + ЗА4 - а6) {у* - </V),(XIV. 18)

|де50— фиксированное значение при дс=0,5а (см. рис. XIV.11, в).

ь Выражения для внутренних усилий '

^ДГ^1 = <?<?/дуг = — (S02/3,372a5 6s) (ж* — Зх* с? + Ъх* а4 — а*) X

ХFу? — 6?); (XIV. 17)

#™ - -д\/дхду = + EО12/З,372а5 &*) (х8 - 2Аг + д:а4) {2у*-уЬ*).

(XIV. 18)

Эпюры Л^у1 для сечения х—0 приведены на рис.

XIV.11, в; значения ординат в отдельных точках:

W"i = — 0,593S0(a/&)

Nlll = 2,97 S0(a/b);

„, _ (XIV. 19)

/V'J|--2,37S0(e/Aj|);

W"l= A,185/1,685) Л,

: Кроме того, необходимо учесть нагрузку, приложен-

вую непосредственно к бортовым элементам, в частности

р собственный вес qo (состояние IV, рис. XIV.11, г).

Значение усилий по граням бортового элемента

A^v4 - - N™ = 3?б (a/h2f. (XIV.20)

На линиях контакта оболочки с бортовыми элемента-

ИИ суммарные продольные деформации (а при

одинаковых модулях упругости и суммарные продольные

напряжения) должны быть одинаковыми:

I Хо? = 2<т? 2 (Nf/hE) = 2 (Afyrffi), (XIV.21)

pk A — толщина оболочки; d — толщина бортового элемента.

I 455

С использованием приведенных выше выражений

равенство напряжений принимает вид

2,97 (S0/ft) alb = (8/3) qRy а21Ш2 - 2,37S0a/cfA2 - 3q6 <?№%.

(XIV 22)

Из этого уравнения находим значение 50) после чего

суммируем решения по всем четырем состояниям. На

рис. XIV.11, с? изображена суммарная эпюра усилий Nx.

Данное решение позволяет вычислить также усилия

Nxy в любом месте покрытия. Усилие Ny в длинных

цилиндрических оболочках существенного значения не

имеет,

Более точные решения можно получить, если

функцию напряжения ф в формулах (XIV.11) (XIV. 16) взять

с уточняющими членами, а также учесть образование

трещин в бетоне бортовых элементов и в связи с этим

изменить в расчетных формулах жесткостную

характеристику бортовых элементов.

Моменты вдоль волны Му можно вычислить способом,

изложенным выше (см. рис. XIV.10).

Около диафрагм возникают местные моменты Мх.

Уравнение (XIV.4), если принять во внимание, что:

= E A • ft) (dv/dy — wlRy) « — Ehw/Ry1

преобразуется

E4/4) tfw/дх* + w= (R2y/Eh) q. (XIV.23)

Его решение (при начале координат на диафрагме),

учитывая, что

имеет вид

Мх = de-* cos ф + С2 е-ф sin ф, (XIV.24)

где С\, Сг — постоянные интегрирования;

При шарнирном соединении оболочки с диафрагмой

(в сборных конструкциях)

Мх — 0,5s2 <7е~ф sin ф = 0,289 qRy Ае~ф sin <p. (XIV.25)

Наибольший изгибающий момент равен (на рис.

XIV. 12 показано его положительное направление)

Мх,тах = ?s?/6 = 0,0937?/?, А (XIV. 26)

49»

Рис. XIV.I2. Эпюры изгибающих моментов

Д1_при шарнирном (относительно моментов) опирании оболочки на

диафрагму; б — при заделке

находится на расстоянии от диафрагмы

= 0,397 FTfoft.

jh. (XIV.27)

При жестком соединении многопролетных

цилиндрических оболочек между собой и с промежуточной

диафрагмой

"Ф(—СОБф+ БШф).

Мх =

(XIV.28)

Наибольший изгибающий момент находится в этом

случае над промежуточной диафрагмой и равен:

М

х,тах

= — 0,5<?s? = — 0,289qRyh.

(XIV.29)

На рис. XIV. 12 показаны эпюры этих моментов.

Пример XIV.1. Определить (в первом приближении) продольные

напряжения <тх в покрытии с длинной цилиндрической оболочкой при

следующих данных: /, = 2а=30 м; /2=2б=18 м; Ry= 17,45 м; /=

=2,5 м; А=8 см; размерах бортового элемента Ag—1,5 м; rf=l5 см;

нагрузка на цилиндрической части покрытия </=3670 Н/м2, а от

собственного веса бортового элемента <7б=5400 Н/м.

Решение. Подставляем даииые в уравнение (XIV.22):

2,97(S0/8) 1500/900= (8/3) 0,367-1745-1500V900-15-150—

— 2,37S01500/15-150 — 3-54- 1500а/15-1502,

находям, что ^¦=373 Н/см.

457

Вычисляем напряжения, учитывая толщину конструкции; в тот

ке / — по формулам (XIV.14) и (XIV.19):

ах1 = -qRy (e/6)« (I/A) -0,593~S0 (alb) (I/A) =

= —0,367.1745 A500/900J A/8) —0,593.373 A500/900) A/8) =

= _ 222 — 45 = - 267 Н/см2;

в точке 2 —по формулам (XIV. 19):

ох2 = 2,97 50(а/6) A/А) =2,97-373 A500/900) A/8) = 231 Н/см2;

в точке 4 — по формулам (XIV.14). (XIV.15), (XIV.19) и (XIV.20):

аы = A,185/1,685) So (a/A2d) + Здб (a/A2)? A/d) =

= A,185/1,685) 373 A500/150-15) + 3-54 A500/150)? A/15) =

= 175 + 1080=1255 Н/см2.

Результаты близки к полученным из расчета покрытия как

вписанной складчатой системы с учетом моментов вдоль волны (метод

В. 3. Власова)'.

Устойчивость длинных цилиндрических оболочек в

деформированном под нагрузкой состоянии считается

обеспеченной, если нормальные напряжения ox=Nx/h и

касательные напряжения x=Nxylht определенные по

упругому состоянию конструкции, не превосходят значений

соответственно

а при сочетаниях а и т отвечают условию

ст/<то+(т/тоK<1. (XIV.30,a)

Значение модуля деформаций бетона Eb,<tef

устанавливается для разных видов бетона с учетом его

ползучести, относительной влажности окружающего воздуха,

несовершенств изготовления конструкции. Так, для

тяжелого бетона с относительной влажностью бетона выше или

ниже 40 % принимают соответственно

(XIV.30.6)

Для ребристых оболочек в формулах (XIV.30)

используют условные («фиктивные») величины

hfic = VmiF ; EbJic = EbF/ahflc, (X1V.31)

где a — расстояние между ребрами; F, I — площадь и момент

инерции таврового сечеиня, состоящего нз ребра и полки шириной а.

1 Пастернак П. Л. и др. Железобетонные конструкции. Специальный

курс. М, Стройиздат, 1961, с. 220.

458

По результатам статического расчета подбирают се-

рение арматуры оболочки (рис. XIV. 13). Площадь сече-

|Вйя продольной растянутой арматуры типа I определяют

§фпри расчете как пространственной системы) по формуле

As = zmax/Rs, (XIV.32)

^Здесь Zmax — объем растягивающих усялий из эпюры iV*.

| Из полученного количества As в покрытиях с

вертикальными бортовыми элементами, расположенными ни-

tje оболочки, примерно 80 % арматуры размещают в

ределах бортового элемента, из них 60 % концентриру-

|ют внизу.

Г В растянутой зоне оболочки, там, где растягивающие

вапряжения меньше Rtt, содержание продольной

арматуры должно быть не менее 0,2 % площади сечения бе-

тона.

Вдоль оболочки площадь сечения продольной армату-

.ры типа I можно уменьшить в соответствии с

изменением усилий Nx, однако до опоры должно доводиться не

менее 30 %. Сокращение площади продольной арматуры

достигается не обрывом стержней, а уменьшением их

диаметра и сваркой в стыках.

Сжатую зону оболочки в продольном направлении

армируют конструктивно стержнями d=5...6 мм с шагом

20—25 см, общим сечением не менее 0,2 % площади

сечения бетона.

По наибольшим значениям ординат эпюры Му (см.

рис. XIV.10, в) определяют сечения арматуры как для

Плиты и укладывают стержни ее в направлении волны в

соответствии со знаком эпюры.

В монолитных оболочках оба вида стержней

объединяют в сетку типа II, которую размещают по всей

оболочке (рис. XIV. 13,а).

Вблизи диафрагм касательные усилия Nxy принимают

максимальное значение. Они вызывают главные

растягивающие усилия, направленные под углом 45° к

прямолинейной образующей. Там, где главные растягивающие

напряжения больше Яы, они передаются на одну арма-

ТУРУ. причем, если недостаточно сетки типа II, ставят

дополнительную арматуру типа III (наклонные стержни

или ортогональные сетки), анкеруемую в бортовых

элементах и диафрагмах.

В местах примыкания оболочки к диафрагмам

предусматривают арматуру типа IV, рассчитываемую соглас-

Йо эпюре Мх (см. рис. XIV. 12).

' 459

ф

ТипШ

ТипШ

ТипШ

Рис. XIV. 13. Схемы армирования длинной оболочки

а — оболочка; б — армирование оболочки вблизи промежуточного

бортового элемента; в—то же, над промежуточной, диафрагмой

Рис. X1V.14. Схемы передачи усилий с оболочки на диафрагму

а —балочную; б —арочную

460

В многоволновых оболочках около промежуточных

(уговых элементов ставят дополнительные поперечные

гржни d=6...1Q мм с шагом 10—20 см (рис. XIV.13, б),

^принимающие опорные моменты Му.

В многопролетных оболочках в пределах приопорных

летков длиной /3 (см. рис. XIV.8) изменение усилий

в продольном направлении принимается

пропорциоьным изгибающим моментам, а изменение усилий

w*y — пропорциональным поперечным силам аналогич-

цюй неразрезной балки. Эпюру изгибающих моментов Му

|а длине участков /3 принимают постоянной.

Сечение продольной растянутой арматуры над

промежуточными диафрагмами также определяют по формуле

fXlV.32). По поперечному сечению оболочки в средней

Воловине ее растянутой части эту арматуру можно

располагать равномерно, в боковых четвертях — в соответст-

8ии с треугольной эпюрой. Вдоль оболочки в каждую

стогну от промежуточной диафрагмы арматуру доводят

йолностью на длину не менее 0,6/3 (рис. XIV.13,в), а

половину ее продолжают до расстояния 1,2 /з от

промежуточной диафрагмы Gа— см- Рис- XIV.8).

На диафрагмы с оболочки передаются касательные

усилия, действующие в ее срединной поверхности (рис.

XIV. 14). Статический расчет диафрагм состоит в

определении внутренних моментов и усилий М, N и Q от

действия нагрузки NXy с учетом конструктивных особенностей

диафрагмы и ее собственного веса.

В диафрагмах-фермах усилия Nxy со срединной

поверхности оболочки переносят на ось верхнего пояса с

моментом и приводят к узловым нагрузкам. Определение

продольных усилий в элементах ферм и конструирование

их производят по обычным правилам.

Арочные диафрагмы с затяжками (рис. XIV.14, б) по

конструкции подобны обычным аркам. Под действием

усилий Nxy средняя часть арки испытывает внецентрен-

ное растяжение; приопорные части испытывают внецент-

ренное сжатие; затяжки растянуты.

В строительстве сборные покрытия с длинными

цилиндрическими оболочками применяли в двух вариантах

разрезки на сборные элементы: в одном оболочки от

бордовых элементов не отделяли, в другом отделяли.

' В первом варианте (рис. XIV.15, а) все сборные

элементы объединяются в единую систему с помощью

предварительно напрягаемой арматуры, пропускаемой в про-

v 461

дольных каналах. Однако в этом варианте сборные эле!

менты имеют сложную форму; необходима высокая^

точность при устройстве каналов для арматуры; монтаж?

покрытия дорог, поскольку сборку покрытия производят1

на лесах. :

Во втором варианте (рис. XIV.15.6)' сборные

элементы проще, монтаж ведут без лесов (панели оболочки

поперечный

разрез

поперечный

разрез

Рис. XIV.15. Конструктивные схемы сборных покрытий с длинными

цилиндрическими оболочками

а — оболочка монолитно соединена с бортовыми элементами;

б — оболочка отделена от бортовых элементов; / — затяжка

диафрагмы; 2 — сборная панель; 3 — арматура (предварительно

напрягаемая); 4—стыковая накладка; 5 — бортовой элемент

укладывают на бортовые элементы, подкрепленные на nej

риод монтажа). Однако швы между панелями и борто*

выми элементами сложны (должны быть шпоночной

формы для надежной передачи касательных усилий),

качественное их выполнение и контроль затруднительны.

В строительстве применялись н другие способы

разрезки цилиндрических оболочек на сборные элементы:

так, удачные решения получены для покрытий с

небольшим подъемом оболочек вдоль продольной оси. В

зарубежной практике широко применяют покрытия с

длинными цилиндрическими оболочками. Их выполняют в

монолитном железобетоне, что в условиях индивидуального

строительства, отсутствия производственной базы сбор'

ного железобетона себя оправдывает.

2. Короткие оболочки

Цилиндрические оболочки называют короткими, есль,

отношение их размеров в плане hlh<l (рис. XIV.16). \

Опытом установлены практические рекомендации па

462

1

1

1

1

i

1

-_1

i

i

i

i

i

i

i

L

11

I "I

I I

| I

I '

I

I I

I I

I I

I I

r- — -

l

I

I

L — _

CM

Рис. XIV.16. Конструктивная схема моноаитной короткой цнлнндрнче-

ской оболочки

^f —цилиндрическая плита; 2 — бортовой элемент; 3 — диафрагма

Рис. XIV.17. Детали армнрова- Рнс. XIV.18. Расчетная схема

ния монолитных коротких обо- диафрагмы короткой оболочки

лочек

а — у бортовых элементов; б —

над промежуточными днафраг.

мами; 1—сварные каркасы;

2 — дополнительные сварные

сетки

конструированию монолитных коротких оболочек при

!2=12...30м, /i=6...12 м и/^A/7)/2. Толщину плиты при-

йимают по производственным условиям, без расчета, рав-

Вой 5—бном при /i=6 м и 7—8 см при ^=9...12 м, при

463

1,-24;30м 3 • \,

Рис. XIV.19. Конструктивные схемы сборных покрытий с короткими

цилиндрическими оболочками

а — из ферм и кровельных плит; б — из плит КЖС; /—сборная па-

иель; 2 — бортовой элемент; 3 — диафрагма-ферма

классах бетона В20—ВЗО. Бортовой элемент назначают

высотой ^2=Vio-Vi5^ и шириной d=0,2...0,4 h2. Плиту

армируют конструктивно сеткой из стержней 0 = 5...6 мм

с шагом 10—20 см.

Рассчитывают такие оболочки упрощенным способом.

В направлении h оболочку рассчитывают как балку.

В однопролетной одноволновой оболочке в середине

пролета изгибающий момент

М = 0,125 Щ1\. (XIV.33)

Необходимое сечение продольной растянутой

арматуры

(XIV. 34)

где z — плечо внутренней пары сил; как следует из вычислений и

испытаний z=0,bb(f+h2).

Эту арматуру укладывают в бортовые элементы. Если

однопролетная оболочка многоволновая, то в

промежуточных бортовых элементах сечение арматуры равно Л,,

в крайних должно быть As/2. В средних пролетах

многопролетных оболочек сечение арматуры принимается

вдвое меньшим.

Продольные стержни арматуры бортовых элементов

объединяют в сварные каркасы, причем поперечную

арматуру в них ставят конструктивно. Вблизи бортовых

элементов оболочку армируют дополнительными сетками

(рис. XIV.17,а). Над диафрагмами также ставят

дополнительную арматуру, которую заводят на длину 0,1/ь в

каждую сторону от диафрагмы (рис. XIV.17,б). Допол-

464

Деятельную арматуру в обоих случаях принимают такой

^ке, как и основную сетку.

В направлении 12 диафрагму рассчитывают во

взаимодействии с плитой оболочки (рис. XIV.18).

Испытания и расчеты показали, что в статически оп-

'ределимой конструкции диафрагмы (криволинейный брус

с разрезанной затяжкой) под действием нагрузки плита

оболочки сжата и наибольшее сжатие — в вершине

оболочки Ny>max = —qRyU (где Ry — радиус кривизны

плиты). Вдоль волны это сжимающее усилие изменяется по

закону квадратной параболы:

Ny=-4qRy lxу(l2-y)fll (XIV.35)

Из условия равновесия можно заключить, что в

диафрагме действуют усилия того же значения, но

обратного направления. Поэтому в статически определимых

диафрагмах внутренние усилия должны определяться по

формулам:

" у у М (XIV.36)

где М®у, Q°yH №у—момент и силы, вычисленные при полной

вертикальной нагрузке, относительно оси диафрагмы как в статически

определимой конструкции; а — расстояние от оси диафрагмы до

срединной поверхности оболочки.

После вычисления усилий в статически определимой

диафрагме влияние затяжки учитывают обычными

методами расчета статически неопределимых систем; при

этом части оболочек, примыкающие к диафрагме, не

учитываются, а усилия от лишних неизвестных

воспринимаются только сечением самих диафрагм.

Сборное покрытие с применением коротких

цилиндрических оболочек образуется из диафрагм, кровельных

ребристых панелей П-образного поперечного сечения и

бортовых элементов (рис. XIV. 19, а). Швы между

сборными панелями должны быть заполнены бетоном и

перекрыты анкерными связями. Швы между панелями и

диафрагмами конструируют шпоночной формы.

К достоинствам сборной конструкции относится

простота изготовления элементов и монтажа покрытия, а

также высокая общая жесткость системы. Однако узел

сопряжения кровельных плит с фермами сложен.

Другое конструктивное решение с использованием ко-

30-943 465

ротких цилиндрических оболочек реализуется в покрытии

из плит типа КЖС шириной 3 м, перекрывающих

пролеты 12—24 м (рис XIV.19,6). Плиты КЖС представляют

собой пологую тонкостенную цилиндрическую оболочку

с кривизной ц продольном направлении, подкрепленную

двумя продольными ребрами — диафрагмами

переменного сечения — и усиленную на поперечных сторонах

контура. Основную предварительно напрягаемую

рабочую арматуру размещают в ребрах. Плиты КЖС нашли

широкое применение в строительстве.

3. Призматические складки

Покрытия с применением призматических складок

образуются из плоских плит-граней (монолитно

связанных по ребрам), бортовых элементов и диафрагм (рис.

XIV.20, а).

Рис. XIV.20. Покрытия с призматическими складками

а —типы поперечных сечений и диафрагм; б—расчетная схема

складки в направлении волны; / — складка; 2 —бортовой элемент;

3 шпренгельная диафрагма; 4 — балочная диафрагма

Складки различают одно- и многопролетные, одно- н

многоволновые. При расчете их в направлении /t

используют те же упрощения, что и при расчете длинных

цилиндрических оболочек.

Складчатые покрытия в направлении волны h

работают на изгиб подобно многопролетным балочным

плитам с ломаной осью (ребра считаются опорами) (рис.

XIV.20, б). Ширину граней делают до 3—3,5 м. В

трехгранных складках длина волны /2=9...12 м. Пролет

466

зскладки lt обычно берут больше h, высоту складки

принимают V7—V10/1.

Грани складки армируют вдоль волны в соответствии

с эпюрами изгибающих моментов подобно миогопролет-

ным плитам. Продольную сжатую арматуру граней

(вдоль 1{) ставят конструктивно из стержней й=5...8мм

с шагом 20—25 см. Количество растянутой продольной

арматуры складки определяют расчетом в направлении

пролета lt; ее располагают в бортовых элементах.

В остальном покрытия с призматическими складками

конструируют по указаниям для покрытий с длинными

цилиндрическими оболочками.