8.1. Тонкостенные пространственные железобетонные покрытия: классификация.
Пространственные покрытия представляют системы, образуемые из тонкостенных оболочек (тонких плит) и контурных конструкций (бортовых элементов, опорных колец, диафрагм в виде балок, ферм, арок, брусьев и т. п.). Идеальной считается форма яйца. Оболочкам придают очертания криволинейных поверхностей или многогранников.
Тонкостенные пространственные покрытия особенно целесообразны при строительстве производственных и гражданских зданий в условиях, когда требуется перекрывать помещения больших размеров (порядка 30×30 м и более) без промежуточных опор. Впрочем, их успешно применяют и при меньших пролетах.
Характерные схемы наиболее часто применяемых тонкостенных пространственных покрытий:
а - с цилиндрическими оболочками; б - с призматическими складками; в - с оболочками с вертикальной осью вращения (купола); г - с оболочками двоякой положительной гауссовой кривизны, прямоугольными в плане; д - с оболочками двоякой отрицательной гауссовой кривизны, прямоугольными в плане; е - с составными оболочками из прямоугольных в плане элементов; ж - то же, из треугольных элементов; з - в виде волнистых сводов; и - висячего типа с поверхностью однозначной кривизны; к - то же, разнозначной кривизны;
1 - оболочка; 2 - диафрагма; 3 - бортовой элемент; 4 - элемент складки; 5 - опорное кольцо; 6 - элемент оболочки; 7 - волна свода; 8 - висячая оболочка
8.2. Тонкостенные пространственные железобетонные покрытия: конструктивные особенности.
Чтобы придать сборным элементам необходимую прочность и жесткость на период изготовления, перевозки и монтажа, их обычно снабжают бортовым окаймлением по контуру. В этом случае оболочка получается ребристой. Стыки во всех случаях необходимо заполнять бетоном. Для обеспечения плотного заполнения шва ширину его следует назначать не менее 30 мм, если толщина (высота) элемента в месте стыка не превышает 100 мм, и не менее 50 мм, если толщина элемента в месте стыка более 100 мм.
В областях двухосного сжатия оболочки необходима проверка ее устойчивости. Сборные элементы должны быть проверены на прочность от усилий, возникающих в них при изготовлении и перевозке. Подбор арматуры и конструирование тонкостенных пространственных конструкций производятся в соответствии с нормальными и касательными усилиями, а также изгибающими моментами, которые в них действуют. Максимальное значение главных сжимающих напряжений не должно превышать Rb. В зонах, где арматура по расчету не требуется, ее ставят конструктивно площадью не менее 0,2% сечения бетона с шагом стержней 20 - 25 см. При толщине плиты более 8 см рекомендуется ставить двойные сетки. Сечение арматуры для восприятия изгибающих моментов в гладких оболочках определяют как в плитах. При этом арматуру устанавливают соответственно эпюре моментов в растянутой зоне с минимальным защитным слоем бетона. Примыкания плиты к бортовым элементам и диафрагмам следует делать плавными и армировать двойными щетками из стержней диаметром 6 - 10 мм с шагом не более 20 см. В ребристых конструкциях сечение основной арматуры ребер определяют расчетом на восприятие моментов, возникающих при изготовлении сборных элементов, а также в период эксплуатации покрытия. Ребра армируют сварными каркасами, в которых поперечные стержни ставят диаметром 5 - 6 мм с шагом 20 - 25 см. Контурные конструкции рассчитывают по общим правилам строительной механики на усилия, передающиеся им с оболочек, и на нагрузки, действующие на них в период монтажа.