равна l1 = b = 3,6 см, длина листа – l1 = b = 30 см, а расчётная ширина сечения (b) – 1 см.

Изгибающий момент равен

Принимаем её равной 10 мм.

4.2. ИСПЫТАНИЕ ТРЁХШАРНИРНОЙ СТРЕЛЬЧАТОЙ АРКИ

При испытании стрельчатой арки нагрузка передавалась сосредоточенно в 9 точках с помощью специальных приспособлений (рис. 4.4).

Индикатором часового типа ИЧ-10 замерялись значения прогибов в местах передачи нагрузки. В месте контакта индикатора с поверхностью конструкции находилась тонкая металлическая пластина.

Рис. 4.4. Схема для измерения прогибов клеедеревянной арки:

1 – устройство, передающее нагрузку; 2 – индикатор часового типа ИЧ-10; 3 – клеедеревянная арка; 4 – затяжная муфта

71

4.3. Экспериментальные значения прогибов в точке 7

Нагружение участков происходило поочерёдно, при этом величина самой нагрузки менялась в диапазоне от 0 до 250 Н. Полученные значения изменения деформации заносились в табл. 4.3 и 4.4 [2].

Теоретическая величина максимального прогиба от сосредоточенной нагрузки (Р = 250 кг) действует в центре арки и равна

тогда прогиб в точке 7 будет равен f7 = f25 = 3,2 мм, что превышает экспериментальные значения в 3 раза (см. табл. 4.3).

72

5. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ (КУПОЛА)

Пространственные конструкции предназначены для покрытия общественных зданий большого пролёта (например, спортивных, зрелищных, торговых, выставочных). К основным их достоинствам относятся: возможность изменения формы здания, привлекательный внешний вид, экономия материала. Наибольшее применение среди пространственных конструкций получили купола, которые состоят из системы рёбер, опорных и кружальных колец. Решетчатая конструкция купола покрывается настилом или панелями.

По конструктивному решению купола бывают сплошными, образуемые слоями тонких досок или фанеры (купола-оболочки), ребристые и ребристо-кольцевые, и кружально-сетчатые, собираемые из отдельных косяков. Конструктивные схемы представлены на рис. 5.1. Необходимо отметить, что встречаются также купола, опирающиеся непосредственно нафундаменты. Такиеконструкциирассчитываюткакплоские[12, 17].

Ребристые купола состоят из отдельных рёбер прямолинейной или криволинейной формы, соединение которых между собой осуществляется в вершине или через коньковое опорное кольцо при опирании их на опорный контур. Таким образом, рёбра как бы образуют систему отдельных арок или рам.

Рёбра сетчатых куполов могут располагаться по геодезическим линиям на поверхности, образуя при этом систему правильных многоугольников.

Рис. 5.1. Типы ребристых куполов:

а– конический; б – сферический; в – пирамидальный; г – сомкнутый;

д– шатровый; е – арочно-вспарушенный; 1 – рёбра купола; 2 – прогоны; 3 – опорное коньковое кольцо; 4 – опорный контур; 5 – коньковый прогон; 6 – второстепенные арки

73

Соединение их в пространственную систему позволяет получить сферическую поверхность из отдельных многогранников. Сетчатые купола сферической формы могут быть образованы и арками кругового очертания, пересекающимися под углом 60°. Второй вид сборки сетчатого купола заключается в соединении отдельных колец промежуточными криволинейными вставками, которые образую треугольники.

Кружально-сетчатые купола состоят из отдельных косяков, располагающихся на поверхности и образующих сетку из нескольких ярусов. Каждый ярус может отличаться длиной или углом наклона косяков. Соединение осуществляется на болтах или шипах. Нижнее растянутое кольцо купола выполняют из различных материалов (металла, жлезобетона или конструкционной пластмассы), а верхнее – из нескольких слоёв досок стянутых болтами [5].

Проектированиекуполавключаетвсебяследующиеэтапы[12, 17]. 1 этап. Определяются все необходимые размеры элементов и углы. К основным характеристикам относятся: радиус сферы R, центральный угол (ϕ0), радиус основания купола, высота купола ( f).

Выполняется сбор нагрузок.

2 этап. Выполняется статический расчёт каркаса купола (по безмоментной теории).

3 этап. Подбираются сечения каркаса купола при наиболее неблагоприятном сочетании от действующих максимальных усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил).

4 этап. Выполняется проверка принятых сечений:

–понормальнымнапряжениямвсеченияхкаркаса(формула3.3)

–на жёсткость

где f – прогиб; qн, Qн – нормативная нагрузка; l – пролёт, Е – модуль

упругости; I – момент инерции; lf – допустимые значения прогиба.

– на местную и общую устойчивости. 5 этап. Конструирование узлов.

5.1. ИСПЫТАНИЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛА

Модель геодезического купола состоит из тридцати деревянных стержней сечением 30×20 мм и пятнадцати узловых элементов, изготовленных из обрезков стальной трубы диаметром 26 мм с толщиной стенки 2 мм.

Испытаниям подвергалась модель 1/5 части купола, установленная на специальной подставке. Для получения верных значений при испытаниях все узловые элементы, расположенные по периметру, были

74

зафиксированы от возможных перемещений. Наиболее близкими к реальным можно рассматривать только три узла, в которых при помощи специальных приспособлений, исключающих возникновение момента, производится нагружение вертикальной на-

грузкой (рис. 5.16) [2].

Для определения напряжений, возникающих в элементах каркаса купола на шести стержнях, примыкающих к одному из трёх промежуточных

узлов, были установлены тензодатчики (рис. 5.17).

Все элементы каркаса купола работали на сжатие. Испытания проводили при действии сосредоточенной силы в узле 1, а полученные значения деформации заносились в табл. 5.8. В ней также представлены и расчётные значения напряжений, возникающих в стержнях.

75

Экспериментальные значения напряжений в стержнях испытываемой модели части купола определяем по закону Гука (фор-

зания АИД-4, модуль упругости (Е) равен 104 МПа).

В таблице 5.9. приведены значения прогибов для каждого стержня испытываемой грани модели купола. Прогибы замерялись с помощью индикатора часового типа ИЧ-10 (см. п. 4.2).

5.9. Изменение величины прогибов в стержнях купола

Как показали результаты испытаний значения напряжений и прогибов, полученных в ходе проведения эксперимента, незначительно расходятся с теоретическими. Это подтверждает правильность выбора модели купола и методов испытаний.

76