2_ЛЕКЦИИ ПО ЖБК ПГС Вторая часть / ЛЕКЦИИ ПО ЖБК ПГС Вторая часть / Лекция №10

Лекция № 10.

ВИДЫ ОБОЛОЧЕК, ИХ РАЗБИВКА НА СБОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

На рис. 10.1 показаны некоторые наиболее употребительные виды пространственных конструкций.

От плоскостных конструкций пространственные покрытия или оболочки отличаются в первую очередь тем, что обладают кри­визной по крайней мере в одном направлении. Кривизна той или иной поверхности обычно характеризуется понятием гауссовой Кривизны

Цилиндрические (рис. 10.1, а, б, в, н) и конические поверх­ности являются примерами криволинейных поверхностей с нулевой гауссовой кривизной. Примерами поверхностей с положительной гауссовой кривизной могут служить купол, эллиптический параболоид, сфера (рис. 10.1, г, д, м).

Примерами поверхностей с отрицательной гауссовой кривизной могут служить гиперболический параболоид, гиперболоид вращения и др. (рис. 10.1, е, ж, л).

Рис. 10.1. Формы оболочек (примеры)

а — длинные цилиндрические оболочки; б — длинные щедовые оболочки; в — короткие цилиндрические обо­лочки; г — купол; д — оболочки двоякой положительной кривизны; е, ж — оболочки двоякой отрицательной кривизны (гипоры); и — коноиды; к — многоволновый свод; л, м — висячие покрытия с круглым планом; н - висячее покрытие с прямоугольным планом

Основной принцип при выборе типа покрытия — это сочетание технической и экономической целесообразности.

Будущее здание должно не только отвечать предъявляемым к нему техническим, технологическим и архитектурным требованиям, но и быть экономичным.

Следует отметить, что оболочки не равноценны между собой не только по показателям расхода бетона и стали, но и по своим эксплуатационным и монтажным свойствам.

Так, хотя для оболочек отрицательной гауссовой кривизны характерен малый расход материалов, зато они нуждаются в устройстве подмостей для монтажа, в изготовлении новых типоразме­ров криволинейных плит для каждого нового пролета. Это снижает экономические показатели конструкции и их конкурентоспособность по сравнению с другими покрытиями.

Волнистые своды с мелкими волнами плохо работают при подвеске сосредоточенных грузов и тем самым затрудняют устройство путей для подвесных кранов.

Наилучшие показатели, особенно при больших пролетах, имеют оболочки двоякой положительной гауссовой кривизны, что позволяет рекомендовать их к применению в первую очередь.

После выбора типа покрытия и его основных размеров необходимо решить вопрос о применении монолитного или сборного железобетона; в случае принятия сборных конструкций встает задача разрезки оболочки на сборные элементы, являющаяся одной из самых важных при проектировании сборных оболочек.

Возникает вопрос, следует ли дробить оболочку на большое число мелких панелей или же предпочесть малое число крупных изделий.

Мелкие изделия легче изготавливать и перевозить, чем крупные. Зачастую криволинейную поверхность оболочки можно набрать из мелких плоских плит.

В противовес этому монтаж оболочки из мелких элементов сильно усложняется. Для сборки такой конструкции приходится применять сложные и дорогие леса или подмости: протяженность швов замоноличивания и объем монолитного бетона при мелких элементах возрастает, одновременно растет построечная трудоемкость сооружения, удлиняются сроки возведения.

Обычно длину сборного элемента принимают не более 18 м и, во всяком случае, не более 24 м, ширина (или высота) его при пе­ревозке по железной дороге не должна превышать 3,7 м.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОЛОЧЕК

1. По характеру кривизны срединной поверхности различают оболочки одиночной и двоякой кривизны.

Поверхность одиночной кривизны изогнута в одном направлении. Касательная плоскость касается поверхности в любой ее точке по прямой линии, проходящей через точку.

Поверхность двоякой кривизны изогнута в двух направлениях.

Синкластическая поверхность изогнута в одинаковом направлении по любому сечению. Примером синкластической поверхности может служить эллиптический параболоид, сферический купол и др.

Антикластическая поверхность изогнута в противоположных направлениях. Касательная плоскость в какой-либо точке рассекает поверхность по двум линиям, пересекающимся в данной точке. Центры кривизны сечений главных направлений расположены по разным сторонам от касательной плоскости. Поверхности гиперболического параболоида, коноида и некоторые другие являются антикластическими поверхностями.

2. В зависимости от способа перемещения образующей линии по направляющей можно указать две группы оболочек — трансляционные оболочки (или, как они также называются, оболочки переноса) и оболочки вращения.

Срединная поверхность трансляционных оболочек получается при перемещении прямолинейной или плоской криволинейной образующей по прямолинейной или плоской криволинейной направляющей, причем плоскость образующей остается параллельной некоторой заданной плоскости.

Срединная поверхность оболочек вращения образуется при вращении прямолинейной или плоской криволинейной образующей вокруг прямолинейной оси, лежащей в плоскости образующей. Сечение поверхности плоскостью, перпендикулярной оси вращения, дает окружность.

3. В зависимости от того, может ли прямая линия быть совмещена с поверхностью, различают поверхности линейчатые и нелинейчатые.

Примерами линейчатых поверхностей могут служить коническая и цилиндрическая поверхности, гиперболический параболоид, коноид, примерами нелинейчатых поверхностей — поверхности вращения с криволинейной образующей, эллиптический параболоид и вообще трансляционные поверхности с криволинейными образующей и направляющей.

4. С точки зрения возможности разогнуть поверхность без разрывов и складок на плоскость различают поверхности разверты­вающиеся и неразвертывающиеся.

Развертывающиеся поверхности, например коническая и цилиндрическая, имеют, как правило, нулевую гауссову кривизну. Развертывающиеся поверхности представляют частный случай линейчатых поверхностей.

В группу неразвертывающихся поверхностей входят все поверхности положительной и отрицательной гауссовой кривизны, как, например, поверхности вращения с криволинейной образующей, коноид и др.

5. В соответствии с относительной величиной стрелы подъема оболочки различают подъемистые или непологие оболочки и пологие.

Критерием для отнесения оболочки к той или иной группе служит величина отношения стрелы подъема оболочки f над перекрываемым планом к меньшему линейному размеру прямоугольного плана a.

Принято называть подъемистыми оболочки, характеризуемые отношением

6. Различают простые и составные оболочки.

Составные оболочки представляют сочетание нескольких простых оболочек в одну конструкцию покрытия.

Рис. 10.2. Сомкнутый из цилиндрических оболочек

Рис. 10.3. Составные покрытия из гипаров

Рис. 10.4. Крестовые своды из гипаров