18. Классификация и конструктивные схемы пространственных конструкций. Область их применения. Примеры конструктивных решений.

М ЕТАЛЛЫ: Принципиальное отличие простр. к-ций от к-ций, сост-щих из отдельн. плоских, жестких несущ. эл-тов, соединенных легкими связями, состоит в том, что прилож. к простр. к-ции нагрузка передается не в одном, а в двух направлениях. Простр. констр. могут быть плоскими (плиты) и криволинейными (оболочки). Плоские пространственные сис-мы для обеспечения необх. жесткости д/б 2-хслойными.

Сетчатые с-мы регулярного строения наз-ся структурными к-циями или структурами. Они предст. собой констр., образ. из различных систем перекр. ферм. В каждой стр.-многократно повторяющийся элемент – кристалл. Стр-ры предст. собой к-ции, образов. из перекрёстных ферм, идущих в 3 направл.

Р ис1. С-мы струк. к-ций (а – с поясными сетками из равностор. треуг. ячеек; б – то же, из кв. ячеек; в – то же, усиленными диагоналями в узл. зонах)

Д ост-ва: наиболее жесткие (10-15%-экономия металла). Недост: повышенная трудоемкость их изготовления. При проектир-ии струк-р наиб сложным конструктивным вопросом явл. решение пространственного узла сопряжения стержней. Этот узел в основном опред-ет трудоемкость констр. Для трубчатых стержней чаще прим-ся узел сопряжения с шаровой вставкой различных констр-х реш-й (рис.2).

Р азработана констр.узлов с одним болтом (рис.3), закрепляющим сплющенные концы трубчатых стержней в цилиндрическом сердечнике с прорезями (а) или стягивающим сплющенные концы стержней при помощи 2 спец. шайб (б).

Оболочки могут быть и 1-слойными и 2-хслойными. Однослойные констр.имеют криволинейную сетчатую поверхность и наз. одно-сетчатыми. 2-хслойные констр. имеют 2 сетчатые поверхности, соединенные м/у собой жесткими, также решетчатыми связями; они получили наз. двухсетчатые. Сетчатые сис-мы регулярного строения (структурные констр.) прим-ся главным образов в виде плоских покр-й большепролетных общественных и производ-ых З; реже они прим-тся в криволинейных покрытиях (сводах, куполах и т.д.). Рис.4. Односетч. цил. оболочка (1-оболочка, 2-торцевая диафрагма, 3-связи, 4-колонны)

Односетчатые оболочки, перекрывающие прямоуг в плане помещение, проектируют в виде цилиндрич поверх-ти, по кот. расположены стержни, образующие сетки различной сис-мы: ромбического, треугольного рисунка.

Рис.5. С-мы сеток односетч. оболочек (а – ромбич., б – с продол. ребрами, в – с попереч. ребрами, г – с продол. и попереч. ребрами

К упольные покрытия. Констр-ции ребристых куполов состоят из отдельных плоских или пространственных ребер, расположенных в радиальном направ-ии и связанных м/у собой прогонами. Верхн пояса ребер в большинстве случаев образ-т поверх-ть купола, обычно сферическую. Ребра купола м.б сквозными в виде легких ферм или сплошного сеч-я. Ребра сплошного сеч-я тяжелее, но более просты в изготов-и. В вершине купола располагается кольцо, к которому примыкают ребра купола. Кольцо следует проектировать достаточно жестким, принимая во внимание его работу на сжатие, изгиб и кручение, так как пара ребер, расположенных в одной диаметральной плоскости и прерванных кольцом, рассматр-ся как единая арочная констр-я. При шарнирном прикреплении ребер к кольцу и небольшом его диаметре можно считать, что ребра работают как трехшарнирные арки. Схемы куполов (рис.6): ребристые (а), ребристо-кольцевые (б), сетчатые (в), радиально-блочные (в). Ребристые купола являются распорными системами. Распор может быть воспринят конструкцией стен или специальным опорным кольцом (металл-м или ж/б). Ребристо-купольные – составляют единую пространственную систему. Сетчатые – шарнирное соединение в узлах

ЖБ: В связи с необх-тью устр-ва перекр. значит. пролетов зданий возникла необх-ть прим. в кач-ве огражд. и несущ. к-ций обществ. зданий большепролетные тонкостен. к-ции - оболочки с криволин. очертанием пов-ти и контурн. эл-тов. Оболочки нах-ся в усл. осевого сжатия и только огранич. зоны испыт. изгиб. и крутил. моменты и сдвиг. усилия. Дост-ва: 1) возм-ть перекр. большие пролеты при отсут. промежут. опор; 2) эконом. стали и бетона (до 40%); 3) совмещ. ф-ий огражд. и несущ. к-ций; 4) сниж. массы к-ции; 5) архит. выраз-ть. Недостатки: 1) трудоемкость возведения; 2) усложнение устр-ва кровли в случ. разной кривизны; 3) сложная технология изгот-ния.

О болочкой наз-ся тело, образов. в рез-те такого движения прямолин. эл-та, при к-ром средняя его точка ост-ся на глав. пов-ти, а направляющая будет норм. к данной пов-ти или оболочкой наз-ся тело, к-рое огранич. 2-мя кривыми пов-тями, расст. между к-рыми сущ-но меньше 2-х др. размеров. Срединная пов-ть – пов-ть, к-рая делит пополам толщ. оболочки

Классификация: ρ₁=1/r₁; ρ₂=1/r₂; ρ=1/r;

• 1) ρ>0 - Оболочки положит. Гауссовой кривизны; 2) ρ<0 – Оболочки отрицат. Гаусс. кривизын; 3) ρ=0

• Оболочки можно получ. 2 путями: 1) в рез-те перемещ. прямой или кривой по напр. (оболочка переноса); 2) в рез-те вращ. кривой или прямой отн. направл. (оболочка вращ.)

• По технич. изгот: 1) сборные; 2) монолитные; 3) сборно-монолитные

• По форме перекр. площадки: 1) на кругл. плане; 2) на криволин. плане (ρ>0); 3) на прямоуг. плане (ρ=0); 4) на треуг. плане (гипары); 5) на сложн. плане.

• По констр. признаку: 1) отд. стоящие; 2) неразрезные; 3) многоволновые; 4) с жб или мет. контуром; 5) гладкие или ребристые

• П о очертанию средин. пов-ти: 1) складки и складчат. своды; 2) цилиндрич. и конич. оболочки и своды; 3) оболочки и своды волнист. покрытий.

Некоторые примеры тонкост. простр. к-ций: а - призматические складки; б - оболочки нулевой гауссовой кривизны; в - оболочки положительной гауссовой кривизны; г - то же, отрицательной. 1 - балочная складка с треугольным поперечным сечением; 2 - то же, с трапециевидным; 3 - то же, со сводчатым (призматические выпуклые складки); 4 - свод-оболочка; 5 - длинные цилиндрические оболочки, 6 - то же, короткие; 7 - коническая оболочка.