Оболочки.

Оболочки - это тонкостенные пространственные конструкции, срединная поверхность которых представляет собой криволинейную поверхность положительной или отрицательной гауссовой кривизны.

Оболочки положительной гауссовой кривизны (цилиндрические) проектируют очерченными по поверхности переноса. При этом конструкция образуется системой гнутоклееных ребер и настилом или плитами, закрепленными к ребрам. Настилы могут устраиваться из досок, а плиты – из фанеры, других плитных материалов или из плит на деревянном каркасе.

Оболочка может быть квадратной или прямоугольной в плане(рис. 16.3.). Клееные ребра располагаются вдоль линий, параллельных сторонам плана. Ребра одного направления представляют собой клееные арки, снабженные затяжками на период монтажа. Ребра другого (ортогонального) направления образуются отрезками тех же арок, соединяемых с арками так, чтобы их верхние поверхности в узлах совпадали. К системе ребер относятся также контурные элементы, которые могут быть устроены в виде криволинейных брусьев, уложенных на колонны, в виде арок с затяжками или в виде ферм.

Контурные элементы при размерах оболочки в плане до 40 м выполняются из клееной древесины, а при больших размерах – из металла или железобетона.

Рис. 16.3. Конструкции цилиндрических оболочек

а) – коротких;

б) – длинных.

1 - панели; 2 – поперечные ребра; 3 – продольные ребра; 4 – бортовые элементы; 5 – диафрагмы; 6 – металлические элементы в угловых зонах; 7 – дощатый настил; 8 - затяжки на период монтажа.

Высоту сечения ребер рекомендуется принимать равными 1/60…1/70 их пролета. Ширину сечения ребер принимают равной ширине наиболее распространенной доски, поступающей в производство, т.е. 14…16 см. Для оболочек бóльших пролетов, где такая ширина ребра по расчету на монтажные нагрузки может оказаться недостаточной, следует проектировать ребра из спаренных арок.

Все сборные элементы оболочки необходимо проверить расчетом по плоскостной схеме на монтажные нагрузки, пока эти элементы не включаются в совместную работу в составе оболочки, так как для ребер монтажное состояние может оказаться более опасным, чем эксплуатационное.

Узлы крепления ребер к бортовым элементам могут выполняются в виде металлических деталей, которые присоединяются к древесине с помощью гвоздей или болтов.

Оболочки отрицательной гауссовой кривизны в виде гиперболического параболоида (гипар).

Гиперболический параболоид относятся к трансляционным линейчатым поверхностям, которые получаются путем перемещения образующей прямой линии по прямолинейным же направляющим, лежащим в параллельных плоскостях при условии, что образующая, перемещаясь, остается параллельной некоторой заданной направляющей плоскости. Другой способ получения поверхности гипар – перемещение образующей в виде восходящей параболы по направляющей в виде нисходящей параболы, причем обе параболы соприкасаются своими вершинами (рис. 16.4.)

Рис.16.4. Формообразование поверхности в виде гиперболического параболоида.

Через любую точку на поверхности гиперболического параболоида проходит по две пересекающихся в этой точке прямых линии, целиком лежащие на поверхности (отсюда линейчатая поверхность). Такие линии называют асимтотическими. Гиперболическую поверхность относят к неразвертывающимся. Последнее означает, что ее нельзя распрямить без разрывов и складок.

Оболочки построечного изготовления выполняют из нескольких слоев досок, располагаемых по направлениям асимптотических линий, и бортовых элементов.

Доски крепят на гвоздях с проклейкой между слоями вблизи бортовых элементов.

Бортовые элементы изготавливают обычно на заводах склейкой из тонких досок при угле закручивания клееных блоков 20…30%. Оболочка может примыкать к бортовому элементу сверху и снизу; их соединение выполняется обычно на гвоздях с проклейкой.

Сборные клеефанерные гиперболические оболочки выполняют из элементов в виде скрученного прямоугольника (рис. 16.5.).