38. Большепролетные покрытия. Конструктивные схемы покрытий.

Р азличия в назначении большепролетных сооружений, условиях их эксплуатации и предъявляемых к ним архитектурным требованиях определяют применение весьма разнообразных конструктивных решений ь- балочные, рамные, арочные, пространственные, и висячие-вантовые. Балочные(рис17.1) и рамные(рис 17.2) системы чаще используются в большепролетных перекрытиях зданий с прямоугольным планом. Арочные системы имеют преимущества в архитектурном отношении: они экономичны при пролетах 80 м и более (рис17.3). Наиболее экономичны по затрате металла пространственные системы в виде сетчатых или сплошных оболочек и складок, плоских структурных конструкций, куполов или шатров-при круглом или многоугольном плану зданий. Конструкции висячих систем, в которых несущими элементами явл ванты из высокопрочных материалов, работающих на растяжение, получаются легкими, что явл их существенным преимуществом. Они просты в изготовлении и монтаже.

1-аэрационный фонарь;2-затяжка;3-неподв опора;4-подв опора

Большепролетные конструкции работают в основном на нагрузку от собственного веса, поэтому уменьшение собственного веса конструкции явл главной задачей. С этой точки зрения рационально применять стали повышенной прочности или легкие алюминиевые сплавы. Малая плотность алюминиевых сплавов при большой прочности делает их весьма перспективными материалами для несущих конструкций большепролетных зданий.

39. Пространственные стержневые конструкции. Конструктивная и расчетная схемы. Особенности расчета.

С труктура. Структуры, образованные из перекрестных систем, идущих в трех направлениях(рис18.2,а), имеют статически неизменяемые кристаллы, могут работать на кручение и поэтому являются наиболее жесткими. Структуры, образованные из ферм, идущих в двух направлениях(рис б), имеют статически изменяемые кристаллы, они не работают на кручение и поэтому менее жестки.Структуру из ферм, идущих в двух направлениях, можно усилить диагоналями в угловых зонах (рис в). Структурами можно покрывать помещения квадратного треугольно, криволинейного или прямоугольного плана.

Особенности расчета: при упрощенном подходе структуры рассчитывают как изотропные плиты или как системы перекрестных ферм без учета крутящих моментов. Для схемы по рис. а:N_П=0.578M_плS/h, M_p=Q_плS/2sin; для схемы рис.б: N_П=M_пфS/h, N_p=-Q_пфS/2sin; для схемы по рис. в: N_П=1,1M_плS/h, N_p=-Q_плS/sin; N_п.у.=0,5N_П, N_д=0,5N_П. Этот метод дает запас прочности. Наиболее эффективно структуры работаютна сосредоточенные нагрузки, и чем больше влияние на величину усилий сосредоточенных нагрузок по сравнению с равномерно распределенной, тем рациональнее по расходу стали применение структурной системы.

Оболочки.-односетчатые:проектируют в виде цилиндрической поверхности, по которой расположены стержни, образующие сетки различной системы.Наиб проста сетка ромбического рисунка(18.8,а), которую просто получить из легких стандартных стержней. Но у ней отсутствуют продольные элементы, она не обеспечивает необходимой жесткости конструкции в продольном направлении. Такая конструкция работает как свод в поперечном направлении (с пролетом В), передавая нагрузку на продольные стены (вдоль стороны L). Распор свода должен восприниматься стенами или затяжками, соединяющими обвязки свода, укладываемые на стены. При расчете свода вырезают полосу шириной в одну ячейку а, для которой определяют значения изгибающих моментов М₀ и нормальных сил N₀.Сечение стержня определяют по моменту:М=М₀/2sin.

- двухсетчатые: аналогичны схемам двухсетчатых плоских плит-структур (рис18.2). Образуются системами перекрестных ферм, связанных по верхним и нижним поясам дополнительными связями – решеткой.Основная роль в восприятии усилий принадлежит криволинейным сетчатым плоскостям; соединяющая их решетка меньше участвует в передаче усилий, но придает конструкции большую жесткость.Для приближенного расчета оболочки необходимо привести стержневую сетчатую поверхность к эквивалентной сплошной оболочке и установить модуль сдвига среднего слоя, эквивалентного по жесткости соединительной решетке. t₀=h3. Приведенный модуль упругости сетчатого свода Е₀=2Et₀/(h3). Для сетчатой поверхности с треугольными ячейками t₀=2А/(а3).

Переход от расчетных усилий в эквивалентной сплошной оболочке к усилиям в отдельных стержнях двухсетчатой оболочки, образованной системой вертикальных ферм трех направлений, может быть осуществлен по формулам: