Типи і особливості роботи висячих конструкцій. Металеві конструкції висотних споруд і багатоповерхових будов, страница 2

Наближено розрахувати такі оболонки можна за безмоментною теорією. Кільцеве зусилля визначають за рівнянням Лапласа:        

 ,

де Р – нормальне до поверхні оболонки навантаження,

Р = g*cosφ

Меридіональне зусилля N₁ визначають так

N₁ = gx/2sinφ

Кільцеве зусилля

N₂ = (P-N₁/r₁)r₂ ,

де r₁ r₂ – меридіональний і кільцевий радіуси.

Останнім часом широко впроваджуються перекриття сідлоподібними напруженими сітками по поверхні гіперболічного параболоїда /рис. 106/.

При такій формі покриття зусилля в усіх нитках приблизно однакові, що забезпечує застосування тросів однакового діаметра. Таким чином, ванти розміщуються у вигляді перехресної системи, яка попередньо напружена. Спирання сіток здійснюється на похилі залізобетонні арки або зігнуті опорні кільця.

4.2.11. Складки, оболонки, куполи

Гратчасті складки складаються із плоских ферм, нахилених у різні боки

/рис. 107,а, в/. План будови, що перекривають складки, може бути досить складним в тому числі і криволінійним /рис. 107, б/. Складки можуть спиратися на колони, стінки, під кроквяні ферми. Для стійкості у площині колони на рівні опорних вузлів складки влаштовують затяжки, а в крайніх хвилях - горизонтальну

ферму жорсткості.

Перевага складок  - це підвищення архітектурно-естетичні якості: їх застосовують навіть без підвісної стелі. Пояси складок проектують із подвійних кутових профілів або труб, з’єднаних на болтах. Працює складка як система похилих ферм. Вертикальне навантаження розкладають на площинах граней і відповідно розраховують ферми.

            Циліндричні сітчасті оболонки перекривають прямокутне у плані приміщення. Опорами оболонки служать торцеві стінки або колони із торцевою діафрагмою. Ширина оболонки 24...80 м, проліт 70...90 м /але не більше як у півтори ширини/.

            Найпростіша сітка ромбічного рисунка /рис. 108, а/, але вона не забезпечує необхідної жорсткості у повздовжньому напрямку і тому працює як склепіння у поперечному напрямку /із прольотом В/, довжина обмежена – 36 м.

            Найбільш жорсткі і вигідні сітки з поздовжнім й поперечними стержнями /рис. 108,б/.

            Циліндричні оболонки можуть бути і двосітчастими /криволінійні структури/. Такі конструкції можуть перекривати прольоти до 500...700 м.

            З’єднання у вузлах виконується на болтах. Точний розрахунок склепіння можливий тільки за допомогою ЕОМ.

Рис. Двопоясні системи: 1 – несучий вант

                                                 2 – стабілізуючий вант

                                                 3 - розтяжка

                                                 4 – розпірка

                                                 5 – опорне кільце

Сітчасті оболонки можуть утворюватись висіканням із сферичної поверхні гіперболічного параболоїда /рис. 109,б/ - у плані квадратні, ромбічні. Усі вони мають однотипні стержні й вузлові елементи. Застосовуються при прольотах 30...150 м, але вже при 60 м бажано використовувати двосітчасту структуру. Квадратна сферична оболонка наближено розраховується як склепіння, що працює у двох напрямках, за безмоментною теорією.

Купольні покриття. Їх поверхня створюється обертанням плоскої кривої навколо вертикальної осі й може бути: сферичною, стрілчастою, еліптичною, параболічною, конічною і складчастою. За конструкцією куполи поділяються на три типи.

1. Ребристий купол /рис. 110/ - складається із окремих ребер /прокатних суцільних або у вигляді легких ферм/, розміщених у радіальному напрямку. Ребра опираються на внутрішнє стиснене кільце і зовнішнє /опорне/ розтягнене кільце. До ребер шарнірно прикріплюють прогони, на які опирається настил покриття. Для забезпечення загальної жорсткості у кожній чверті купола встановлюють в’язі між ребрами.

Рис. 106. Сідлоподібне висяче покриття: 1 – залізобетонна арка

                                                                                   2 – несучі ванти

                                                                                   3 – стабілізуючі ванти

При розрахунках купол розділяють на окремі плоскі арки з пари протилежних ребер /див. розрахункову схему на рис.110/ із відповідною вантажною площею. За зайве невідоме методу сил приймають зусилля в умовній затяжці /роль якої виконує опорне кільце/.

2. Ребристо-кільцевий купол складається з тих самих елементів, що і ребристий купол, але прогони прикріплюються до ребер купола жорстко за допомогою накладок на болтах /рис.111,а/ і утворюють кільця. Таким чином, тут прогони /крім косого згину/ працюють ще й на розтяг. Маса ребер зменшується за рахунок просторової жорсткості системи. Розрахункова схема цього купола показана на рис. 111,б.
3. Сітчасті куполи. В них між умовними ребрами й кільцями розміщено розкоси /хрестові, трикутні, ромбічні та інші системи/, завдяки чому зусилля розподіляються по поверхні купола, а стержні працюють тільки на осьові зусилля. Це зменшує масу купола, діаметр якого може досягати 150...200 м /рис. 112/.