- •1. Виды и особенности конструкций, и расчета стыков ж/б колонн
- •2. Виды и особенности конструкций, и расчета ригелей, балок, ферм
- •3. Особенность расчета и конструирования балочных сборных панельных перекрытий
- •1. Компоновка конструктивной схемы перекрытия
- •2. Проектирование плит перекрытий
- •4. Виды и особенности конструкций, и расчета ребристых монолитных перекрытий с балочными плитами
- •5. Особенности расчета и конструирования плит, опертых по контуру и балок контурных плит
- •6. Особенности расчета и конструирования сборно-монолитных балочных перекрытий
- •1. Сущность сборно-монолитной конструкции
- •2. Конструкции сборно-монолитных перекрытий
- •7. Особенности расчета и конструирования безбалочных сборных перекрытий
- •8. Особенности расчета и конструирования монолитных перекрытий
- •9. Виды, особенности расчета и конструирования ж/б балок покрытий
- •10. Виды, особенности расчета и конструирования ж/б ферм
- •11. Виды, особенности расчета и конструирования ж/б плит покрытия и панелей «на пролет»
- •12. Особенности расчета и конструирования сплошных и сквозных ж/б колонн
- •13. Принцыпы расчета ж/б многоэтажных рам
- •14. Принципы расчета диафрагм и ядер жесткости
- •23. Особенности конструкций и расчета высотных зданий
- •1. Конструктивные схемы многоэтажных зданий, их классификация
- •2. Расчетные модели, типы связей, предпосылки расчета
- •16. Конструкции и особенности расчета ж/б резервуаров
- •17. Конструкции и особенности расчета ж/б водонапорных башен и труб
- •18. Конструкции и особенности расчета ж/б бункеров
- •19. Конструкции и особенности расчета ж/б силосов
- •20. Конструкции и особенности расчета ж/б подпорных стен
- •21. Конструкции зданий, возводимых и эксплуатируемых в сейсмических районах
- •1. Особенности конструктивных решений
- •2. Основные положения расчета зданий на сейсмические воздействия
- •23. Особенности конструкций и расчета высотных зданий
- •24. Способы усиления жбк
- •25. Способы восстановления жбк
- •2. Полимерные составы для склеивания бетонных и железобетонных конструкций
- •3. Полимерные клеи для обеспечения адгезии старого бетона со свежеуложенным
- •26. Особенности расчета и конструирования цилиндрических оболочек и складок
- •1. Длинные оболочки
- •3. Призматические складки
- •27. Особенности расчета и конструирования пологих оболочек положительной гауссовой кривизны
- •28. Особенности расчета и конструирования гиперболических панелей-оболочек
- •29. Особенности расчета и конструирования куполов
- •30. Конструктивные схемы каменных зданий и особенности их расчета
- •33. Особенности расчета стен подвала
- •34. Конструкции и особенности расчета многослойных стен
- •35. Усиление и восстановление каменных конструкций
- •1. Усиление каменных конструкций устройством обойм
- •2. Усиление перемычек
- •3. Усиление стен системой металлических тяжей и накладок при наличии трещин в местах угловых и т-образных примыканий и в пролетах.
- •4. Защита каменных материалов от биоразрушений
28. Особенности расчета и конструирования гиперболических панелей-оболочек
Они применяются двух разновидностей: в одном случае — сторонам контура основания параллельны линии главных кривизн поверхности (рис. XIV.25, а); в другом — линии главных кривизн поверхности направлены вдоль диагоналей основания (рис. XIV.25,6).
Оболочки первой разновидности можно рассматривать как оболочки с поверхностями переноса. При этом следует учесть, что, поскольку кривизна поверхности в направлении оси ох отрицательна, усилия Nx будут растягивающими. В направлении положительной кривизны сохранится сжатие. Растягивающие усилия Nx должны быть полностью восприняты рабочей арматурой, которую следует предварительно напрягать.
Поверхность оболочки второй разновидности описывается уравнением
Ее кривизны
Уравнение равновесия (XIV.1) в данном случае упрощается
Рассмотрим оболочку, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой q. Функция напряжений
Она удовлетворяет граничным условиям: Nx = 0 при х= = ±а и Ny=0 при у= ± b(вследствие полной гибкости контурных конструкций из своей плоскости), а также уравнению равновесия (XIV.44).
Согласно зависимостям (XIV.2):
Таким образом, Nx и Ny равны нулю не только на границах Оболочки, но и во всей ее области; касательные же усилия Nxy постоянны по значению, имеют направление, обратное указанному на элементе оболочки (рис. XIV.25,6). В целом оболочка находится в условиях чистого сдвига.
В практике удобнее других поверхности при a=b, равносторонние гиперболические параболоиды. В этом случае главные усилия (вдоль линий главных кривизн) и их направления, определенные по формулам
Следовательно, в направлении линии главной отрицательной кривизны развиваются растягивающие усилия постоянного значения. По направлению линии главной положительной кривизны действуют сжимающие усилия.
Главные растягивающие усилия должны быть полностью восприняты рабочей арматурой одного диагонального в плане направления (криволинейной) или двух направлений вдоль сторон контура (прямолинейной), как показано на рис. XIV.25, б
29. Особенности расчета и конструирования куполов
Купольное покрытие состоит из двух основных конструктивных элементов: оболочки и опорного кольца (см. рис. XIV.1,0; XIV.27, а).
Купол с непрерывным по контуру шарнирно-подвижным опиранием, совпадающим по направлению с касательной к оболочке, является статически определимой конструкцией (рис. XIV.27,а). Тонкостенные купола подобно другим пространственным покрытиям можно рассчитывать по безмоментной теории.
Элемент купола, ограниченный двумя меридиональными и двумя кольцевыми сечениями, находится под воздействием усилий: меридионального, кольцевого и касательного NI, N2, S (рис. XIV.27, в), отнесенных к единице длины сечения. При осесимметричной нагрузке S = 0. Введем обозначения:Ψ— текущая угловая координата; Q — нагрузка на сегмент, ограниченный углом Ψ.
Из условия равновесия элемента купола (рис. XIV.27,e) найдем
Рассмотрим купол с шаровой поверхностью при R1= R2 = R. Обозначим нагрузку от собственного веса шарового купола на единицу поверхности g; тогда (рис. XIV.28.C)
Используя формулы (XIV.51) и зависимости
из выражений (XIV.48) и (XIV.50) находим
Для полушарового купола эпюры N1 и N2 изображены на рис. XIV.28, б, в. Отметим, что при Ψ=0 имеем N1==Rg/2 (сжатие) u.N2=Rg/2 (сжатие): при Ψ=π/2 имеем N1=Rg (сжатие) и N2=—Rg (растяжение).
Кольцевое сечение, в котором N2=0—шов перехода, определяется углом ф = 51°49'.
Аналогично получаем решение для шарового купола при снеговой нагрузке p, которая считается равномерно распределенной по горизонтальной проекции и меняющейся по поверхности купола пропорционально cos Ψ: N1=0,5pR (постоянное значение вдоль меридиана);
Основные нагрузки, определяющие размеры конструкций купола,— собственный вес оболочки вместе с утеплителем и кровлей, а также снеговая нагрузка. Обе нагрузки принимают действующими осесимметрично. Ветровые нагрузки при пологих купольных покрытиях решающего значения, не имеют и могут не приниматься во внимание. При высоких куполах, встречающихся реже, усилия от ветровых нагрузок определяют приемами, изложенными в теории упругости.
В реальных конструкциях оболочка купола оперта не свободно, а имеет упругое закрепление в опорном кольце (рис. XIV.29,а). В связи с этим на опорном контуре оболочки возникают дополнительные статически неопределимые величины — изгибающий момент М0, действующий в меридиональном направлении, и радиальный распор Н0 (рис. XIV.29,б). Их определяют из условия совместности деформаций оболочки и опорного кольца. Влияние упругого контурного закрепления сказывается на оболочке лишь вблизи кольца и накладывается на общее ее безмоментное напряженное состояние.
В зоне местного изгиба справедливо уравнение (XIV.23). Его решение относительно момента представляется выражением (XIV.24), а относительно перемещений w, нормальных к поверхности оболочки, выражением
От воздействия распора H0 на опорное кольцо (рис. XIV.30, а) в нем возникает растягивающее усилие NKH ,которое вызывает радиальное перемещение оси кольца ξ KH. Распор H0 приложен к кольцу с эксцентриситетом e (рис. XIV.29,б), образуя момент H0e, отчего кольцо поворачивается на угол. θKH.
От воздействия момента М0, равномерно распределенного вдоль кольца, его поперечные сечения поворачиваются на один и тот же угол θKM., (рис. XIV.30,б). При этом слой кольца на уровне центра тяжести его сечения не деформируется; часть сечения, расположенная выше, испытывает растяжение, а расположенная ниже,— сжатие. Кольцо в целом испытывает изгиб в осевом вертикальном направлении.
Угловые суммарные перемещения края оболочки и опорного кольца по линии их контакта, вызванные нагрузкой и неизвестными М0 и Н0, должны быть равны:
То же относится и к радиальным перемещениям:
Изгибающие моменты в зоне местного изгиба определяют по выражению (XIV.24), которое после преобразований принимает вид
Кольцевое усилие слагается из воздействий нагрузки, М0 и H0:
В опорном кольце действуют осевое усилие N и изгибающий момент М:
Опорное кольцо находится в условиях внецентренного растяжения. Вследствие малости изгибающего момента его можно рассчитывать как центрально-растянутое.
В сборных куполах, если примыкание оболочки к опорному кольцу конструируется как безмоментное, момент М0 должен быть принят равным нулю.
Устойчивость гладких оболочек купола считается гарантированной, если интенсивность полной расчетной нагрузки не превышает
Монолитные купола делают преимущественно гладкими. Оболочки пологих куполов, за исключением приопорных зон, сжаты; их армируют конструктивно — одиночной сеткой из стержней d=5...6 мм с шагом 15—20 см. У контура ставят дополнительную меридиональную арматуру, рассчитанную по опорному моменту Мх, обычно из стержней d = 6...8 мм, и дополнительную кольцевую арматуру для восприятия местных растягивающих кольцевых усилий N2 (рис. XIV.32,а). Рабочую арматуру опорного кольца ставят в виде кольцевых стержней d = =20...30 мм, которые по длине соединяют при помощи сварки.