СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАСС

Расчет пневматических конструкций

Основные принципы расчета. Как указывалось, пневматические строительные конструкции состоят из воздухонепроницаемых оболочек, внутри которых поддерживается постоянное избыточное воздушное дав­ление.

Ниже рассматриваются два типа пневматических конструкций, на­шедшие наибольшее практическое применение: воздухоопорные и пнев - мокаркасные.

Расчет пневматических строительных конструкций в значительной степени основывается на расчете пневматических конструкций специ­ального назначения (воздушные шары, аэростаты и т. п.), но имеет характерные особенности. Например, расчет их, как и других строи­тельных конструкций, производится по предельному состоянию. При этом расчетные характеристики тканей (пленок) назначаются с учетом длительного действия нагрузок и температурно-влажностных факторов (глава 3).

Пневматические конструкции относятся к классу предварительно напряженных. Их форма и несущая способность обеспечиваются посто­янно действующими растягивающими напряжениями в оболочках, воз­никающими в результате искусственно создаваемого внутреннего дав­ления воздуха. В отличие от предварительно напряженных конструкций из обычных жестких материалов, ротери предварительного напряжения в которых не ведет к потере несущей способности, в пневматических конструкциях несущая способность полностью зависит от предвари­тельного напряжения.

При расчете пневматических конструкций учитывается, что гибкие ткани и пленки могут работать сами по себе только на растяжение и не способны воспринимать самостоятельно каких-либо сжимающих и из­гибающих усилий. Расчет их основывается на безмоментной теории оболочек.

Пневматические конструкции рассматриваются на действие невы­годнейших комбинаций нормативных и расчетных нагрузок, приведен­ных в главе СНиП П-А. П-62 (ветер, снег, собственный вес), и дополни­тельно внутреннего давления воздуха или другого газа. Допускается ограничение величины снеговой нагрузки, при условии периодической очистки покрытий от снега.

Разрешается не учитывать относительно малый собственный вес оболочки.

Пневматические конструкции рассчитываются по двум предельным состояниям: I — по несущей способности (прочности и устойчивости) и II — по деформациям (прогибам, сохранению положительной кри­визны [55] и складкообразованию).

Расчетом пневматических конструкций всех типов по прочности проверяется условие, чтобы максимальные растягивающие напряже­ния о в сечениях оболочек от расчетных нагрузок[56] не превышали рас­четных сопротивлений ткани или пленки по основе (вдоль рулона) R0 или по утку (поперек рулона) Ry .

Расчетом пневмоэлементов пневмокаркасных конструкций по устойчивости проверяется условие, чтобы наибольшие усилия (изгиба­ющие моменты, продольные и поперечные силы) от расчетных нагрузок не превышали предельных возможных величин внутренних сил в обо­лочках и сжатом воздухе.

Расчетом по прогибам проверяется условие, чтобы максимальные прогибы от действия нормативных нагрузок не препятствовали нор­мальной эксплуатации конструкции.

Сохранение положительной кривизны пневматических конструкций всех типов обеспечивается соблюдением условия, чтобы интенсивность максимального давления расчетных нагрузок не превышала величины внутреннего давления.

Расчетом пневмоэлементов пневмокаркасных конструкций по склад­кообразованию (при недопустимости складок) проверяется условие, что­бы растягивающие напряжения от действия нормативных нагрузок ни в одной точке оболочек не снизились до нуля.

Величина внутреннего давления воздуха или другого газа в пнев­матических конструкциях назначается минимальной, при которой удов­летворяются все условия расчета по предельным состояниям.

Воздухоопорные пневмооболочки сферической и цилиндрической формы можно рассчитывать по проектным размерам без учета измене­ния формы в результате деформаций материалов.

Расчетные формулы. Величина внутреннего давления рд, в помеще­ниях, перекрытых воздухоопорными пневмооболочками, определяется из услоНия сохранения положительной кривизны, по максимальному давлению ветра <7+ согласно формуле

Рд><7+. (5-128)

Наибольшая допускаемая величина снеговой нагрузки рсн на воз­духоопорные пневмооболочки определяется из условия сохранения по­ложительной кривизны по формуле

Рсн < /V (5Л29)

Воздухоопорные пневмооболочки сферической формы и сферичес­кие части оболочек цилиндрической формы с радиусом г рассчитывают­ся по прочности горизонтальных сечений на комбинацию внутреннего давления рд и максимального ветрового отсоса QB по формуле

<т = (рд + <7в)-у <Яо, Ry. (5.130)

По прочности вертикальных сечений данные пневмооболочки рас­считываются на комбинацию внутреннего давления /?д, максимального ветрового отсоса QB и симметричной снеговой нагрузки рсн на верхней части покрытия по формуле

^ = (Рд + 9в+Рсн)-~</?0. Яу, (5.131)

Воздухоопорные пневмооболочки цилиндрической формы с торца­ми любой формы рассчитываются по прочности сечений, параллельных образующей, на комбинацию внутреннего давления рд и максимального ветрового отсоса QB по формуле

= (рд + Чв) г < Яо, Ry (5.132)

18 а. Б. Губенко 265

Цилиндрические пневмооболочки со сферическими торцами рас­считываются по прочности сечений, перпендикулярных образующей, на комбинацию внутреннего давления рд, максимального ветрового отсо­са <7~в и симметричной снеговой нагрузки на части покрытия рси по фор­муле (5.129). Такие же оболочки с плоскими и цилиндрическими тор­цами рассчитываются на комбинацию внутреннего давления рд и мак­симального ветрового отсоса qB по формуле (5.128).

Расчет пневмоэлементов пневмокаркасных конструкций следует производить с учетом напряжений в оболочках в результате прогибов от нагрузок и с учетом изменения размеров их сечений (радиуса г) в результате деформаций оболочек от действия внутреннего давления рд.

Пневматические балки с радиусом сечения г рассчитываются по прочности сечений, параллельных образующей, на действие внутренне­го давления рА при изгибе по формуле

А = рдг< Rot Ry. (5.133)

По прочности сечений, перпендикулярных образующей, пневмобал - ки рассчитываются по формуле

(5.134)

Пневматические балки рассчитываются по устойчивости на дейст­вие изгибающего момента М от расчетных нагрузок по формуле[57]

М=Р(5135)

4

Пневматические балки рассчитываются по складкообразованию по формуле

? м = рдяг^ (513б)

Пневматические центрально сжатые стойки с радиусом сечения г рассчитываются по прочности сечений, параллельных образующей, на внутреннее давление рл по формуле (5.132), а по прочности сечений, перпендикулярных образующей, по формуле

O = *f<R0, Ry. (5.137)

Пневматические стойки рассчитываются по устойчивости на дейст­вие центрально сжимающей силы N от расчетных нагрузок по формуле

ЛГ<рдяг2фс. (5.138)

Коэффициент продольного изгиба фс для шарнирно опертых пнев­матических стоек принимается в зависимости от гибкости X, равной от­ношению длины I к радиусу сечения г, и от внутреннего давления /?д по табл. 33.

Пневматические сжато-изогнутые стойки и арки с радиусом сече­ния г рассчитываются по прочности сечений, параллельных образующей, по формуле (5.132), а по прочности сечений, перпендикулярных образу­ющей, по формуле (5.133).

Сжато-изогнутые пневмостойки и пневмоарки рассчитываются по устойчивости на действие наибольших изгибающих моментов [58] и про­дольных сил N от расчетных нагрузок по формуле

М+Ц(5.139)

Сжато-изогнутые пневмостойки и пневмоарки рассчитываются по складкообразованию по формуле

(5.140)

Клеешитые и шитые соединения воздухонепроницаемых тканей и тканевых оболочек пневматических конструкций рассчитываются по прочности по тем же формулам, что и цельные участки, с введением в значения расчетных сопротивлений коэффициента ослабления сечения— 0,85.

Прочность анкерного крепления оболочки к основанию должна удовлетворять формуле

Qa < Qp, (5.141)

Где Q§ — усилие, приходящееся на один анкер;

Qp — расчетное сопротивление анкера, определяемое в соответст­вии с СНиП П-Б.1-62 и «Указаниями по расчету глубины за­ложения анкерного фундамента», 1965 г.