Железобетон

ПОКРЫТИЯ с ПРИМЕНЕНИЕМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И ПРИЗМАТИЧЕСКИХ СКЛАДОК

Покрытия с применением цилиндрических оболочек (см. рис. XlV. l.fl) образуются из тонких плит, изогну­тых по цилиндрической поверхности, бортовых элемен­тов и торцовых диафрагм. Покрытие в целом поддержи­вается по углам колоннами.

Основные параметры оболочки (рис. XIV.3, а): — пролет (расстояние между осями диафрагм); /2—длина

А) б) в, I

Поперечное

Рис. XIV.3. Типы цилиндрических оболочек

А — однопролетная; б — многопролетная; в — многоволновая

Волны (расстояние между бортовыми элементами); f— стрела подъема.

Очертание плиты оболочки в поперечном сечении мо­жет быть круговым, эллиптическим, параболическим и т. п.; благодаря простоте изготовления чаще применя­ют круговое очертание.

Оболочки бывают (рис. XIV.3) однопролетными, если вдоль прямолинейной образующей оболочка опирается на две диафрагмы, и многопролетными, если оболочка? поддерживается более чем двумя диафрагмами; одновол - новыми и многоволновыми, состоящими из нескольких

Рис. XI V.4. Покрытие с миоговолиовыми цилиндрическими оболоч­ками (корпус Института водоснабжения Технологической высшей школы в г. Дармштадте; монолитные конструкции)

Одноволновых оболочек; гладкими и усиленными реб­рами.

Напряженно-деформированное состояние оболочки за­висит от соотношения размеров U и h. При /і//2> 1 обо­лочки условно называют длинными; при U! h<—корот­кими.

Полная высота покрытия без предварительного на­пряжения hu включая высоту бортового элемента A2, со­ставляет обычно не менее ('/is—'/ю) 'ь в предваритель - яо-напряженных она может быть меньше. В зависимости От длины волны hi принимают не менее Толщину Йлиты монолитных оболочек А принимают ('/гоо—' 1/зоо)'2, но не менее 5 см; толщину плиты сборных реб­ристых оболочек — не менее 3 см (по условиям изготов­ления). Расстояние между поперечными ребрами реко­мендуется принимать не более 7 Y Ryh во избежание по­тери местной устойчивости.

Е},.На рис. XIV.4 показано (для примера) осуществлен­ное пространственное покрытие с применением многовол - ярвых цилиндрических оболочек.

1. Длинные оболочки

I* Длинная цилиндрическая оболочка под действием на - ірузкн от собственного веса и снега деформируется при

Определенных условиях подобно балке пролетом /і с ф гурным поперечным сечением высотой hu включая

Товые элементы (см. рис. XIV.3), шириной, равной длине ВОЛНЫ /2; В нижних частях поперечного сечения оболочки1 возникает растяжение, в верхней — сжатие. • • Бортовые элементы предназначены для повышения прочностных и жесткостных характеристик поперечного сечения покрытия, размещения основной рабочей растя­нутой арматуры конструкции, а также для укрепления прямолинейных краев цилиндрических оболочек при дей­ствии местных нагрузок. Форма и размеры бортовых эле­ментов определяются конструктчвным решением покры­тия и его расчетом.

Монолитные оболочки обычно делают гладкими. При наличии подвесных сосредоточенных грузов оболочку снабжают промежуточными поперечными ребрами. Сборные оболочки, как правило, устраивают с продоль­ными и поперечными ребрами для усиления сборных эле­ментов на период изготовления, перевозки и монтажа.

В качестве диафрагм применяют сплошные балки, фермы, арки с затяжками (рис. XIV.5). Для обеспечения естественного освещения и аэрации помещений цилин­дрические оболочки могут быть шедового типа (рис. XIV.6,а) или с проемами в вершине (рис. XIV.6,б).

Проемы окаймляют продольными ребрами при боль­шой длине раскрепляют распорками.

По расчету цилиндрических оболочек имеется обшир-; ная литература, в создании которой главную роль сыгра­ли советские ученые и прежде всего В. 3. Власов, дея­тельность которого в этом направлении началась в 1933г. На стадии определения конструктивного решения приме­няют упрощенные способы расчета. При определенных условиях: покрытие в целом оперто по углам, нагрузка равномерно распределенная, отношение размеров в пла­не /і//2>3 (для промежуточных волн іі/і2^2), покрытия можно приближенно рассчитывать на прочность, жест­кость и трещиностойкость как балки корытообразного профиля (см. рис. XIV.3). Прочность рассчитывают по стадии предельного равновесия при расчетных нагруз­ках, жесткость и трещиностойкость — при нормативных нагрузках. Односторонняя равномерно распределенная снеговая нагрузка, не превышающая 'Д полной симмет­ричной нагрузки, может быть заменена в расчете сим­метричной нагрузкой той же интенсивности. Легкую под-

Рис. XIV.5. Типы диафрагм

А — сплошная балка; б — арка с затяжкой; в —ферма; г — рама

Рис. X1V.6. Оболочки со световыми проемами

А — шедовая; б—цилиндрическая; 1—продольное ребро; 2 — стой­ка в плоскости остекления; 3 — распорка

7

Рис. XIV.7. Расчетные схемы миоговолиовой оболочки

/—крайняя полуволна; 2 — промежуточная волна

Рижную нагрузку от тельферов грузоподъемностью до 1 т, Подвешенных к бортовым элементам, при расчете можно рассматривать как симметричную, приложенную одно­временно к обоим бортовым элементам. І В остальных случаях длинные оболочки рассчитыва-

М

I

ІА

Л'. ! Р,

Ют как упругие пространственно деформируемые сис­темы.

Крайние полуволны многоволновых оболочек с борто­выми элементами, не подкрепленными в пролете, приб­лиженно можно рассчитывать в составе симметричной одноволновой оболочки, а промежуточные волны так же, как одноволновые, но с учетом закрепления продольных краев от смещения в горизонтальном поперечном направ­лении (рис. XIV.7).

■А-А

Эпюра моментов.

Рис. XIV.8. Расчетная схема многопролетной оболочки Оеь симметрии

Рис. XIV.9. К расчету цилиндрической оболочки по стадии предель­ного равновесия как железобетонной балки

Для многопролетной оболочки, нагруженной равно-" мерно распределенной нагрузкой (рис. XIV.8), достаточ* но рассчитать однопролетную шарнирно опертую оболоч»
w йролетом /о, равным расстоянию от крайней диафраг - p|l до нулевой точки на эпюре моментов соответствую - рей многопролетной балки, и затем изменение вдоль Іролочки внутренних сил и моментов принять согласно Изменению ординат в эпюре моментов указанной много - вролетной балки.

* Рассмотрим приближенный расчет прочности длинной цилиндрической оболочки кругового симметричного про­филя на действие вертикальной симметричной нагрузки рэ стадии предельного равновесия как железобетонной Цалки1. На рис. XIV.9 показана схема расчетного напря­женного состояния в поперечном сечении оболочки (As— родная площадь сечения растянутой арматуры; 9і— по - рюина центрального угла дуги оболочки; 9С — половина Центрального угла дуги сжатой зоны; а0— расстояние от равнодействующей усилий в растянутой арматуре до дантра кривизны круговой части сечения оболочки; ft, Sty — толщина и радиус цилиндрической части оболочки; 101— расстояние от равнодействующей усилий в растяну­той арматуре до верха бортового элемента.

Условие прочности при моментах внутренних сил, Действующих в сечении оболочки, относительно центра круговой части сечения

M<0,8(2RbhRlslaQc-a0R3A3), (XIV.6)

S где М — момент внешних сия, вычисленный как в балке относительно той же точки; 0,8 — опытный коэффициент условия работы.

Положение границы сжатой зоны можно определить £3 уравнения

2RbQcRyh = RsAs. (XIV.7)

При проверке прочности из уравнения (XIV.7) опре­деляют 6с и подставляют в уравнение (XIV.6). При под­боре арматуры оба выражения объединяются в одно:

SinQc-a0Qc/Ry-M/l, WbhRl=0. (XIV.8)

Его можно решить методом последовательного при­ближения, первоначально приняв sin9c«9c, после чего ИЗ равенства (XIV.7) вычислить сечение арматуры As.

Касательные усилия в оболочке достигают наиболь-

' Я«стернак П. Л. и др. Железобетонные конструкции. Специальный ЙИГрс. М., Госстройиздат, 1961.

А — поперечная полоса оболочки единичной длины с действующими на ней касательными силами; б — часть поперечной полосы оболочки с действующими па нее нагрузкой, силами и моментом; в — очерта­ние эпюры изгибающих. моментов, действующих в направлении волны

Шего значення на опоре; их находят по формуле сопро­тивления материалов

Т/г = QS/I, (XIV.")

Где Q — поперечная сила в опорном сечении оболочки, вычисленная как для балки; т — касательные напряжения п оболочке.

A) q

I II І І ІТТТП

I4

Рис. XIV.10. К расчету длинной цилиндрической оболочки в направ­лении волны

A-A

Для определения изгибающих моментов Ми, действу­ющих вдоль волны, нз оболочки нужно выделить попе­речную полосу единичной длины (рис. XIV.10, а). Она находится под действием внешней вертикальной нагруз­ки q, приложенной по поверхности, н касательных сил тh и xh^rЛт/і, действующих по плоскостям сечении, огра­ничивающих полосу. Нагрузка q, разность касательных сил AXh и величины Ми, Qy, Nu (рнс. XIV. 10, б) па выдс-

Црнной полосе находятся в равновесии. Следовательно, |згибающий момент Му в любом сечении выделенной по­лосы определяется как сумма моментов от нагрузки q и |силий ДтА относительно переменной оси а—а рассмат­риваемого сечения (см. рис. XIV.10,б).

Эпюра моментов Му показана на рис. XIV.10, в.

Внутренние усилия в длинной цилиндрической обо­лочке (рис. XIV.11) как в упругой пространственной сис­теме можно с небольшим приближением определить по безмоментному напряженному состоянию. При пологой цилиндрической оболочке можно использовать уравнение (XIV.1), в котором нужно принять kx=0. Получим

Ky=/Ry, kXy = 0; D = 0; d2q>IM = —qRv. (XIV.10)

Положим, что оболочка, загруженная нагрузкой q, на уровне верха бортовых элементов и диафрагм не мо­жет деформироваться вдоль сторон контура (состояние І). В этом случае функция напряжений <р (в первом при­ближении) может быть взята в виде

Ф' =(l/60) (qRy/a2 б4) (*4 - 6х2 а2 + 5а4) (у4 - 6у2 Ъг + 5б4),

(XIV. И)

И усилия N, Nu определяются выражениями N = д!ду = (1/5) (qRy/d2 б4) (х* — б*2 с? + 5а4) (у2 — б2); (XIV. 12) Nv = - д/дхду = - (4/15) (qRy/a2 Ь4) (*3 - 3ха2) {у3 - ЗуЬ2).

(XIV. 13)

Эпюра Nlx для сечения х=0 показана на рис. XIV. 11 , о.. Значения ординат усилий N^ и Ny в отдель­ных точках равны:

Nl^-qRyia/bf;

N[a= (4/3) qRy{a2/bh2}-,

(XIV. 14)

Nu (x = а; у = б) = S»,5 = - (16/15) qRv (alb).

Отделим оболочку от бортовых элементов (состояние II); в оболочке напряженное состояние не изменится, а в бортовых элементах под действием касательных усилий S =—SJo0, развивающихся по линиям контакта с обо­лочкой, при этом возникнут новые продольные усилия. Они на уровне верха и низа бортовых элементов равны.(рис. XIV. 11,6) :

Рис. XIV. ll. К расчету длиииой цилиндрической оболочки как прост­ранственной системы

SD 0

А — оболочка на деформируемом контуре под действием нагрузки q; б — усилия Nx при отделении бортовых элементов от оболочки; в — усилия Nx под действием дополнительных касательных сил па контакту оболочки с бортовыми элементами; г — усилия Nx под дей­ствием нагрузки, приложенной к бортовым элементам; д*- суммар­ная эпюра усилий Nx

== - (1/2) Л^з = - (4/3) qRy [a*MJ.

Действительный уровень нулевых значений Nx не сов­падает с верхней гранью бортовых элементов; с его из - ' Ёнением связано наличие дополнительных касательных Цсилий S0 между оболочкой и бортовыми элементами. Усматривая их как загружение (состояние III), примем ►ункцию напряжений в виде

Iі» = - So (3,372а8 6s) (хв - 3*V + 3xV - ав) (у* - </V),(XIV. !6) ще So — фиксированное значение при х=0,5а (см. рис. XIV.11, в).

Выражения для внутренних усилий '

Г^ДГ™ = faldy1 = - (S02/3,372а» б3) (*' - З*4 а® + 3** а4 - а8) X

Х(6у*-Ь?); (XIV. 17)

А^у = - д/дхду = + (S012/3,372o5 Ь3) (х8 - 2х'аг + ха<) (2ys-yb*).

(XIV. 18)

Эпюры Nlxli для сечения О приведены на рис. XIV.11, в; значения ординат в отдельных точках:

/V"i = —O,593S0 {a/b)i N™ = 2,97 S0{a/b);

(XIV. 19)

— 2,37S0(a/Aa); Nlx\ = (1,185/1,685)

І Кроме того, необходимо учесть нагрузку, приложен - йую непосредственно к бортовым элементам, в частности рЁх собственный вес qa (состояние IV, рис. XIV.11, г). Значение усилий по граням бортового элемента

J = - V3 = (a/h2f. (XIV. 20)

Ї На линиях контакта оболочки с бортовыми элемента­ми суммарные продольные деформации (а при одинако­вых модулях упругости и суммарные продольные напря­жения) должны быть одинаковыми:

2ст°б = 2ст®; 2 {Nf/hE) = 2 [N%ldE], (XIV.21)

А — толщина оболочки; d — толщина бортового элемента.

С использованием приведенных выше выражений ра-* венство напряжений принимает вид

2,97 (S0/ft) a/b = (8/3) qRy a2/bdh2 — 2,37S0a/d! ft2 — 3q6

(XIV. 22)

Из этого уравнения находим значение So. после чего суммируем решения по всем четырем состояниям. На рис. XIV. ll, d изображена суммарная эпюра усилий Nx.

Данное решение позволяет вычислить также усилия Nxy в любом месте покрытия. Усилие Ny в длинных ци­линдрических оболочках существенного значения не имеет,

Более точные решения можно получить, если функ­цию напряжения ф в формулах (XIV. ll) (XIV. 16) взять с уточняющими членами, а также учесть образование трещин в бетоне бортовых элементов и в связи с этим из­менить в расчетных формулах жесткостную характерис­тику бортовых элементов.

Моменты вдоль волны Му можно вычислить способом, изложенным выше (см. рис. XIV.10).

Около диафрагм возникают местные моменты Мх. Уравнение (XIV.4), если принять во внимание, что:

' kx = 0; kxy = 0; ky = 1 !Ry

И Ny — EFty = E (1 • A) (dv/dy — w/Ry) « — Ehw/Ry,

Преобразуется

(54/4) efo/ах* + W = (Rl/Eh) q. (XIV.23)

Его решение (при начале координат на диафрагме), учи­тывая, что

— DcPw/dxi = Мх,

Имеет вид

Мх = С1е_ф cos ф + С2 sin Ф,- (XIV.24)

Где С і, С-2 — постоянные интегрирования;

Ф = лг/s; s = 0,76 VRyh. При шарнирном соединении оболочки с диафрагмой (в сборных конструкциях)

Мх = 0,5s2 sin Ф = 0,289 qRy Ае~ф sin ф. (XIV.25) Наибольший изгибающий момент равен (на рис. XIV. 12 показано его положительное направление)

MXiJnaX = QsW = 0,№37qRyh (XIV.26)

Мх. 'qsVlO

Рис. XIV. 12. Эпюры изгибающих моментов

І»[1]— при шарнирном (относительно моментов) опирании оболочки на диафрагму; б — прн заделке

; находится на расстоянии от диафрагмы

Дг, = яя/4 = 0,597 V^Ryh. (XIV.27)

При жестком соединении многопролетных цилиндри­ческих оболочек между собой и с промежуточной диаф­рагмой

Мх = 0,59s2е-4' (- cos ф + sin ф). (XIV.28)

Наибольший изгибающий момент находится в этом случае над промежуточной диафрагмой и равен:

Мх, тах = — 0,5<?s? = - 0,289qRyh. (XIV.29)

На рис. XIV. 12 показаны эпюры этих моментов.

Пример XIV.1. Определить (в первом приближении) продольные напряжения о* в покрытии с длинной цилиндрической оболочкой при следующих данных: /, = 2а=30 м; /2=26=18 м; ^=17,45 м; /= =2,5 м; Л=8 см; размерах бортового элемента Ла= 1,5 м; d=l5 см; нагрузка на цилиндрической части покрытия q=3670 Н/м2, а от соб­ственного веса бортового элемента <?в=5400 Н/м.

Решение. Подставляем даииые в уравнение (XIV.22):

2,97(s0 /8) 1500/900= (8/3) 0,367-1745-15002/900-15-150 —

Я — 2,37S01500/15.150 — 3-54-15002/15.1502,

Находя м, что Si—373 Н/см.

V' 457

Вычисляем напряжения, учитывая толщину конструкции; 6 то» ке / — по формулам (XIV.14) и (XIV.19):

<7*i = - qRv (alb)* (1 /А) - 0,593S0 (a/b) (1 /А) = = —0,367.1745 (1500/900)2 (1/8) — 0,593-373 (1500/900) (1/8) = = — 222 — 45 = - 267 Н/см2; в точке 2 — по формулам (XIV. 19):

°Х2 = 2,97 5o(fl/6) (1/А) = 2,97-373 (1500/900) (1/8) = 231 Н/см2; в точке 4— по формулам (XIV. 14), (XIV.15), (XIV.19) и (XIV.20): <т*4 = (1,185/1,685) So (alhzd) + 3?б (а/А2)? (1 Id) =

= (1,185/1,685) 373 (1500/150-15) + 3-54 (1500/150)? (1/15) = = 175 + 1080= 1255 Н/см2.

Результаты близки к полученным из расчета покрытия как впи­санной складчатой системы с учетом моментов вдоль волны (метод В. 3. Власова)'.

Устойчивость длинных цилиндрических оболочек в де­формированном под нагрузкой состоянии считается обес­печенной, если нормальные напряжения ox=Nx/h и ка­сательные напряжения r=Nxy/h, определенные по упру­гому состоянию конструкции, не превосходят значений соответственно

"о = V-=°'3ЈMe/№3/2. (XIV-3°)

А при сочетаниях о и т отвечают условию

Ст/<т0 + (т/т0)3 < 1. (XIV.30,а)

Значение модуля деформаций бетона Eb, aef устанав­ливается для разных видов бетона с учетом его ползуче­сти, относительной влажности окружающего воздуха, не­совершенств изготовления конструкции. Так, для тяжело­го бетона с относительной влажностью бетона выше или ниже 40 % принимают соответственно

Eb. def ~ 0,319£ь и ЕМе/ = 0,212Еь. (XIV.30,6)

Для ребристых оболочек в формулах (XIV.30) ис­пользуют условные («фиктивные») величины

Hfic = Kl21 IF ; EbJic = EbF/ahftc, (X1V.31)

Где a — расстояние между ребрами; F, f — площадь и момент инер­ции таврового сечеиня, состоящего нз ребра и полкн шириной а.

По результатам статического расчета подбирают се - щение арматуры оболочки (рис. XIV. 13). Площадь сече - Ц&я продольной растянутой арматуры типа I определяют йпри расчете как пространственной системы) по формуле

As = Zmax/Rs, (XIV.32)

Здесь Zmax— объем растягивающих усилий из эпюры Nx-

Из полученного количества /4S в покрытиях с верти­кальными бортовыми элементами, расположенными ни­же оболочки, примерно 80 % арматуры размещают в Пределах бортового элемента, из них 60 % концентриру - |от внизу.

Г В растянутой зоне оболочки, там, где растягивающие напряжения меньше Rbt, содержание продольной арма­туры должно быть не менее 0,2 % площади сечения бе­тона. •

Вдоль оболочки площадь сечения продольной армату­ры типа I можно уменьшить в соответствии с изменени­ем усилий Nx, однако до опоры должно доводиться не менее 30 %. Сокращение площади продольной арматуры дрстигается не обрывом стержней, а уменьшением их диаметра и сваркой в стыках.

Сжатую зону оболочки в продольном направлении армируют конструктивно стержнями d=5...6 мм с шагом 20—25 см, общим сечением не менее 0,2 % площади се­чения бетона. .

По наибольшим значениям ординат эпюры Му (см. рис. XIV.10, в) определяют сечения арматуры как для Плиты и укладывают стержни ее в направлении волны в соответствии со знаком эпюры.

В монолитных оболочках оба вида стержней объеди­няют в сетку типа II, которую размещают по всей обо­лочке (рис. XIV.13,а).

Вблизи диафрагм касательные усилия Nxy принимают Максимальное значение. Они вызывают главные растя­гивающие усилия, направленные под углом 45° к прямо­линейной образующей. Там, где главные растягивающие напряжения больше Rbt, они передаются на одну арма­туру, причем, если недостаточно сетки типа II, ставят до­полнительную арматуру типа III (наклонные стержни или ортогональные сетки), анкеруемую в бортовых эле­ментах и диафрагмах.

В местах примыкания оболочки к диафрагмам преду­сматривают арматуру типа IV, рассчитываемую соглас­но эпюре М* (см. рис. XIV.12).

Рис. XIV.13. Схемы армирования длинной оболочки

4в0

А — оболочка; б — армирование оболочки вблизи промежуточного бортового элемента; в—то же, над промежуточной, диафрагмой

Рис. X1V.14. Схемы передачи усилий с оболочки на диафрагму

ТипШ

ТипШ

ТипШ

1/1012 1/10І1

ТипШ (вариант)

0,613 0,6U

6)

А — балочную; б — арочную

В многоволновых оболочках около промежуточных Шртовых элементов ставят дополнительные поперечные рержни d=6...10 мм с шагом 10—20 см (рис. XIV. 13, б), рспринимающие опорные моменты Му.

В многопролетных оболочках в пределах приопорных участков длиной /3 (см. рис. XIV.8) изменение усилий щх в продольном направлении принимается пропорцио­нальным изгибающим моментам, а изменение усилий Чху — пропорциональным поперечным силам аналогич­ной неразрезной балки. Эпюру изгибающих моментов Му да длине участков /3 принимают постоянной.

Сечение продольной растянутой арматуры над проме-

Р

Уточными диафрагмами также определяют по формуле iJV.32). По поперечному сечению оболочки в средней воловине ее растянутой части эту арматуру можно рас­полагать равномерно, в боковых четвертях — в соответст­вии с треугольной эпюрой. Вдоль оболочки в каждую сто­рону от промежуточной диафрагмы арматуру доводят йюлностью на длину не менее 0,6/3 (рис. XIV.13, в), а по­ловину ее продолжают до расстояния 1,213 от промежу­точной диафрагмы (7а— см. рис. XIV.8).

На диафрагмы с оболочки передаются касательные усилия, действующие в ее срединной поверхности (рис. XIV. 14). Статический расчет диафрагм состоит в опреде­лении внутренних моментов и усилий М, N и Q от дейст­вия нагрузки Nxy с учетом конструктивных особенностей диафрагмы и ее собственного веса.

В диафрагмах-фермах усилия Nxy со срединной по­верхности оболочки переносят на ось верхнего пояса с моментом и приводят к узловым нагрузкам. Определение Продольных усилий в элементах ферм и конструирование их производят по обычным правилам.

Арочные диафрагмы с затяжками (рис. XIV.14,6) по конструкции подобны обычным аркам. Под действием усилий Nxy средняя часть арки испытывает внецентрен - ное растяжение; приопорные части испытывают внецент - ренное сжатие; затяжки растянуты.

В строительстве сборные покрытия с длинными ци­линдрическими оболочками применяли в двух вариантах разрезки на сборные элементы: в одном оболочки от бор­довых элементов не отделяли, в другом отделяли. ! В перром варианте (рис. XIV.15, а) все сборйые эле­менты объединяются в единую систему с помощью пред­варительно напрягаемой арматуры, пропускаемой в про­
дольных каналах. Однако в этом варианте сборные эле! менты имеют сложную форму; необходима высока4 точность при устройстве каналов для арматуры; монтаяі| покрытия дорог, поскольку сборку покрытия производят* на лесах.

Во втором варианте (рис. XIV.15,6) сборные элемен­ты проще, монтаж ведут без лесов (панели оболочки

Рис. XIV.15. Конструктивные схемы сборных покрытий с длинными цилиндрическими оболочками

А — оболочка монолитно соединена с бортовыми элементами; б — оболочка отделена от бортовых элементов; I — затяжка диаф­рагмы; 2 — сборная панель; 3 — арматура (предварительно напрягае­мая); 4— стыковая накладка; 5 —бортовой элемент

Укладывают на бортовые элементы, подкрепленные на ne-j риод монтажа). Однако швы между панелями и борто-? выми элементами сложны (должны быть шпоночной фор­мы для надежной передачи касательных усилий), каче­ственное их выполнение и контроль затруднительны.

В строительстве применялись и другие способы раз­резки цилиндрических оболочек на сборные элементы; так, удачные решения получены для покрытий с неболь­шим подъемом оболочек вдоль продольной оси. В зару­бежной практике широко применяют покрытия с длин­ными цилиндрическими оболочками. Их выполняют в мо­нолитном железобетоне, что в условиях индивидуальногс строительства, отсутствия производственной базы сбор' ного железобетона себя оправдывает.

2. Короткие оболочки

Цилиндрические оболочки называют короткими, есла, отношение их размеров в плане Іі/І2< (рис. XIV.16). Опытом установлены практические рекомендации па

Рнс. XlV. te. Конструктивная схема монолитной короткой цилиндриче­ской оболочки

Выделяемый

Пролет

Іv/s///////,s/s/////s/////////.

Рнс. XIV.18. Расчетная схема диафрагмы короткой оболочки

Рнс. XIV.17. Детали армирова­ния монолитных коротких обо­лочек

А — у бортовых элементов; б — над промежуточными днафраг. мами; 1—сварные каркасы; 2 — дополнительные сварные сетки

Конструированию монолитных коротких оболочек при fe=12...30M, /[=6...12м и/>(1/7)/2. Толщину плиты при - йимают по производственным условиям, без расчета, рав - Вой 5—бнем при h=6 м и 7—8 см при /і=9...12 м, при

J — цилиндрическая плита; 2 — бортовой элемент; 3 — диафрагма

If

Тт

Рис. XIV. I9. Конструктивные схемы сборных покрытий с короткими цилиндрическими оболочками

О — из ферм и кровельных плит; б —из плит КЖС; 1—сборная па­нель; 2— бортовой элемент; 3 — диафрагма-ферма

Классах бетона В20—ВЗО. Бортовой элемент назначают высотой Л2=1/іо---1/і5 'і и шириной d=0,2...0,4 ft2. Плиту армируют конструктивно сеткой из стержней 0 = 5...6 мм с шагом 10—20 см.

Рассчитывают такие оболочки упрощенным способом. В направлении k оболочку рассчитывают как балку. В однопролетной одноволновой оболочке в середине про­лета изгибающий момент

М = 0,125(?у(XIV.33) Необходимое сечение продольной растянутой армату - *

Ры

Аш = M/Rs г = (ql2) /?/4,5Д (/ + /у, (XIV.34)

Где г — плечо внутренней пары сил; как следует из вычислений и ис - ; пытанин г=0,55(ї+Нг).

Эту арматуру укладывают в бортовые элементы. Если однопролетная оболочка многоволновая, то в промежу­точных бортовых элементах сечение арматуры равно А.,, в крайних должно быть As/2. В средних пролетах мно­гопролетных оболочек сечение арматуры принимается вдвое меньшим.

Продольные стержни арматуры бортовых элементов объединяют в сварные каркасы, причем поперечную ар­матуру в них ставят конструктивно. Вблизи бортовых элементов оболочку армируют дополнительными сетками (рис. XIV.17,а). Над диафрагмами также ставят допол - „ нительную арматуру, которую заводят на длину 0,1/ь в каждую сторону от диафрагмы (рис. XIV.17,б). Допол-

Ретельную арматуру в обоих случаях принимают такой как и основную сетку.

В направлении 12 диафрагму рассчитывают во взаи­модействии с плитой оболочки (рис. XIV.18).

(XIV.35)

Испытания и расчеты показали, что в статически оп­ределимой конструкции диафрагмы (криволинейный брус с разрезанной затяжкой) под действием нагрузки пЛйта оболочки сжата и наибольшее сжатие — в вершине обо­лочки NVtmax = —qRyli (где Ry — радиус кривизны пли­ты). Вдоль волны это сжимающее усилие изменяется по закону квадратной параболы:

Ny=~Wvh y(l2~y)'ll

Из условия равновесия можно заключить, что в ди­афрагме действуют усилия того же значения, но обрат­ного направления. Поэтому в статически определимых диафрагмах внутренние усилия должны определяться по формулам:

Калькой нагрузке, относительно оси диафрагмы как в статически оп­ределимой конструкции; а — расстояние от оси диафрагмы до сре­динной поверхности оболочки.

После вычисления усилий в статически определимой диафрагме влияние затяжки учитывают обычными мето­дами расчета статически неопределимых систем; при этом части оболочек, примыкающие к диафрагме, не учи­тываются, а усилия от лишних неизвестных воспринима­ются только сечением самих диафрагм.

Сборное покрытие с применением коротких цилиндри­ческих оболочек образуется из диафрагм, кровельных ребристых панелей П-образного поперечного сечения и бортовых элементов (рис. XIV. 19, а). Швы между сбор­ными панелями должны быть заполнены бетоном и пе­рекрыты анкерными связями. Швы между панелями и диафрагмами конструируют шпоночной формы.

К достоинствам сборной конструкции относится прос­тота изготовления элементов и монтажа покрытия, а так­же высокая общая жесткость системы. Однако узел со­пряжения кровельных плит с фермами сложен.

465

Другое конструктивное решение с использованием ко-

30-943

Ротких цилиндрических оболочек реализуется в покрытии из плит типа КЖС шириной 3 м, перекрывающих проле­ты 12—24 м (рис. XIV.19,б). Плиты КЖС представляют собой пологую тонкостенную цилиндрическую оболочку с кривизной ^ продольном направлении, подкрепленную двумя продольными ребрами — диафрагмами перемен­ного сечения — и усиленную на поперечных сторонах контура. Основную предварительно напрягаемую рабо­чую арматуру размещают в ребрах. Плиты КЖС нашли широкое применение в строительстве.

3. Призматические складки

Покрытия с применением призматических складок образуются из плоских плит-граней (монолитно связан­ный по ребрам), бортовых элементов и диафрагм (рис, XIV.20, а).

Рис. XIV.20. Покрытия с призматическими складками

А — типы поперечных сечений и диафрагм; б—расчетная схема складки в направлении волны; / — складка; 2 — бортовой элемент; .

3 — шпренгельная диафрагма; 4 — балочная диафрагма

Складки различают одно - и многопролетные, одно - и з многоволновые. При расчете их в направлении k исполь - і зуют те же упрощения, что и при расчете длинных ци­линдрических оболочек.

Складчатые покрытия в направлении волны h рабо­тают на изгиб подобно многопролетным балочным пли - і там с ломаной осью (ребра считаются опорами) (рис. < XIV.20, б). Ширину граней делают до 3—3,5 м. В трех­гранных складках длина волны /2=9...12 м. Пролет

Вкладки U обычно берут больше h, высоту складки при­нимают V7-V10/1.

Грани складки армируют вдоль волны в соответствии с эпюрами изгибающих моментов подобно миогопролет - ным плитам. Продольную сжатую арматуру граней (вдоль /[) ставят конструктивно из стержней с?=5...8мм с шагом 20—25 см. Количество растянутой продольной арматуры складки определяют расчетом в направлении пролета /ь ее располагают в бортовых элементах.

В остальном покрытия с призматическими складками конструируют по указаниям для покрытий с длинными цилиндрическими оболочками.