Пространственные конструкции покрытия (оболочки, купола, своды).

Пространственные покрытия от плоскостных отличаются тем, что тонкая плита оболочки работает преимущественно на сжатие, а растягивающие усилия рационально сосредоточены в контурных элементах, причем все эти элементы работают в разных плоскостях.
Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны. Первые представляют собой цилиндрические или конические поверхности. Оболочки двоякой кривизны могут быть и оболочками вращения с криволинейной образующей (купол, гиперболический параболоид, эллипсоид вращения, поверхность тора и др.). На рис. 9.24 показаны основные формы сводов.
По структуре оболочки бывают гладкие, волнистые, ребристые и сетчатые. Они могут быть монолитными и сборными. В сборных конструкциях помимо железобетона используют асбестоцемент, металл и пластик.

Ребристыми являются те оболочки, у которых тонкая криволинейная стенка усилена ребрами. Сетчатые оболочки состоят только из ребер или из стержней, промежутки между которыми заполняют ненесущим материалом. Гладкие железобетонные оболочки выполняют всегда монолитными. Железобетонные и металлические оболочки применяют для устройства покрытий пролетом до 100 м, а иногда и более.

Рис. 9.24. Основные формы сводов:
а — гладкий свод и его опори ыс реакции, б - ребристый, в—d — сомкнутый, е — зеркальный, ж - цилиндрический, и - крестовый

Цилиндрические оболочки (рис 9.25, а, 6) опираются на торцовые и промежуточные диафрагмы, которые жестко с ними связаны и обеспечивают тем самым устойчивость всей оболочки. Бочарные оболочки (рис. 9.25. е, ж) в отличие от цилиндрических имеют продольную ось не прямолинейную, а изогнутую по кривой с выпуклостью кверху, которая чаще всего очерчена по окружности. Сферические оболочки представляют собой часть поверхности шара и чаще всего имеют форму купола, опирающегося по всему периметру или на отдельно стоящие опоры, расположенные по периметру. Они могут быть монолитными и сборными,

Рис, 9.25. Своды-оболочки: а — цилиндрическая, 6 — цилиндрическая многоводно пая, в — сплошная диафрагма жесткости, г — рамная диафрагма, д — арочная диафрагма, е, ж — бочарный свод-оболочка» и - схема монтажа. бочарного свода, к — сетчатые оболочки, 1 — оболочка, 2 — диафрагма жесткости, 3 — ребро жесткости, 4 — подвески, 5 — затяжки

Складки и шатры — пространственные покрытия, образованные плоскими взаимно пересекающимися элементами (рис. 9.26). Складки обычно состоят из ряда повторяющихся в определенном порядке поперек пролета элементов, опирающихся по краям на диафрагмы жест-кости. Шатры перекрывают прямоугольное в плане пространство смыкающимися кверху с четырех сторон плоскостями.

Рис. 9.26. Складки и шатры:
а — складка пилообразная,, б— то же, трапециевидного профиля, в —то же, из однотипных треугольных плоскостей; г — шатер на прямоугольном основании с плоским верхом, д — складка сложного профиля, « — многогранный складчатый свод, ж — складка-тапитель, и — четырехгранный шатер, к — многогранный шатер, а — складчатый купол, м — сборная складка призматического типа, н — сборная стяжка с затяжками

Купола - распорные системы, имеющие в своем составе, как правило, три основных конструктивных элемента: нижний опорный контур, оболочку, верхний опорный контур (рис. 6.1).

 

Рис. 6.1. Конструктивная схема купола:

 

1 - верхний опорный контур;

2 - оболочка;

3 - нижний опорный контур

 

основные типологии металлических куполов:

а) по конструкции:

ребристые,

ребристо-кольцевые,

ребристо-кольцевые со связями,

сетчатые,

пластинчатые;

б) по форме (рис. 6.2):

сферические,

эллиптические,

стрельчатые,

зонтичные и другой формы;
Рис. 6.2. Формы куполов:
а - план сферического купола; б - поперечный разрез сферического купола;

в - план эллиптического купола; г - поперечный разрез эллиптического купола;

д - стрельчатый купол; е - план зонтичного купола; ж - вид зонтичного купола

 

в) по стреле подъема (рис. 6.3): подъемистые (высокие) купола, при стреле подъема 1/2... 1/5 диаметра и пологие, при высоте подъема 1/5 диаметра.

 

Рис. 6.3. Геометрические параметры купола:
D - диаметр; f - высота подъема

 

 

Ребристые купола (рис. 6.4) состоят из отдельных плоских ребер.При прямолинейных ребрах образуются пирамидальные или конические купола. Верхние пояса ребер составляют поверхность купола, в его вершине они примыкают к верхнему кольцу. Иногда при частом расположении ребер или устройстве на вершине купола фонаря кольцо получается значительных размеров; тогда в целях повышения жесткости и устойчивости его скрепляют внутренними распорками по крайней мере в двух диаметральных плоскостях. Ребристые купола являются распорной системой.

Распор может быть воспринят конструкцией фундаментов, стен или специальным опорным кольцом. Опорное кольцо проектируют в плане изогнутым по окружности или в виде многогранника с жестким или шарнирным сопряжением в углах. Между ребрами укладывают настилы или создают мембранное покрытие.

Ребристо-кольцевые купола (рис. 6.5). Устройство и включение в работу конструкции кольцевых прогонов приводит к созданию ребристо-кольцевой схемы. Последние могут быть использованы как затяжки купола. В этом случае кольца не только работают на местный изгиб от нагрузок кровли, но и воспринимают нормальные усилия от ребер купола, а в случае жесткого сопряжения колец с ребрами - и изгибающие моменты.

Ребристо-кольцевые купола со связями (рис. 6.6) представляют собой дальнейшее увеличение связности системы, пространственности работы, путем введения в конструкцию раскосов между ребрами.

Сетчатые купола образуются, если в ребристо-кольцевом куполе со связями увеличивать связность системы вплоть до образования крестовых связей в каждой ячейке купола, именно такую конструкцию представляет купол Шведлера (рис. 6.7), являющийся одним из первых сетчатых куполов. Возможно и другое определение

сетчатого купола, как многогранника, вписанного в сферическую или другую поверхность вращения и состоящего
Рис. 6.7. Сетчатый купол Шведлера

из одно или двух слоев конструктивных элементов, образующих треугольную, ромбовидную, трапецевидную, пяти- и шестиугольную сетку. Сетчатые купола обычно имеют только нижнее опорное кольцо. Сетчатые купола являются наиболее экономичными по расходу материала вследствие пространственной работы каркаса и равномерности распределения материала по поверхности оболочки.

Пластинчатые купола собирают из металлических пластин (панелей), которые имеют выштампованные ребра жесткости, связанные между собой по контуру сваркой или узловыми соединениями.

Своды

Сводом называется пространственная конструкция с постоянным криволи­нейным профилем и прямолинейными образующими. Две из них (как правило, краевые) служат его опорами. Свод может быть очерчен любой выпуклой кри­вой —- дутой окружности, параболой, цепной линией и др. Своды призматиче­ского (полигонального) очертания состоят из прямолинейных участков, вписан­ных в соответствующую кривую. По продольным краям (вдоль образующей) своды могут опираться на стены, колонны, рамы или фундаменты. Характер ста» тической работы свода аналогичен арке. Распор должен быть воспринят либо опорами (стенами, ленточными фундаментами и т. п.), либо затяжками.

 

Рис. 6.5, Основные типы сводов: а — гладкий; б- волнистый; в, г — складчатый

 

По форме поперечного сечения своды делятся на цилиндрические (с прямо­линейной образующей поверхности), складчатые и волнистые (рис. 6.5),

 

Рис. 6.6. Поперечные сечения сводов:

а, б — складчатые; в — шедовые: г, д, е — криволинейные

 

Придание сечению сводов складчатого (треугольного, трапециевидного) или волнисто­го очертания повышает жесткость и несущую способность покрытия.

Цилиндрические гладкие своды сплошного сечения, которые в прошлом воз­водили из камня или кирпича, теперь встречаются редко. Чаще всего их проек­тируют железобетонными сборными. Складчатые и волнистые своды выполня­ются из железобетона, армоцемента и пластмасс. Эти покрытия являются, как правило, многоскладчатыми или многоволновыми с малыми размерами складок (волн) по сравнению с длиной пролета: Ifb > 4, (рис. 6.6). Сводчатые покрытия проектируют для прямоугольных в плане одно - и многопролетных зданий. По статической работе и конструктивному решению своды, как и арки, бывают двухшарнирными, трехшарнирными и бесшарнир

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: