3.6. Кругло-сітчасті куполи з замкненим склепінь

Конструкцій кругло-сітчастих замкнених склепінь. Купола з замкненими склепіннями утворюється в плані правильних багатокутник і складається з однакових секторів (рис. IX.36 і IX. 37), що є частиною циліндричного склепіння. Суміжні сектори зімкнутого склепіння з’єднаються між собою спеціальними ребрами, називаються гуртами. Крок сітки с , з ψ кутом між косяками й кут 𝛂 між нижніми ребрами косяків і утворює склепіння яке приймають з такими ж характеристиками , як у циліндрично кругло-сітчасті склепіннях.

Рис ІХ.36. Замкнуте сітчасте склепіння над станцією технічного обслуговування в м. Москва.

Косяки, прикладені до гуртам, з’єднані з ними «за місцем». Гурт має еліптичних вид f≤L_c/5, який при може бути практично замінено еліпсами , побудованої за трьома точками - одна посередині і дві по кінцях гурта. Для покриття , особливо де косяки сітки клеєфанерні , доцільно гурти робити також клеєними - або з стандартних косяків, як круглої арки, або з пакета гнутих дощок, як клеєні арки.

Нижнє розпірне кільце, що має вид правильного багатокутника, може бути зі сталі або залізобетонними або метало дерев’яним з горизонтальних шпренгельних ферм, де згинальний момент сприймається дерев’яним поясом, а замкнута багатокутна схема металевих шпренгелів сприймає розтягуючі зусилля від розпору. Верхнє стиснуте кільце решітки вирішують зазвичай за принципом багатошарової круглої арки.

Рис ІХ.37. Схематичний план і розріз сітчастого замкнутого склепіння зі стандартними косяками.

Представляє інтерес різновиду зімкнутого сітчастого склепіння, розробленого в США для прольоту 257 м (рис. ІХ.38). Проект цього зводу передбачає використовування його для покриття стадіонів у містах Портленді, Філадельфії, Детройті та Новому Орлеані. Стріла підйому цього покриття 76 м. Гурти клеєфанерні змінного коробчастого перетину. Максимальна висота перерізу 334 см. Верхній пояс являє собою пакет шириною 91 см, а нижній пояс складається з двох пакетів шириною по 36 см. Висота поясів однакова і дорівнює 61 см. Стійкість стінок гурту, зроблена з фанери товщиною 76 мм, забезпечується зсередини ребрам жорсткість. Нижнє розпірне кільце порожнисте клеєне. Усередині кільця проходять попередньо напружені сталеві троси. Ромбічна сітка між гуртами зроблена з клеєних косяків. По сітці вкладені клеєфанерні панелі, які мають розмірність і форми, що відповідають ромбовидним отворам. Покрівля - з листів алюмінієвого сплаву. Це купольне покриття було прийнято для будівництва, як саме економічне в порівнянні з варіантами з інших будівельних матеріалів.

Розрахунок кругло сітчастих куполів з замкнутих склепінь. Окремі сектори кругло сітчастих куполів з замкнутими склепіннями працюють як склепіння , оперте на три сторони. Чим більше секторів в зімкнутому склепінні , тим ближча його робота до роботи куполів обертання. Наближений розрахунок замкнутих склепінь зазвичай роблять за безмоментній теорії розрахунку куполів кручення. Перетворюючи формулу (IX.1) з урахуванням поверхності гранчастого купола, отримаємо меридіональне зусилля Т₁ від власної ваги купола на 1 м горизонтального перерізу

(IX. 19)

де - довжина дуги, стягуючого кут φ (рис. IX.39).

Меридіональні зусилля від снігового навантаження і кільцеві зусилля від власної ваги і снігу визначають за відповідними формулами для сферичних куполів-оболонок. Меридіональні зусилля стиснення Т₁ і кільцеве зусилля стиснення сприймаються

Рис ІХ.38. Проект перекриття стадіону діаметром 257м. розробленого для чотирьох країн США.

косяками сітки, а кільцеве зусилля розтягу - кільцевим настилом. Зусилля N₁ (рис. IX.40), що доводиться на один косяк, знаходять за формулою

; (IX. 20)

де - сумарне меридіональне зусилля на 1 м. зведеного склепіння в перетині з кутом φ; сумарне кільцеве зусилля па 1 м дуги поперечного перерізу склепіння при куті φ ; с - крок косяків сітки уздовж твірної циліндра; - крок косяків сітки уздовж дуги поперечного перерізу циліндра.

Якщо в розглянутому вузлі Т₂ є зусиллям розтягування, то останній член в формулі для N₁ відпадає; саме ж зусилля Т₂ має бути сприйнято кільцевим настилом.

Перетин косяків зазвичай підбирають з умови змиття торцями набігаючих косяків бокових граней наскрізного косяка за формулою

N₁/F_нт ≤R_см90

де F_нт - площа нетто нормального перетину косяка в торці для металевого варіанта; для варіанту з вузловим з'єднанням на шипах з неї площі вираховують площа нормального перетину шини; висота косяка посередині його довжини h_к не повинна бути меншою 1/150L_c.

Крім того, уздовж твірної склепіння в секторі перевіряють окремі смуги на поздовжній вигин під дією сил стиснення Т₂. Розрахункову смугу склепіння приймають рівною за шириною (див. рис. ІХ.39), а по довжині – відстані між осями суміжних гуртів на рівні, відповідному положенні поздовжньої осі розрахункової полоси.

Довжину а_n визначають за формулою:

Рис ІХ.39. Розрахункова схема одного сектора сітчастого замкнутого склепіння.

a_n = 2R_c sinφ tg𝛂₁ , де φ - центральний кут, що відповідає положенню осьової лінії a_n; 𝛂₁- половина центрального кута сектора в плані.

Положення розрахункової полоси встановлюють підкладка-ром. Напруга в косяках з урахуванням поздовжнього вигину перевіряють за формулою

де - коефіцієнт поздовжнього вигину.

Наведена гнучкість розрахункової полоси а_n 𝜆=3.5 а_n /h_к.

Рис ІХ.40. Сітчаста схема розкладання сил в типовому вузловому сітчастому куполі.

Перетин розтягнутого кільцевого настилу підбирають алогічно підбору перетину куполів-оболонок. Кільцеві розтягуючі зусилля між різними секторами передаються за допомогою гуртів. Прикріплення кільцевого настилу до гуртів перевіряють на відповідне зусилля в кільцевому настилі. З'єднання косяків з настінному

брусом і гуртом перевіряють на зминання від зусилля косяків. У стислій зоні кільцеві зусиль при симетричній навантаженні кільцевий настил сприймає тільки місцеве навантаження в прольоті між косяками. При несиметричного навантаження незмінюваність сітки забезпечується кільцевим настилом, який сприймає при цьому повздовжньому розпір в кожному секторі склепіння, визначається на одиницю довжини дуги поперечного перерізу склепіння за формулою

≈ (ІХ.21)

Прикріплення кільцевого настилу до гурту провіряють також на зусилля , за аналогією з кругло-сітчастим склепіннями. У розтягнутій зоні прикріплення кільцевого настилу до гуртам перевіряють на сумарне зусилля А_n і Т₂.

Нижнє опорне кільце (багатокутні в плані) розраховують на розтяг і вигин в горизонтальному напрямків від розпору склепіння за наявності суцільних вертикальних опорних і на косий вигинів при обпиранні кільця в окремі точки (співпадаючих зазвичай з положенням гуртів). Розтяжне зусилля в багатокутної кільці (див. рис. IX.39).

N_p =0,5T₁cosφ₀Bctg𝛂₁. (IX.22)

Верхнє стиснуте кільце при багатокутному плані розраховують на зусиллям стиску ,за формулою

N_с =0,5T₁cosφ₁ а₁ctg𝛂₁. (IX .23)

де а₁ - сторона верхнього багатокутника кільця.

При круговому контурі верхнє кільце розраховують так само, як в куполах-оболонках.

Вузлові болти в конструкцій сітчастого купола з вузлами на болтах розраховують аналогічно кругло-сітчастому зводам на зусилля

N_б=N₁ctgψ (IX .24)

Якщо необхідно, щоб замкнуте склепіння сприймало в умовах експлуатації зосереджене навантаження, їх потрібно завжди передають на гурт, який при цьому розраховують як плоскі тришарнірні арки. Так само розраховують грунт, якщо при монтажі до них підвішують підмостки або інші монтажні пристосування.

Зведення кругло-сітчастих замкнутих склепінь. При складанні замкнутих склепінь в якості монтажних елементів часто використовуються посилені гурти. Збірку склепіння ведуть в такій послідовності. Спочатку встановлюють і закріплюють нижнє опорне кільце і центральну вежу, на яку вкладають верхнє кільце. Після чого ставлять підсилення грунту склепінням, які рекомендується піднімати і встановлювати спареними для додання їм просторової жорсткості. Гурт розкріплюють монтажними дощатими розкосами, потім до них підвішують невеликі підмостки у межах одного сектора або навіть частини його.

Склепіння збирають секторами. Доцільно збирати одночасно два різних сектора. Переходячи до складання наступних секторів, попередньо переносять і закріплюють підвісне риштування. В іншому збірка аналогічна збірці кругло-сітчастих склепінь. Може бути й інший спосіб зведення замкнутих сітчастих склепінь. Спочатку збирають внизу всі основні елементи (гурт, косяки, сітки і опорні бруси) віддільних секторів, а потім їх піднімають і встановлюють на місце. При цьому з’єднані один до одного сектори утворюють спарені гуртам, що має бути враховано при їх розрахунку і конструюванні.