96.Структурные стержневые покрытия: конструктивные и геометрические схемы, типы сечений стержней и узловых сопряжений.

В строительстве получили распространение сетчатые системы регулярного строения, называемые структурными конструкциями или просто структурами.

Структурные конструкции применяются главным образом в виде плоских покрытий большепролетных общественных и производственных зданий. Плоские структуры представляют собой конструкции, образованные из различных систем перекрестных ферм. Достоинства: -экономия материала;-арх. выразительность; -небольшая строит. Высота 1/20..1/30; -значительная жесткость; -возможность подвески кранов; -повышенная надежность; Недостатки: -трудоемкость изготовления и сборки; -отступление от принципов концентрации материалов; -запыленность конструкции.

Существенным для весовых показателей является тип сечения конструктивного элемента (стержня) структуры. Применение трубчатого стержня может дать до 25% экономии стали по сравнению со стержнем из прокатного уголка. Стержни могут быть из штампованных профилей. Оптимальный угол наклона раскосов из условия наименьшего веса равен 45*. Применение в структурах низколегированных и высокопрочных сталей обычно становится рациональным при пролетах более 40 м. При проектировании структур наиболее сложным конструктивным вопросом является решение пространственного сопряжения стержней. Этот узел в основном определяет трудоемкость конструкций. Для трубчатых стержней чаще применяется узел сопряжения с шаровой вставкой различных конструктивных решений. Разработана конструкция с 1 болтом, закрепляющим сплющенные концы трубчатых стержней в цилиндрическом сердечнике с прорезями или стягивающим сплющенные концы стержней при помощи 2 специальных шайб. Наиболее распространенным является соединение стержней с узловым сердечником на специальных винтах.

Методы расчета: -с использованием ЭВМ; -расчет структуры как сплошной плиты; -по приближенным формулам; -исследование структур на моделях.

97Купольные сооружения, их типы, основные элементы, особенности работы и расчета

Конструкции куполов бывают 3 видов: ребристые, ребристо-кольцевые и сетчатые.

Конструкции ребристых куполов состоят из отдельных плоских или пространственных ребер, расположенных в радиальном направлении и связанных между собой прогонами. Верхние пояса ребер образуют поверхность купола, обычно сферическую. Несущая конструкция купола может поддерживать кровлю, выполненную в виде спец. надстройки; тогда она может иметь более простое очертание. Ребра купола могут быть сквозными в виде легких ферм или сплошного сечения. Ребра сплошного сечения тяжелее, но более просты в изготовлении. В вершине купола располагается кольцо, к которому примыкают ребра купола. Кольцо следует проектировать жестким, принимая во внимание его работу на сжатие, изгиб и кручение. Ребристые купола явл. распорными системами. Распор может быть воспринят конструкцией стен или специальным опорным кольцом (мет или ж/б). Опорное кольцо может иметь в плане форму окружности или многоугольника с жесткими или шарнирными сопряжениями в углах. Круглое кольцо проектируют при частом расположении ребер. Между ребрами укладывают кольцевые прогоны, на которые опирается кровельный настил. Кольцевые прогоны обеспечивают общую устойчивость ребер купола из их плоскости, уменьшая расчетную их длину.

Ребристый купол при расчете на вертикальную, симметричную относительно оси купола нагрузку может быть расчленен на отдельные плоские арки, каждая из которых воспринимает нагрузку с приходящейся на нее грузовой площади. Если распор купола воспринимается опорным кольцом, то кольцо может быть заменено условной затяжкой, находящейся в плоскости каждой пары ребер, образующих плоскую арку. Площадь сечения условной затяжки принимается такой, чтобы ее упругие деформации были равны упругим деформациям кольца в диаметральном направлении от горизонтальных реакций всех ребер. При расчете купола на горизонтальную ветровую или несимметричную вертикальную нагрузку конструкцию расчленяют на диаметрально расположенные арки.

В ребристо-кольцевых куполах кольцевые прогоны с ребрами составляют одну плоскую пространственную систему. В этом случае кольцевые прогоны не только работают на изгиб от реакций промежуточных ребер, но и воспринимают растягивающие или сжимающие кольцевые усилия. Сечения купола, находящиеся в плоскостях кольцевых прогонов, не имеют свободных горизонтальных перемещений, так как они связаны между собой жесткими кольцами. Вес ребер в ребристо-кольцевой конструкции купола уменьшается благодаря включению в работу кольцевых прогонов. Наиболее простое конструктивное решение получается, когда ребра и кольцевые прогоны сделаны из прокатных профилей. В этом случае сопряжение ребер с прогонами можно конструировать по типу шарнирных сопряжений в балочных системах. Кольцевые прогоны в ребристо-кольцевом куполе работают так же, как опорное кольцо в ребристом куполе, и могут быть заменены условными затяжками. При симметричной оси купола нагрузке расчет купола можно вести, расчленяя его на плоские арки с затяжками на уровне кольцевых прогонов. Неизвестные усилия в затяжках проще всего определять методом сил.

Если в ребристом и ребристо-кольцевом куполе увеличить связность системы, то можно получить сетчатые купола с шарнирным соединением стержней в узлах. В сетчатых куполах между ребрами и кольцами располагаются раскосы, благодаря которым усилия распределяются по поверхности купола и стержни работают только на осевые силы, что уменьшает вес ребер и колец. Обычная система сетчатого купола представляет собой многогранник, образованный из ребер и кольцевых прогонов. Отдельные плоские грани могут представлять собой отдельные плоские рамки, являющиеся монтажными элементами купола, соединяемыми между собой обычно на болтах. В этом случае ребра и кольца образуются из парных элементов, окаймляющих смежные грани. Снизу купол завершается нижним кольцом, воспринимающим распор купола. Сверху купол имеет кольцо, к которому примыкают верхние стержни сетки. Многогранники сетчатых куполов могут быть весьма разнообразны. Купол может быть однослойным и двухслойным.Узлы сопряжения стержней в двухслойных геодезических куполах размещаются аналогично узлам структур на поверхностях двух конценцентрически расположенных сфер, разность радиусов которых определяет конструктивную высоту поверхности купола. Двухслойная конструкция купола обладает большой жесткостью и несущей способностью и может перекрывать пролеты практически неограниченных размеров. Стержни сетчатых куполов большей частью делают из труб;узлы осуществляют на штампованных фасонках, шаровых сердечниках или патрубках. В несущую систему куполов может быть включена ограждающая конструкция, состоящая из штампованных алюминиевых или стальных листов. Расчет сетчатых куполов производится на ЭВМ.

98.Конструкции ребристых куполов состоят из отдельных плоских или пространственных ребер, расположенных в радиальном направлении и связанных между собой прогонами. Верхние пояса ребер в большинстве случаев образуют поверхность купола, обычно сфе­рическую. Ребра купола могут быть сквозными в виде легких ферм или сплош­ного сечения. Ребра сплошного сечения тяжелее, но более просты в из­готовлении, особенно при применении прокатных балок. В вершине ку­пола располагается кольцо, к которому примыкают ребра купола. При шарнирном прикреплении ребер к кольцу и небольшом его диаметре можно считать, что ребра работают как трехшарнирные арки. Ребристые купола являются распорными системами. Ребристый купол при расчете на вертикальную, симметричную от­носительно оси купола нагрузку может быть расчленен на отдельные плоские арки, каждая из которых воспринимает нагрузку с приходящей­ся на нее грузовой площади. При расчете купола на горизонтальную ветровую или несимметрич­ную вертикальную нагрузку конструкцию расчленяют на диаметрально расположенные арки.

определяем площадь сечения условной затяжки

Верхнее кольцо, работающее на сжатие, должно быть проверено на прочность

и на устойчивость

Схемы куполов: а —ребристый; б — ребристо-кольцевой; в —сетчатый

_­­

В ребристо-кольцевых куполах кольцевые прогоны с ребрами со­ставляют одну жесткую пространственную систему. В этом случае кольцевые прогоны не только работают на изгиб от реак­ций промежуточных ребер, но и воспринимают растягивающие или сжи­мающие кольцевые усилия. Наиболее простое конструктивное решение получается, когда ребра и кольцевые прогоны сделаны из прокатных профилей. В этом случае сопряжения ребер с прогонами можно конструировать по типу шарнирных сопряжений в балочных системах. Кольцевые прогоны в ребристо-кольцевом куполе работают так же, как опорное кольцо в ребристом куполе, и могут быть заменены услов­ными затяжками.

Если в ребристом и ребристо-кольцевом куполе увеличить связность системы, то можно получить сетчатые купола с шарнирным соединени­ем стержней в узлах. В сетчатых куполах между ребрами и кольцами располагаются раскосы, благодаря которым усилия распределяются по поверхности купола и стержни работают только на осевые силы, что уменьшает вес ребер и колец. Обычная система сетчатого купола состоит из радиальных ребер, кольцевых прогонов и диагоналей, поставленных в каждом четырех­угольнике, ограниченном двумя ребрами и двумя прогонами, т. е. пред­ставляет собой многогранник, образованный из ребер и кольцевых про­гонов. Снизу купол завершается нижним кольцом, воспринимающим рас- пор купола. Сверху купол имеет кольцо, к которому примыкают верх­ние стержни сетки; часто это кольцо поддерживает конструкцию фо­наря. Расчет сетчатых куполов производится на ЭВМ. Приближенно сетчатые купола рассчитывают по безмоментной теории как сплош­ную осесимметричную оболочку.

- Усилие в стержне меридионального направления

-усилие в кольцевом стержне