Геометрические принципы формирования пространственных оболочек. Гауссова кривизна.
Тонкостенные конструкции - толщина значительно меньше других параметров. 1/200...1/300 П(диаметра). Пролет до 100м. Пространственная форма обеспечивает их жесткость и устойчивость, что позволяет их толщину доводить до минимальных размеров. Материалы: ж/б, древесина, пластик, сталь. Оболочка - геометрическое тело, ограниченное криволин. поверхностями. Формы разных видов оболочек различаюся Гауссовой кривизной. Гауссова кривизна - произведение двух взаимно нормальных кривизн р1 и р2 оболочки. Кривизна - величина, обратная радиусу кривизны: p=1/R. При отрицательном знаке оболочки двоякой кривизны имеют прогибы в разные cтороны(гипар); при положительном — в одну(). При нулевом знаке г.к. образуется цилиндроид, конус, цилиндр, коноид. Помимо гауссовой кривизны различаются оболочки и по способу их геометрического формообразования: · Способ переноса заключается в переносе образующей линии, прямолинейной или криволинейной, вдоль направляющей линии, лежащей в плоскости, перпендикулярной плоскостиобразующей. (цилиндрическая круговая, параболическая, эллиптическая; коноидальная - перенос вдоль прямолинейной образующей; бочарная, тор) · Способ вращения - вращение образующей вокруг некоторой оси, лежащей в ее плоскости(коническая, сферическая оболочка, парусная оболочка).При этом некоторые поверхности, как,например, цилиндрическая круговая поверхность и поверхность гиперболического параболоида (гипара), могутформироваться как по способу переноса, так и по способу вращения
Покрытия зданий из цилиндрических оболочек.
П - расстояние между опорами L - длина волны(хорда) F - стрела подъема
Цилиндрическая оболочка в продольном направлении работает как балка с пролетом L, y кoтopoй в нижнем поясе возникают растягивающие усилия, а в верхней части оболочки эти усилия сжимающие. В поперечном направлении цилиндрическая оболочка работает как распорная конструкция типа тонкостенной арки с пролетом.
Пространственная работа оболочки обеспечивается диафрагмами жесткости (шаг 1...1,5L). Это сплошные стены жесткости, фермы, вделанные в оболочку и арки с затяжками. Распор, который действует между диафрагмами жесткости, должен воспринимается бортовым элементом, который работает как балка в горизонтальной плоскости и пере- носит распорные усилия на диафрагмы жесткости. Оболочку с диафрагмами и бортовыми элементами можно опирать на 4 точки.
24. Длинная облочка П>L. Пролет 15...20м(до 50м). Шаг - не больше 12м. F=1/6...1/8L. Толщина 1/200...1/300L.
25. Короткая оболочка П=1/2L.
Шаг =12...30м, пролет =6 или 12м. Толщина 1/200...1/300L
Своды. Свод - пространственная конструкция с постоянным криволинейным профилем и прямолинейными направляющими(пов-ть образована методом переноса). Две из них служат его опорами. Характер статической работы свода - арочный. Распор должен быть воспринят либо опорами(стенками, ленточным фундаментом и т.д.), либо затяжками. · гладкие своды - сплошное сечение(встречаются как исключение, каменные и кирпичные) · волнистые и складчатые (профиль продольного сечения - криволинейный или складчатый, чаще всего ж/б, армоцемент и пластмассы). Отличаются легкостью и экономичностью. П>100м, F(стрела подъема)=1/2...1/10П, толщина ок.1/500П. Ж/б своды больших пролетов выполняют из одинаковых сборных элементов(ширина1,5...3м, длина до 6м). В сборных тонкостенных элементах большой ширины устраивают поперечные диафрагмы, затяжки и распорки, обеспечивающие устойчивость поперечного сечения. Волнистые своды обычно делают из стеклопластика(Пдо40м). Достоинство - светопроницаемость.
· двоякоскладчатый свод (имеет складки по направляющей и по образующей). Состоит из правильным многоугольников. Двоякоскладчатый свод тем устойчивее, чем рельефнее его поверхность. · структурный (собирают из тонкостенных пирамид, соединяя их вершины стержнями в 2х направлениях). Материал - листовой металл, фанера, пластмассы, армоцемент и ж/б. Пирамиды могут быть заменены гипарами.
Свод-оболочка. Опорными линиями являются не образующие, а концевые или промежуточные дуги профиля, конструктивно решаемые в виде арок, сегментных ферм, фронтонных стен и фахверков. Элементы: · тонкая оболочка · торцевые диафрагмы · бортовые элементы
Цилиндрическая оболочка в продольном направлении работает как балка с пролетом L, y кoтopoй в нижнем поясе возникают растягивающие усилия, а в верхней части оболочки эти усилия сжимающие. В поперечном направлении цилиндрическая оболочка работает как распорная конструкция типа тонкостенной арки с пролетом. Пространственная работа оболочки обеспечивается диафрагмами жесткости (шаг 1...1,5L). Это сплошные стены жесткости, фермы, вделанные в оболочку и арки с затяжками. Распор, который действует между диафрагмами жесткости, должен воспринимается бортовым элементом, который работает как балка в горизонтальной плоскости и пере- носит распорные усилия на диафрагмы жесткости. Оболочку с диафрагмами и бортовыми элементами можно опирать на 4 точки. Длинная облочка П>L. Пролет 15...20м(до 50м). Шаг - не больше 12м. F=1/6...1/8L. Толщина 1/200...1/300L.
Короткая оболочка П=1/2L.
Шаг =12...30м, пролет =6 или 12м. Толщина 1/200...1/300L Оболочки, имеющие призматическую поверхность, вписанную в цилиндрическю, называются призматическими складками.
Купольные оболочки. Самые эффективные перекрытия. Обладают двоякой кривизной, неразвертываемые и очень жесткие конструкции. Диаметр до 150м. Толщина 1/700...1/100 диметра основания. Материалы - железобетон, клеевая древесина, армоцемент, стеклопластики. В зависимости от формы образующей кривой разделяют на: · сферические, парусные(у сферической оболочки срезаны стороны вертикальными плоскостями, выходящими из квадрата, вписанного в круг основания)
· параболические · эллиптические · зонтичные · стрельчатые · волнистые и складчатые Основание - окружность, многоугольник или квадрат. Передают на опору вертикальную нарузку и распор. Распор воспринимается · опорным кольцом, которое устанавливают на колонны как внешне безраспорную конструкцию · наклонными стойками и переносится ими нa замкнутый кольцевой фундaмент. · Распор парусных сводов воспринимается арматурой в парусах и бортовым элементом опорной арки с затяжкой, связывающей ее концы. Эту арку часто заменяют сегментной арочной фермой, непосредственно опирающейся она опоры сооружения.
По форме сечений: · гладкие (как правило, монолитные - наиболее экономичные по расходу материала), · ребристые (сборные) · сетчатые (могут быть вы-полнены по тому же принципу, что и сборные ребристые, но их тонкостенная часть между ребрами заменена каким-либодругим неконструктивным материалом, например стеклом. Такие конструкции могут собираться и из отдельных железобетонных или металлических стержней); · кристалические (собираются из стержней или из треугольных панелей, имеют минимальное количество типоразмеров. Предложены Туполевым, Фуллером) По методу возведения: · монолитные · сборные (монтируются из тонкостенных железобетонных плит, окаймленных ребрами. Ребра служат для соединения оболочки между собой, причем между ребрами оставляются швы, куда закладывается арматура, после чего швы заполняются цементным раствором - ребристые) · сборно-монолитные Варианты разрезки на сборные элементы:
27. Покрытия одноэтажных зданий из пологих оболочек: их элементы, формы перекрываемых планов, конструктивные элементы, варианты разрезки на сборные элементы, способы опирания. Пологие оболочки: бочарные и торовые своды, парусные оболочки. Бочары – поверхности, полученные путем параллельного переноса криволинейной образующей по криволинейной направляющей. Торов. оболочки образуются в результате вращения окружности вокруг оси, не проходящей через ее центр и не находящейся в плоскости окружности. Пологие оболочки являются жесткими и неразвертываемыми. Поэтому П = 100, 120 м. Пологие оболочки положительной гауссовой кривизны имеют в плане форму квадрата или близкого к нему прямоугольника. Поверхность пологой оболочки может быть сферической или в виде близкой к ней поверхности переноса, имеющей одинаковую кривизну по всем вертикальным сечениям одного направления. Пологими оболочками можно перекрывать пролеты величиной до 100 м. Толщина 1/500 …1/100 от b. Наименьшее значение принимаются из а или b. Восприятие распора в 2х направлениях.
Способы восприятия распора: 1. Диафрагма жесткости – стенки закручиваются фронтоном. 2. Арка с затяжками. 3. Сегменты фермы (доп. опоры). 4. Криволинейные балки. Пологие оболочки опираются на четыре угла при помощи жестких диафрагм в виде арок с затяжками или сегментных ферм. Возможно опирание по периметру через криволинейные балки, стоящие на колоннах или стенах. Работают в основном на сжатие, однако в углах оболочки действуют значительные растягивающие усилия, в связи с чем там ставится сильная косая арматура. Может опираться на фундамент. Высота пологой оболочки у диафрагм по периметру – 1/8…1/10 пролета, высота оболочки посередине – соответственно 1/4…1/5 пролета. Пологие оболочки могут осуществляться как в монолитном, так и в сборном железобетоне. Разрезка радиальная по меридианам и кольцам или прямоугольная по параллельным дугам окружности (более целесообразна). При неодинаковой величине пролетов в обоих направлениях только прямоугольная система. Оболочка считается пологой при выполнении хотя бы одного из условий: f/a не более 1/10; f/b не более 1/10; f/l не более 1/5; f/d не менее 1/7. Оболочки могут быть одиночными (в большинстве случаев это сооружения больших, около 100 м пролётов) или многоволновыми в одном или более направлениях.
28. Покрытия одноэтажных зданий оболочками типа гипар: схемы планов, конструктивные элементы, обеспечение пространственной устойчивости.
Размеры перекрываемого плана от 70 до 100 м. Форма плана может быть треугольником, квадратом, окружностью.
Гипары возводятся главным образом из железобетона. Конструктивные элементы: оболочка, бортовые элементы. Материалы: дерево, метал и пластмасса, возможны комбинации. Высота сечения от 1/400 до 1/600 П. Гипары в пром. зданиях применяются квадратными или прямоугольными секциями с П=24…36м, опирающихся по углам на колонны. Параболоид в секции может иметь главную кривизну по диагонали квадратного/прямоугольного плана, или по стороне квадратного/прямоугольного плана. Каждая секция состоит из четырёх параболоидов, опертых на окаймляющие рёбра. Толщина оболочки параболоида обычно принимается 3 см с утолщением к рёбрам. Распор оболочек в секциях погашается затяжками.
Такие покрытия могут иметь форму шатра или воронки; шатёр опирается в 4 углах, а воронка – на одной средней опоре. В шатре бортовые элементы, расположенные вдоль коньков покрытия, должны быть горизонтальными; распор воспринимается затяжками, расположенными по периметру. Такие покрытия могу применяться для пролётов до 30м. Гипары проектируют с опиранием по контуру на стены, фермы, арки, рамы, балки и другие конструкции, называемые диафрагмами. Оболочки могут иметь точечное опирание в углах на пилоны (контрфорсы) или фундаменты. В гипарах допускается устройство отверстий и проёмов различной формы для освещения и аэрации. При опирании гипаров на колонны или фундаменты, распор воспринимают стальные или железобетонные затяжки.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|