Конструирование висячих однопоясных систем

К однопоясным висячим покрытиям относятся: системы, состоящие из несущих гибких стержней или тросов, стабилизация которых достигается массой уложенного по ним настила, предварительно обжатого с торцов и омоноличенного в стыках; системы, сос­тоящие из жестких нитей или ферм; системы из гибких нитей, напрягаемые поперечными балками или фермами.

Наибольшее применение в практике строительства получили однопоясные покрытия с железобетонными или керамзитобетонными плитами. Преимуществом таких покрытий являются большая жесткость и огнестойкость конструкции, меньшие эксплуатационные расходы по сравнению с другими оболочками, а недостатком — большая собственная масса покрытия, требующая повышенного расхода стали на тросы и материала на поддерживающие конструкции.

Предварительное напряжение однопоясного покрытия с применением железобетонных плит можно осуществлять в следующей последовательности: на ванты с помощью специальных крюков навешивают плиты; на плиты укладывают балласт, в результате швы между плитами расширяются; швы заполняют цементным раствором; после достижения заполнителем проектной прочности снимают балласт; под действием упругих сил стрела провеса нитей уменьшается, а плиты настила об­жимают. Для сохранения напряженного состояния оболочки нагрузку от балласта принимают больше, чем временную нагрузку на покрытие. Применяют и другие спо­собы предварительного напряжения. Однопоясные покрытия с железобетонными плитами можно решать на прямоугольных, круглых, эллиптических и других планах. Однопоясные прямоугольные покрытия имеют цилиндрическую форму с небольшой выпуклой кривизной в направлении, перпен­дикулярном тросам. Эта кривизна обеспечивает скат кровли, необходимый для отвода воды с покрытия. Расстояние между стержнями в таких покрытиях не превышает 6 м. С целью снижения массы покрытия его целесообразно принимать 1,5—3 м. В качестве опорной конструкции выгодно использовать рамный каркас, у которого в плоскости покрытия имеется распределительная ферма или балка-плита, предназначенная для крепления вантовых стержней и восприятия распора.

Конструирование складчатой системы

Складчатые конструкции- складки, тонкостенные строительные конструкции типа оболочек, состоящие из плоских элементов (пластинок), соединённых между собой под некоторыми двугранными углами. С. к. из прямоугольных пластинок называемых призматическими. Наибольшее распространение в практике современного строительства получили С. к. из монолитного и сборного железобетона для покрытий промышленных и общественных зданий.

Основное преимущество С. к. перед др. оболочками (например, цилиндрическими) — сравнительная простота их изготовления. Грани складок — это расположенные наклонно балки со сплошной или разреженной перекрестной стенкой, и, таким образом, они являются еще одной разновидностью пространственных конструктивных систем, основанной на принципе многорешетчатой структуры. Конструирование складчатых систем во многом зависит от того, в каком материале они возводятся. Железобетонные складки способны воспринимать момент в поперечном направлении, так как имеют жесткое сопряжение в местах пересечения граней. К особенностям деревянных покрытий складчатой формы следует отнести в первую очередь отсутствие жестких сопряжений: они соединяются между собой своего рода линейными шарнирами, и отсюда необходимость вводить дополнительные ребра, воспринимающие поперечные моменты.

Конструирование куполов

Купольная форма в отличие от сводчатой уравновешивает внешнюю нагрузку во всех направлениях. Кроме того, нагрузка,, воспринимаемая куполом, создает в нем нормальные мембранные напряжения с влиянием изгиба на относительно небольших участках поверхности. В современной практике чаще всего применяются купола, срединная поверхность которых описывается уравнением шара, эллипсоида вращения или кругового конуса (конические купола проще в изготовлении, но менее экономичны, чем сферические).

В куполах вращения, нагруженных распределенными нагрузками, по мериодиональным направлениям возникают только сжимающие напряжения.

По направлению параллелей в верхних участках возникают кольцевые сжимающие, а в нижних — кольцевые растягивающие напряжения, которые деформируют купол и вызывают напряжения изгиба. Гладкая монолитная форма купола, оптимальная для железобетона, не подходит для пластмасс ввиду их малой жесткости. Однако при соответствующем конструировании купола-оболочки с применением пластмасс могут достичь значительных размеров.

Ребристые и ребристо-кольцевые купола состоят из плоских или пространственных ребер сплошного или сквозного сечения, напоминающих по своей конструкции сплошные или сквозные арки.

При многоугольной форме кольца ребра купола сопрягаются с ним в узлах перелома.

Сопряжение ребер с кольцом в промежутках между опорными колоннами не рекомендуется, ввиду появления значительных изгибающих моментов и повышенного расхода стали. В вершине купола проектируют аналогичное опорному верхнее сжатое кольцо. Сопряжение радиальных ребер с верхним и нижним кольцами может быть жестким или шарнирным. При шарнирном сопряжении для повышения жесткости и устойчивости верхнего кольца его раскрепляют внутренними распорками. В ребристых куполах прогоны, как правило, проектируют в виде гнутых профилей швеллерного типа, которые крепят к ребрам купола на болтах шарнирно.

Цилиндрические оболочки

Цилиндрические оболочки обычно имеют основные элементы: собственно оболочка, промежуточные и опорные диафрагмы и бортовой элемент. Цилиндрические оболочки можно условно разбить на два типа. Первый тип - балочные, с опорами только по криволинейным торцам, имеющие достаточное количество поперечных диафрагм, обеспечивающих недеформируемость поперечного сечения. Крайняя кромка цилиндрической оболочки должна быть раскреплена из плоскости оболочки специальным ребром. Такие оболочки в направлении, приближенно можно рассчитывать как балки сложного поперечного сечения с недеформируемым поперечным сечением и как арочную конструкцию в направлении вдали от промежуточных диафрагм. Второй тип - цилиндрические пластинки с опорами по четырем сторонам. Такие оболочки могут быть в свою очередь разбиты на два класса: со стойками вдоль криволинейной кромки и с фермой вдоль криволинейной кромки. В обоих случаях вдоль прямолинейной кромки имеются шарнирные стойки.

Для мембранной группы усилий ребро или стойки вдоль прямолинейного ребра является нулевыми элементами. Они только ликвидируют изгибающие моменты фической пластины из ее плоскости. Численные значения на изолиниях взяты из конкретного расчета для нагляднос-»и соотношений величин напряжений и прогибов. Распределение общей нагрузки С на покрытие между опорами вдоль прямолинейных и криволинейных бортов составляет около 10% вдоль прямолинейною борта и 40% вдоль криволинейного. Все вышесказанное позволяет лишь представить игру сил в цилиндрических оболочках и грубо прикинуть усилия в них для простых случаев загружений.