Пневматически строительные конструкции покрытий
Пневматические строительные конструкции покрытий по характеру работы очень близки к пространственным висячим и тентовым мембранам. Оболочки этих конструкций, изготовленные из тканых материалов, способны стабилизировать свою форму только при наличии предварительного напряжения.Пневматические конструкции реализуют предварительное напряжение вследствие разности давления (избыточного или вакуума) в подоболочечном и окружающем конструкцию пространстве.
Среди преимуществ пневматических конструкций следует отметить малый собственный вес, высокую мобильность, быстроту и простоту возведения, возможность перекрытия больших пролетов, высокую степень заводской готовности и др. Пневматические строительные конструкции в зависимости от характера работы обычно разделяются на две самостоятельные группы — пневмокаркасные (надувные) и воздух оопорны е. Пневмокаркасные конструкции — это надувные стержни или панели, несущая способность которых (сопротивление сжатию, изгибу, кручению) обеспечивается повышенным давлением воздуха в замкнутом объеме элемента. Большое внутреннее давление воздуха (до 150 кПа) требует высокой степени герметичности и прочности материала. Это же условие ограничивает пролет конструкций, который с учетом экономической целесообразности для рядовых сооружений не превышает 15—16 м. Стоимость пневмокаркасных конструкций в 3—5 раза выше, чем воздухоопорных.
Дощатоклееные арки
Дощатоклееные арки применяют кругового или стрельчатого очертания с затяжками или с непосредственным опиранием на фундаменты или контрфорсы. Приналичии затяжек пролеты арок обычно не превышают 24 м, при опирании на фундаменты или контрфорсы пролеты зданий достигали 63 м. За рубежом имеются отдельные примеры применения арок с пролетами более 100 м.
Арки обычно склеивают из пакета досок прямоугольного по высоте сечения, что менее трудоемко. При больших пролетах может оказаться целесообразным применение арок переменного по высоте сечения, принятого с учетом изменения момента по длине арки.
Дощатоклееные арки бывают двух- и трехшарнирными. При пролетах до 24 м и f / l =1/8—1/6 целесообразно применять двухшарнирные арки как более экономичные во всех случаях, когда возможна транспортировка криволинейных элементов арок. Криволинейные арки, какправило, делают с постоянным радиусом кривизны, так как изогнуть доски по окружности легче. В дощатоклееных арках толщину слоев (досок после острожки) для удобства их гнутья целесообразно применять, как правило, не более 1/300 радиуса кривизны и не более 33 мм.
Коньковый узел в трехшарнирных арках можно выполнять с деревянными накладками на болтах, воспринимающими поперечную силу от временной нагрузки и обеспечивающими жесткость узла арки из ее плоскости. В случае, если распор воспринимается затяжкой, она выполняется из профильной или круглой стали.
Нормальные напряжения в арках вычисляют по обычной формуле для сжато-изгибаемого стержня в сечении с максимальным изгибающим моментом и соответствующей ему нормальной силой.
Расчетную длину арки l 0 при определении ее гибкости принимают: а) при расчете на прочность по деформированной схеме:
для двухшарнирных арок при симметричной нагрузке l 0=0,35S;
для трехшарнирных арок при симметричной нагрузке l 0=0,585;
для двухшарнирных и трехшарнирных арок при кососимметричной нагрузке по формуле
где α — центральный угол полуарки, рад; S — полная длина дуги арки.
Для трехшарнирных арок при расчете на несимметричную нагрузку расчетную длину допускается принимать l0 =0,58S, Для трехшарнирных стрельчатых арок с углом перелома в ключе более 10° при всех видах нагрузок l 0=0,5S.
Клеевые швы проверяют на скалывание по формуле
QS/Jbξ<RCK,
Накладки в коньковом узле рассчитывают на поперечную силу при несимметричном загружении арки. Накладки работают на поперечный изгиб. Нагибающий момент накладки.
Mи = Qe1/2.
Усилия, действующие на болты
R1 =Q/(1-e1/e2) R2 = Q/(e2/e1- 1).
Несущую способность болтов определяют с учетом направления сил поперек волокон; она должна быть больше действующих усилий R1 b R2..
Крепление арки в опорных узлах рассчитывают на максимальную поперечную силу, действующую в этих узлах. В арках больших пролетов опорный и коньковый узлы конструктивно сложнее. Их можно выполнить, с помощью специальных элементов состоящих из стальных пластинок, соединенных стержнем из круглой стали.
Рис. VI.29. Опорный узел дощатоклееной арки большого пролета