Особенности расчета диафрагм. Конструирование и армирование оболочек переноса положительной гауссовой кривизны.

Ответ:

Тонкостенная оболочка опирается по контуру на жесткие поддерживающие конструкции - диафрагмы, роль которых выполняют арки, сегментные фермы, криволинейные балки, стены с закругленными фронтонами. Диафрагмы работают с оболочкой совместно, воспринимая усилия сдвига, развивающиеся по ее контуру.

Диафрагмы оболочек могут представлять собой двутавровую балку переменной высоты с отверстиями для облегчения массы, арку с затяжкой, сегментную ферму, раму с криволинейным ригелем. Они передают нагрузку на поперечные стены или стойки. Принимается, что по линии опирания криволинейного края на диафрагмы изгибающие моменты в оболочке равны нулю (продольные моменты — вследствие шарнирности соединения, поперечные — вследствие абсолютной жесткости диафрагмы). Поперечные силы в этом месте равны нулю вследствие отсутствия моментов; таким образом действуют только усилия безмоментного напряженного состояния, возникающие в срединной поверхности оболочки: продольные поперечные и сдвигающие. Нагрузка может передаваться на диафрагму только усилиями сдвига S (рис. 10.28, 10.29); сумма вертикальных проекций этих усилии равна всей нагрузке, передающейся с оболочки на диафрагму. Таким образом, арочная диафрагма нагружена сдвигающими усилиями по криволинейному поясу и усилия в нем будут отличаться от усилий в обычной арке, загруженной вертикальной нагрузкой.

(МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ “Проектирование одноэтажного здания с тонкостенным пространственным покрытием в виде оболочки переноса”)

Армирование оболочки выполняется 4-мя типами арматуры и определяется ее напряженно-деформированным состоянием (рис. 1.1). Армирование первого типа (косая арматура) устанавливается в углах оболочки в зоне углового утолщения. Ее на- значение - восприятие главных растягивающих усилий. При значительных растягивающих усилиях арматуру типа 1 выполняют преднапряженной. Армирование второго типа устанавливается ортогонально контурной конструкции и служит для восприятия отрицательных и положительных местных изгибающих моментов. Арматура третьего типа предусматривается для восприятия растягивающих усилий в надколонных зонах вдоль контурного элемента, причем может располагаться как в верхней зоне, так и одновременно в верхней и в нижней в зависимости от уровня растягивающих усилий. Арматура четвертого типа устанавливается по всей площади оболочки, служит для уменьшения усадочных и температурных деформаций, в таком случае устанавливается конструктивно. Вторым назначением арматуры типа 4 является восприятие местных изгибающих моментов при действии сосредоточенных сил и на участках резкой смены величины равномерно распределенной нагрузки. Армирование типа 4 устанавливается в количестве не менее 0.2% с шагом стержней 200-250мм. При толщинах оболочки менее 100мм армирование типа 4 устанавливается в виде одной сетки, при большей толщине - в виде двух сеток у нижней и верхней грани.

(ЖБК. Спецкурс)
Конструирование пространственных железобетонных nокрытий производится в соответствии с эпюрами внутренних сил и моментов согласно требованиям действую­щих строительных норм, инструкций и руководств. Главные сжимающие напряжения не должны пре­вышать Rпр, а главные растягивающие - 0,2 Rпр· На участках, где главные растягивающие напряжения боль­ше Rp, он и должны быть полностью восприняты арматурой. Схема армирования оболочек определя­ ется их напряженным состоянием при общих для по­ крытия нагрузках (собственный вес конструкции, вес снега). В оболочке ставится. достаточно мощная рабочая арматур а в угловых областях (типа 1). Ее рассчитыва­ют и размещают в соответствии с растягивающим J;J главным и усилиями N rлi.

В приконтурных полосах для восприятия изгибающих моментов укладывают дополнительно арматуру перпендикулярно контуру (типа 11). Ее сечение и дли­ну принимают по расчету оболочки как плиты на восприятие изгибающих моментов. Стерж­ни этой арматуры по толщине оболочки размещают воз­можно ближе к ее нижней поверхности, в растянутой от изгиба зоне.

В оболочках с малоразвитыми контурными брусьями, когда в приконтурных полосах возникает растяжение должна предусматриваться про­дольная арматура в количестве, достаточном для вос­приятия растягивающих усилий (типа III).

По всей поверхности оболочка армируется сетками (арматура типа IV). Она необходима для уменьшения деформаций бетона вслед­ствие его усадки, ползучести, температурных колебаний, а также для обеспечения прочности оболочки при из­гибе в места х возможного скачкообразного изменения. временной нагрузки (например, при уборке снега с покрытия) или размещения локальных монтажных нагру­зок. Эту арматуру ставят в количестве не менее 0,2% сечения бетона в виде сеток с шагом стержней 20-25см.

Размещать растянутую арматуру типа I и III сле­дует в центре тяжести поперечного сечения оболочки, с тем чтобы исключить ее внецентренное воздействие. Растянутые стержни соединяются сваркой. Арматуру типа III в количестве не менее половины расчетного се­чения необходимо доводить до конца армируемой полосы, сокращая сечение стержней постепенно и в местах сварных стыков. Ее целесообразно концентрировать в контурных брусьях. Арматура типа I и III рекомендуется в виде изделий заводского производства (пучков, канатов, стержней с анкерами и т. п.), он а подвергается предварительному напряжению для повышения трещиностойкости оболочки. Прочая арматура компонуется в типовые сварные сетки (по возможности стандартные) и укладывается с перепуском на стыках по указаниям технических ус­ловий. При конструировании оболочек необходимо исклю­чать возможность потери ими устойчивости в деформи­рованном состоянии. Деформации со временем возрас­тают, поскольку при длительном действии нагрузки происходит ползучесть сжатого бетона.

11.Оболочки отрицательной гауссовой кривизны. Их разновидности. Конструктивные решения покрытий в виде оболочек отрицательной гауссовой кривизны.

Ответ:

Гиперболический параболоид (гипар) получается, когда к двум выпуклым кверху параболам подвешен ряд одинаковых парабол, выпуклых книзу.

Полученная седловидная поверхность представляет собой поверхность двоякой кривизны с противоположными знаками. Вертикальные сечения гипара дают параболические очертания, а горизонтальные сечения образуют гиперболы. Гипары применяют часто и как целую архитектурную форму, и как отдельные элементы — вырезки и комбинации этих вырезок.

Оболочки отрицательной гауссовой кривизны (гипары) отличаются линейчатостью поверхностей, что значительно упрощает изготовление опалубки и армирование конструкций, а также дает возможность разрезки поверхности на отдельные однотипные сборные элементы. Такие оболочки позволяют создавать разнообразные архитектурные формы покрытий.

Поверхность гипара может быть образована либо скольжением (переносом) образующей параболы с кривизной одного знака по направляющей параболе с кривизной другого знака(рис. XIII—10, а), либо плоскопараллельным перемещением прямой по двум направляющим, лежащим в параллельных плоскостях (рис. XIII—10, б).

Самой распространенной конструкцией среди оболочек отрицательной гауссовой кривизны является поверхность гиперболического параболоида. Такая поверхность образуется скольжением образующей параболы ветвями вниз по направляющей параболе ветвями вверх. Образованная при этом седловидная поверхность в пересечениях с горизонтальными плоскостями дает гиперболические, а с параллельными асимптотами – прямые линии. Оболочки в форме гипаров создают распор воспринимаемый преднапряжёнными затяжками или контурными рёбрами.

Покрытие в форме гипаров осуществляется из монолитного и сборного железобетона, армоцемента, металла, дерева с гладкой внутренней поверхностью, с контурными бортовыми рёбрами.