Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 177
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Международная образовательная корпорация
Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия
Реферат
Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций II
Тема: «Цилиндрические оболочки.»
Выполнил: РПЗС 20-9 Жанабергенов А.Т.
Проверилa: Ажгалиева Б.А.
Алматы, 2023 г
Складчатые и цилиндрические железобетонные оболочки
Складчатые и длинные цилиндрические оболочки подобны друг другу по работе, по конструкции и по армированию (рис. 6.6). Длина их пролета l1 намного больше длины волны l2, поэтому они работают на изгиб в направлении пролета как балки ломаного (или криволинейного) профиля; в поперечном направлении (в направлении волны) они работают либо как многопролетные неразрезные плиты (складки), либо как оболочки. В местах прикрепления цилиндрической оболочки к контурным элементам действуют небольшие краевые моменты. Испытания показали идентичность работы этих покрытий при действии распределенной нагрузки на оболочку: в середине пролета образуются трещины в растянутой зоне, в угловых зонах — наклонные трещины, как в балках.
Отдельные плоские плиты складок работают как балочные плиты на двузначную эпюру изгибающих моментов, а цилиндрическая оболочка в направлении волны работает как однопролетная оболочка с образованием продольных трещин в середине пролета и у опор. Высоту цилиндрических оболочек h с учетом высоты бортового элемента принимают (1/10 — 1/15)l1; стрелу подъема назначают f = (1/6 — 1/8)l2.
Складчатые покрытия. В складчатых покрытиях обычно применяют треугольные или призматические (с горизонтальными участками) пространственные конструкции. Покрытия с применением призматических или треугольных складок состоят из соединенных между собой плоских плит, бортовых элементов и диафрагм (см. рис. 6.6, 6.7). Складки бывают одно- и многопролетными, одно-и многоволновыми. Складчатые покрытия в направлении волны l2 работают на изгиб подобно плоским многопролетным балочным плитам (места перелома плит ввиду высокой жесткости в расчетной схеме принимают за опоры). Ширину плит (длину волны) принимают до 3...3,5 м. В трехгранных складках пролет l2 = 9...12 м. Высоту оболочки h с учетом высоты бортового элемента назначают равной (1/10...1/15)l1. Пролет складки l1 обычно принимают более h, высоту складки назначают (1/7...1/10)l1. Стрелу подъема f принимают равной (1/6...1/8)l2. Размеры поперечного сечения принимают по расчету; для сборных элементов оболочек согласно толщина плит должна быть не менее 30 мм, высота ребер — до 1/20 их длины, минимальная ширина сечения ребер — 40 мм.
Складчатые покрытия рекомендуется применять для однопролетных зданий с пролетами не более 30 м. Складчатые оболочки выполняют сборными, сборно-монолитными и монолитными, с обычной или предварительно-напряженной рабочей арматурой, располагаемой в ребрах и поясах. Плиты складок как лотки можно использовать для отвода атмосферной влаги. Складки шириной (длиной волны) менее 3 м опирают на подстропильные балки или стены, а складки шириной 3 м и более можно опирать на колонны. Рабочую растянутую арматуру складок проектируют прямолинейной предварительно-напряженной из высокопрочных арматурных стержней диаметром 20 мм и более, классов А500, А600 или арматурных канатов. Складки работают как балки корытообразного профиля в продольном направлении, и как неразрезные плиты в поперечном направлении (рис. 6.7). В поперечном направлении выделяют условную полосу шириной 1 м, и рассчитывают, как неразрезную балку. Плиты складок армируют по расчету одинарными сварными сетками, расположенными в срединной плоскости плит (если изгибающие моменты невелики), или двойными, располагаемыми в соответствии с эпюрой изгибающих моментов.
В продольном направлении складку рассчитывают, как балку (разрезную или неразрезную) корытообразного профиля (см. рис. 6.7), при этом площадь рабочей арматуры в растянутой зоне находят с учетом eR, определяемой по формуле (6.1) или по табл. 4.3. Так, треугольные складки рассчитывают, как балки прямоугольного поперечного сечения.
Расчет прочности балки прямоугольного сечения с одиночной арматурой (рис. 6.7) производится в зависимости от высоты сжатой зоны х
при х < eRh0 прочность определяют из условия
Площадь сечения растянутой арматуры
где х — высота сжатой зоны; при х > eRh0 условия
где aR — см. табл. 4.3; при этом несущую способность можно несколько увеличить путем замены значения aR на (0,7аR + 0,3аm), где аm = e(1—0,5e), и принимая здесь с не более 1.
При расчете складчатых оболочек возможны два случая:
а) поперечное сечение складки после приложения нагрузки (в том числе и от действия собственного веса) или температурных и других воздействий не испытывает кручения (и, следовательно, не наблюдается депланация поперечного сечения) или поперечных симметричных или асимметричных деформаций. В этом случае в средних волнах многоволновой складки или отдельной складки, имеющей ребра и диафрагмы, дополнительных касательных и нормальных усилий в поперечных сечениях не возникает. Такая складка может быть рассчитана как простая балка в предположении линейного распределения продольных деформаций по высоте сечения. Стенки и полки, нагруженные поперечной нагрузкой, рассчитывают и конструируют с учетом их изгиба. Стыки соседних плит между собой и соединения плит с диафрагмами проектируют так, чтобы конструктивно обеспечить их совместную работу;
б) складчатая конструкция, нагруженная полосовой или сосредоточенной нагрузкой, работает как тонкостенная пространственная складчатая система, поперечные сечения которой изменяют свою форму; это может быть, например, в зоне опирания крайних складок на торцевую стену. Такую конструкцию рекомендуется рассчитывать методом конечных элементов. Поперечное армирование плит и стыков между ними в этом случае определяют из расчета складок как пространственной системы.
Для подбора продольной арматуры и вычисления прогибов балочных складок (случай «а»), а также для предварительного расчета призматических складок (случай «б»), допускается приводить сечения складок к тавровому или двутавровому сечению с последующим расчетом их по предельным состояниям. При расчете прочности складки на поперечную силу по наклонному сечению следует учитывать фактическую толщину наклонных стенок с поправкой на угол наклона.
Длинные цилиндрические оболочки. Цилиндрические оболочки — это тонкостенные покрытия, состоящие из собственно оболочки (очерченной по цилиндрической поверхности), бортовых элементов, окаймляющих оболочку вдоль крайних направляющих; поперечных диафрагм по криволинейным краям, опирающихся на колонны или стены; и иногда — ребер. Плита может быть образована призматической поверхностью
, вписанной в цилиндрическую. Оболочки могут быть гладкими и ребристыми. Расстояние между осями опорных диафрагм l1 — это пролет оболочки, а расстояние между бортовыми элементами l2 — длина волны. В высоту оболочки h входит высота бортовых элементов; в размер стрелы подъема оболочки f не включают бортовые элементы. Направление по направляющей вдоль пролета l1 называется продольным, а по образующей вдоль пролета l2 — поперечным. Оболочки могут быть однопролетными, многопролетными и консольными. Многоволновые оболочки связаны между собой и имеют общие бортовые элементы; эти элементы могут быть крайние и промежуточные. Расстояние между осями колонн, поддерживающих диафрагму, может не совпадать с длиной волны оболочки. Цилиндрические оболочки в зависимости от отношения пролета к длине волны условно подразделяются на длинные — при l1/l2 > 1 и короткие — при l1/l2 < 1.
Продольные края оболочки в пролете могут оставаться свободными или опираться на промежуточные колонны или стены. Поперечное сечение оболочек может быть дугой круга, эллипса и др.; рекомендуется принимать круговое очертание как наиболее простое в производстве работ. Сборные и сборно-монолитные цилиндрические оболочки часто выполняют ребристыми. Монолитные оболочки лучше делать гладкими, так как устройство ребер усложняет опалубку и бетонирование. Ребристые монолитные оболочки применяют только тогда, когда вследствие сосредоточенных нагрузок, особенностей очертания оболочки, условий ее опирания, больших пролетов и др. поперечные изгибающие моменты настолько велики, что требуют слишком большой толщины гладкой оболочки и устройства массивных бортовых элементов. Ребра в монолитной оболочке могут быть нужны для обеспечения ее устойчивости при малой толщине. Бортовые элементы, в которых размещается основная растянутая арматура, существенно снижают растягивающие напряжения, уменьшают вертикальные и горизонтальные перемещения краев оболочки. Выбор типа бортовых элементов зависит от условий опирания краев оболочки. Бортовые элементы для оболочек со свободно висящими краями принимают в виде балок, расположенных ниже края оболочки. Сборные балки в целях снижения веса могут иметь двутавровое сечение. Размеры сечений бортовых элементов определяются расчетными и конструктивными требованиями. Высоту сечения бортовых элементов принимают (1/20...1/50) l1. Средние и торцевые диафрагмы обычно выполняют в виде арок с затяжкой, что экономичнее по расходу материалов. При небольшой длине волны и стреле подъема, диафрагмы выполняют в виде балок переменной высоты.
Для расчета оболочек предварительно задают размеры сечений их элементов с учетом рекомендаций. Для монолитных оболочек толщина плиты может назначаться равной (1/200...1/300) l2, но не менее 5 см. Толщина плит сборных и сборно-монолитных оболочек и складок принимается не менее 3 см. Во избежание местной потери устойчивости оболочки между поперечными ребрами расстояние между ними не рекомендуется назначать большим, чем 7VRyt, где Ry — радиус кривизны оболочки. При наличии больших скалывающих напряжений на опорах рекомендуется, не повышая толщину оболочки, сделать местные утолщения у опор, которые при расчете не учитывают. Размеры сечений бортовых элементов оболочек и складок назначают в соответствии с рекомендациями или на основе запроектированных ранее близких по очертанию и размерам конструкций, а также исходя из приближенного расчета как обычной железобетонной или предварительно напряженной шарнирно опертой балки.
Чтобы обеспечить наибольшее значение плеча внутренней пары сил, продольную рабочую арматуру (70%) располагают в основном в нижней части бортовых элементов; часть арматуры располагают по высоте бортовых элементов и в их верхней зоне. Кроме основной арматуры, в бортовых элементах устанавливают поперечную и монтажную арматуру. По длине пролета, как в однопролетных, так и в многопролетных оболочках, не менее 30% сечения растянутой арматуры доводится до опор. Сечение арматуры по длине пролета целесообразно уменьшать не обрывом стержней, а приваркой стержней меньшего диаметра к стержням большего диаметра. Места уменьшения сечения арматуры назначаются в соответствии с эпюрой изменения напряжений вдоль пролета, при этом стержни большего диаметра должны быть заведены на длину не менее 20 d за сечение, где теоретически возможно уменьшение диаметра. В неразрезных многопролетных оболочках, кроме основной растянутой арматуры, в пролете ставится арматура в верхней части оболочки для восприятия растягивающих напряжений над опорами (диафрагмами). По поперечному сечению оболочки растянутую арматуру над опорами рекомендуется располагать в средней половине растянутой части дуги. He менее 50% растянутой арматуры над опорой должно быть продлено на длину 1,2bo в каждую сторону от диафрагмы, а оставшаяся часть арматуры — не менее чем на 0,6bo (bo — расстояние от опоры до сечения с нулевыми моментами).
Продольная арматура в сжатой зоне оболочки, а также на участках, где главные растягивающие напряжения меньше Rbt, устанавливается конструктивно через 15...25 см, площадью не менее 0,2% сечения бетона. Вместе с поперечной арматурой, рассчитываемой на восприятие поперечных изгибающих моментов, она образует сетку. Сечение арматуры, необходимое для работы на поперечные моменты, определяется как для плит. По длине волны арматура сетки, воспринимающая поперечные моменты, устанавливается в соответствии с эпюрой моментов, ближе к растянутой зоне. В местах примыкания плиты к бортовым элементам и к диафрагмам устанавливают двойные сетки из арматуры диаметром 5...8 мм, с шагом не более 20 см. В ребристых оболочках поперечные моменты воспринимаются арматурой ребер. Ребра армируют двойной продольной арматурой, соединенной поперечными стержнями. Плиту армируют конструктивно одиночной сеткой. На участках, где о > Rbt, сечение арматуры определяют исходя из растягивающих напряжений, действующих под углом 45°.