Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 178
Скачиваний: 9
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Полная высота покрытия с обычной арматурой h1, с учетом высоты бортового элемента h2, рекомендуется в пределах (1/10...1/15)l1; в предварительно напряженных оболочках она может быть меньше. Высота оболочек должна быть h1 > l2/6; толщина плиты монолитных оболочек t = (1/200...1/300) h, но не менее 50 мм; толщину плиты сборных ребристых оболочек принимают не менее 30 мм. Расстояние между поперечными ребрами рекомендуется ограничивать во избежание потери местной устойчивости, как для складок (см. выше).
Длинная цилиндрическая оболочка под действием нагрузки от собственного веса и снега деформируется подобно балке пролетом l2 с криволинейным поперечным сечением высотой h, включающим бортовые элементы (рис. 6.8, а), шириной, равной длине волны l1; в нижних частях поперечного сечения оболочки возникает растяжение, в верхней части — сжатие. Бортовые элементы предназначены для повышения прочностных и жесткостных характеристик поперечного сечения покрытия. В них размещается основная растянутая арматура конструкции. Они также укрепляют прямолинейные края цилиндрических оболочек, что необходимо при действии местных нагрузок. Форма и размеры бортовых элементов определяются конструктивным решением покрытия и его расчетом.
Если покрытие опирается по углам, на него действует равномерно распределенная нагрузка, отношение размеров в плане l1/l2 > 3, (для промежуточных волн l1/l2 > 2), покрытия можно приближенно рассчитывать на прочность, жесткость и трещиностойкость как балки корытообразного профиля (см. рис. 6.8). Односторонняя равномерно распределенная снеговая нагрузка, не превышающая полной симметричной нагрузки, может быть заменена в расчете симметричной нагрузкой той же интенсивности. В остальных случаях длинные оболочки рассчитывают, как пространственно деформируемые системы (используя компьютерные программы на основе МКЭ). Многопролетную оболочку под действием равномерно распределенной нагрузки (см. рис. 6.8), можно рассчитать, как однопролетную шарнирно опертую оболочку пролетом l0, равным расстоянию от крайней диафрагмы до нулевой точки на эпюре моментов многопролетной балки, и затем принять изменение вдоль оболочки внутренних сил и моментов согласно изменению ординат в эпюре моментов многопролетной балки, с учетом изменения знака моментов над промежуточными опорами.
Площадь сечения продольной растянутой арматуры типа 1 определяют (при расчете как пространственной системы) по формуле
где Zmax — равнодействующая растягивающих сил согласно эпюре Nx.
В покрытиях с вертикальными бортовыми элементами, расположенными ниже оболочки, до 80% продольной рабочей арматуры размещают в бортовом элементе, из них 60% концентрируют в его нижней части (для увеличения плеча внутренней пары сил и экономии арматуры). В растянутой зоне оболочки, где растягивающие напряжения меньше Rbt, содержание продольной арматуры должно быть не менее 0,2% площади сечения бетона. Вдоль оболочки площадь сечения продольной арматуры типа I можно уменьшить в соответствии с изменением сил Nx, однако до опоры доводится не менее 30%. Сокращение площади продольной арматуры достигается не обрывом стержней, а уменьшением диаметра и сваркой стержней в стыках.
По результатам статического расчета подбирают арматуру (рис. 6.9).
Сжатую зону оболочки в продольном направлении армируют конструктивно стержнями d = 5...6 мм с шагом 200...250 м, общим сечением не менее 0,2% площади сечения бетона. По наибольшим значениям ординат эпюры M (см. рис. 6.9, в) определяют сечения арматуры как для плиты и укладывают ее стержни в направлении волны в соответствии со знаком эпюры. В монолитных оболочках стержни обоих видов объединяют в сетку типа II, которую размещают по всей оболочке (см. рис. 6.9). Вблизи диафрагм касательные силы N имеют максимальное значение. Они вызывают главные растягивающие силы, направленные под углом 45° к прямолинейной образующей. Там, где главные растягивающие напряжения больше Rbt, они передаются на одну арматуру, причем, если недостаточно сетки типа II, ставят дополнительную арматуру типа III (наклонные стержни или ортогональные сетки), заводимую для анкеровки в бортовые элементы и диафрагмы. В местах примыкания оболочки к диафрагмам устанавливают арматуру типа IV, рассчитываемую согласно эпюре Mx (см. рис. 6.9). В многоволновых оболочках около промежуточных бортовых элементов ставят дополнительные поперечные стержни d = 6...10 мм с шагом 100...200 мм (см. рис. 6.9), воспринимающие опорные моменты M.
С оболочки на диафрагмы передаются касательные силы, действующие в ее срединной поверхности (см. рис. 6.9). Статический расчет диафрагм состоит в определении внутренних моментов M и сил N и Q от действия нагрузки Nxy с учетом конструктивных особенностей диафрагмы и ее собственного веса. Арочные диафрагмы с затяжками (см. рис. 6.9, б) по конструкции подобны обычным аркам. Под действием касательных сил M средняя часть арки испытывает внецентренное растяжение; приопорные части — внецентренное сжатие; затяжки — растяжение.
Длинные сборные цилиндрические оболочки применяют в двух вариантах разрезки на сборные элементы: без отделения оболочки от бортовых элементов, и с отделением. В первом варианте все сборные элементы объединяют в единую систему с помощью предварительно напрягаемой арматуры, пропускаемой в продольных каналах. Ho в этом варианте сборные элементы имеют сложную форму, и необходима высокая точность при устройстве каналов для арматуры. Во втором варианте форма сборных элементов проще, монтаж ведут без лесов (панели укладывают на бортовые элементы, подкрепленные на период монтажа стойками). Ho швы между панелями и бортовыми элементами шпоночной формы для передачи касательных сил сложны; качественное их заполнение бетоном и контроль затруднительны.
Короткие оболочки. Цилиндрические оболочки относят к коротким при отношении их размеров в плане l1/l2 < 1 (рис. 6.10). Пролет l1 принимают до 12 м, длину волны l2 — до 30 м, стрелу подъема f > l2/7. Толщину оболочки t принимают без расчета по условиям изготовления равной 50...60 мм при l1 = 6 м и 70...80 мм при l1 = 9...12 м. Для оболочек используют классы бетона В20...В30. Бортовой элемент назначают высотой h2 = (1/10...1/15) l1 и шириной d = (0,2...0,4) h2. Плиту армируют конструктивно сеткой из стержней d = 5...6 мм с шагом 100...200 мм.
Рассчитывают короткие оболочки упрощенным способом: в направлении l1 оболочку рассчитывают, как балку. В однопролетной одноволновой оболочке в середине пролета изгибающий момент
Расчетное сечение продольной растянутой арматуры:
где z — плечо внутренней пары сил; как следует из вычислений и испытаний z = 0,55(f+h2).
Продольную арматуру укладывают в бортовые элементы; если однопролетная оболочка — многоволновая, то в промежуточных бортовых элементах сечение арматуры принимают равным As, в крайних — As/2. В средних пролетах многопролетных оболочек площадь сечения арматуры принимают вдвое меньшей. Продольные стержни арматуры бортовых элементов объединяют в сварные каркасы, причем поперечную арматуру в них ставят конструктивно. Вблизи бортовых элементов оболочку армируют дополнительными сетками (см. рис. 6.10). Над диафрагмами также ставят дополнительную арматуру, которую заводят на длину 0,1l1 в каждую сторону от диафрагмы (см. рис. 6.10). Дополнительную арматуру в обоих случаях принимают такой же, как и основную сетку. В направлении l2 диафрагму рассчитывают во взаимодействии с плитой оболочки (см. рис. 6.10). В статически определимой конструкции диафрагмы как криволинейного бруса с разрезной затяжкой под действием нагрузки плита оболочки сжата, и наибольшее сжатие в вершине оболочки Ny,max = -qRyl1, (где Ry — радиус кривизны оболочки). Вдоль волны эта сжимающая сила изменяется по закону квадратной параболы
