Материал: 2374
В решении 5 показаны отдельные натяжные элементы, работающие аналогичным образом. При этом на стяжки укладывают настилы из дерева, металла или железобетона. В решениях 6 и 7 показаны два возможных варианта снижения действия сдвигающих усилий от центрального купола за счет возведения дополнительных сводов и куполов, выполняющих функции контрфорсов.
При пересечении в основании двух равных сводов возникающие от сдвигающих усилии горизонтальные силы уравновешивают друг друга (рис. 8-2). Если своды имеют разные формы, то горизонтальные силы не равны (рис. 8-1).
Си Конструкции сводовбз грунтового кирпича не выдерживают растягивающих усилий, поэтому необходимо проект ровать опт мальную форму покрытия, в которой возникают только сжимающие напряжения. ФормаАцилиндрического свода, находящегося под воздействием только
собственной массы, в перевернутом виде имеет форму свободно подвешенной цепи. Свободно подвешенная цепь, растягиваемая силами со ственного веса, образует кривую цепи. При этом возникают только растягивающие усилия. Если данную кривую перевернуть, получится оптимальная форма для свода, в котором под собственной массой возникают только сжимающие усилия (рис. 9).
Кривая цепи рассчитывается по формуле у = a cos (х/а) и определяется на основании положения двух точек опоры и вершины (рис. 10).
Д И
26
В полукруглом своде возникают изгибающее напряжения от собственной массы конструкции. Центральная ось свода не совпадает с оптимальной кривой и может даже выходить за пределы конструкции (рис. 11А), что приводит ксс разрушению. Если оптимальная кривая находится в пределах середины третей части толщины свода (рис. 11 В), этой опасности удается избежать.
СПри длиныоптимальной форме купола в конструкции от собственной массы возникают только сжимающие напряжен я отсутствуют растягивающие. В куполе могут возникнугь сжимающие кольцевые напряженбя при устройстве дверных и оконных проемов. Для того чтобы получить оптимальную форму свода, делается разрез, как показано на рисунке 12 слева, который разбивается на сегменты равной .
В результате образуются элементыАс одинаковойДплощадью. Сосредоточенные силы от собственной массы находятся в центре каждого сегмента и имеют равные значения. На рисунке справа показан разрез купола, который также разбит на сегменты равной длины, но их ширина, а следовательно, и площадь уменьшаются от основания к вершине. Значения сосредоточенных сил тоже будут пропорционатьно уменьшаться.
Оптимальную форму купола моделировали на цепочке, к которой прикладывали соответствующую нагрузку, в результате чего была достигнутаИидеальная кривая (рис. 13). Полученная идеальная кривая представлена на рисунке по сравнению со свободно подвешенной цепочкой. Рисунок содержит и формулы для расчета площадей сегментов сферы.
27
С |
|
счет повторенийпоследовательных , заменяя изменяющиеся радиусы кривизны сегментов, |
|
б |
|
Поскольку опт мальная форма купола не является сферической, то расчет плошади ее сегментов |
|
немного отл чается. Эти формулы можно применять для предварительного расчета и для |
|
куполов, которые меют не ольшие пролеты. Большую степень точности можно получить за |
|
измеренные на модели, |
регулируя нафузки в соответствии с рассчитанными площадями |
поверхностей сегментов. В том случае, если высота купола не равна его радиусу, то для расчета не применяют вышеназванные формулы. За основу берут форму эллипса, ось которого располагается ниже основания купола. Данное допущение очень близко к идеальной форме, которую можно доработать на модели.
Высокой точности в получении идеальной кривой достигали с помощью метода фафической статики и компьютерной программы. На рисунке 14 представлены полученные результаты
расчета, где высота купола варьировалась от h = 1,5г до h = 0.5г (где h — это высота, а г — |
|
|
Д |
радиус купола). В каждом случае в расчет принимался световой фонарь, радиус которого |
|
составлял 0.2 г. |
А |
На рисунке изображена оптимальная кривая купола в сравнении с параболой, сферой и кривой |
|
цепи. |
И |
28
Если кривая купола проход т снаружи от оптимальной как нижняя часть сферы, то возникают
кольцевые растяг вающ е напряжения, которые ведут к разрушению конструкции. Если кривая |
||
купола проход т внугри опт мальной формы как кривая цени, то возникают кольцевые |
||
сжимающие напряжен я. Эти напряжения не опасны, если в куполах не устраивать больших |
||
оконных и дверных проемов. Таблица ниже содержит координаты оптимальных кривых для |
||
С |
х высота варьируется от h = 0,8 г до h = 1,4 г (где h — это |
|
различных куполов, в которых |
||
высота, а г — рад ус купола). |
этом верхние проемы в вершине в расчет нс принимаются. |
|
Купол рекомендуют размешать внутри оптимальной кривой, в особенности верхнюю часть |
||
конструкции. Это |
позволяет |
з ежать растягивающих кольцевых напряжений, которые |
вызывают ветровые |
друг е нагрузки. |
|
При |
||
б |
||
|
А |
|
|
|
Д |
|
|
И |
29
Си б Задание на разработку купола Авыдает преподаватель
ЛабораторнаяДработа № 6
Цель: ознакомится с вариантами обеспечения пространственной устойчивости как всего здания так и отдельных конструктивных элементов поперечных рам.
Задание
Создать расчетную схему бачки, изображенную на Рисунке 1 с двумя вариантами загружений (сосредоточенными нагрузками в узлах и равномерно распределенной нагрузкой по верхнему поясу).
Выбор вариантов конструктивных решений многопролетных производственных зданий с различными вариантами обеспечения пространственной устойчивости как всего здания так и отдельных конструктивных элементовИпоперечных рам
1. Рассчитать усилия от узловых и распределенных нагрузок, построив эпюры усилий N при численном задании жесткостей.
2. Задать сечения стержней как профили металлопроката: спаренные уголки L63x5 и L50*5. 3. Отобразить деформированную схему (перемещений узлов бачки) от узловых нагрузок.
4. Определить максимальный по модулю прогиб.
5. Заменить PC фермы на раму и заново выполнить расчет.
6. Проанализировать различие между шарнирной и жесткой схемами для расчета ферм. 7. Отразить в тетради по лабораторным работам ход решения задачи.
8. Создать отчет по лабораторной работе в MS Word согласно шаблону.
30