2. Тънкостенни пространствени конструкции. Трезори.
Тънкостенните пространствени структури са системи, образувани от черупки (тънки плочи) и контурни (странични) елементи - диафрагми - под формата на греди, ферми, арки, греди, опорни пръстени и др. На черупките се придават очертанията на извити повърхности или полиедри. Те едновременно изпълняват функцията на носещи и ограждащи елементи на покритието. Отличителна черта на такива системи е работата в две или повече посоки, в резултат на което се постига равномерно разпределение на вътрешните сили при статични и динамични натоварвания и следователно пространствената твърдост и носещата способност на конструкцията се увеличават със значителни икономии на материал; постига се значително намаляване на теглото в сравнение с покрития от плоски елементи (покривни панели, ферми, арки и др.). Пространствените покрития, притежаващи изразителността на формите, задоволяват функционалните и естетическите изисквания на съвременната архитектура.
Пространствените конструкции, осигуряващи гъвкаво оформление на проектираните обекти, са особено подходящи при изграждането на широкообхватни (без междинни опори) граждански и промишлени сгради за различни цели. Опитът в изграждането на пространствени покрития у нас и в чужбина показва, че те се използват успешно за малки (до 24 m), средни (до 36 m) и големи разстояния (до 100 m и повече).
Сводът е пространствена структура с постоянен криволинеен профил и праволинейни образуващи. Две от тях (като правило маргинални) служат като опори. Арката може да бъде очертана от произволна изпъкнала крива - дъга от окръжност, парабола, верижна мрежа и др.
Ориз. 6.5 Основните видове трезори: а - гладки; b - вълнообразен; c, d - сгънати
Ориз. 6.6. Напречни сечениясводове: a, b - сгънати; в - навес; g, e - криволинейни
Придаването на сечението на арките на сгънат (триъгълен, трапецовиден) или вълнообразен контур увеличава твърдостта и носещата способност на покритието.
Рядко се срещат цилиндрични гладки сводове с плътно сечение, които в миналото са били изградени от камък или тухла. Най-често се проектират със стоманобетонни сглобяеми конструкции. Сгънатите и вълнообразни сводове са изработени от стоманобетон, армиран цимент и пластмаса. Тези покрития обикновено са многократни или многовълнови с малки гънки (вълни) в сравнение с дължината на обхвата: Ifb>gt; 4, (фиг. 6.6). Сводестите покриви са предназначени за едно- и многослойни сгради с правоъгълна форма.
Изчисляване, проектиране и монтаж на трезори.
Приблизителен метод за статично изчисляване на цилиндрични, вълнообразни и сгънати арки се основава на метода за разделянето им на няколко плоски арки с обхватl. За изчислената ширина b на арката се взема стъпката на вълната, гънките или (в случай на цилиндрични арки) единица дължина по протежение на праволинейната генератриса (виж фиг. 6.5). Основните условия, които правят този подход оправдан, са равномерното натоварване на свода по цялата му дължина и липсата на местни укрепвания под формата на междинни стени, диафрагми и др. Възможно е сводът да се разглежда като система от плоски арки само ако неговата дължина L е значителна, надвишаваща стойността на дъговата дъга S Приблизително 2,5 пъти. По-късите арки се изчисляват като пространствена структура, като се отчита влиянието на междинните или крайните диафрагми.
Всяка вълна (гънка) се разглежда като самостоятелно сечение (лента), чието напречно сечение се приема за недеформируемо, което е вярно за средните вълни, а за екстремните вълни дава незначителна грешка. ивициизчислени като дву- или тришарнирни арки на съответния профил (фиг. 6.7 A). За да се опрости изчислението, напречното сечение на гънката обикновено се намалява до еквивалентен правоъгълник или I-лъч (фиг. 6.7).
Ориз. 6.7. Схема на уреждане на трезора:
a - геометрични характеристики, натоварвания и сили: a, b - напречни сечения на сгънати сводове (b - триъгълно сечение, намалено до правоъгълно, c - същото, трапецовидно, намалено до I-сечение).
Сводовете се изчисляват за равномерно разпределено натоварване от покритието (собственото тегло на свода и покрива), непрекъснато и едностранно (половин размах) натоварване от сняг и концентрирано натоварване при наличие на надземен транспорт. При изчисляване на арки с повдигаща стрелкаl> 1/3 трябва да вземе предвид допълнителното натоварване, причинено от наклона на покритието, което се увеличава в посока от ключа към петите на свода. За съответните натоварвания в проектните сечения на арката, стойностите на огъващите моменти (M), напречните и надлъжните сили (Q и N) се намират като в сводеста конструкция. Според най-неблагоприятната комбинация от натоварвания, носимоспособността на приетото сечение се определя като ексцентрично компресиран елемент. Здравината на свода се проверява в участъци, разположени в четвъртините на участъка, където възникват максимални огъващи моменти при едностранно натоварване от сняг.
Носещите елементи на свода изпитват комбинирано действие на натиск и огъване, за чиято оценка е необходимо познаването на геометричните параметри. Изчисляването на вълната (гънката) се извършва съгласно общите правила за ексцентрично компресирани елементи.
Общата стабилност на арката се проверява по формулата, съответстваща на арката.
Сводестите покриви се изграждат от монолитен, сглобяем и сглобяем монолитен стоманобетон. Проектирани са монолитни сводовепреобладаващо цилиндрични, а нагънати и вълнообразни - изключително рядко. Дебелината на плочата на монолитен свод трябва да бъде най-малко 40 mm, а на сглобяем - най-малко 30 mm.
Сглобяемите цилиндрични сводове се изпълняват от цилиндрични оребрени сводове, а многоъгълните - от плоски оребрени плочи с размери на страните 1,5x6 m или 3x6 m. Покрития до 24 m се монтират от две половини с фуга в ключа.
Вълнообразните и сгънати арки от стоманобетон или армиран цимент са леки и икономични. Обхватът на техните участъци е от 12 до 120 м. В зависимост от предназначението и размера на сградата, начина, по който се възприема тягата, архитектурните изисквания и други условия, повдигащата стрела (в ключ) се взема в диапазона от 1/2 до 1/10 от обхвата. Оптималната ширина b Folds (вълни) е (1/8..1/10)/. За участъци до 24 m ширината b обикновено е равна на 3 m или по-малко, а за големи участъци - 3..12 м. Височината на сечението от условието за стабилност се определя равна на (1/30..1/60). Дадената дебелина на плочата (стената) на свода е приблизително (1/400..1/600).
Сглобяемите сводове се проектират от отделни плоски плочи, нагънати или вълнообразни елементи с права или извита ос. Защото в
Сводовете изпитват ексцентрични сили на натиск, обикновено се сглобяват от ненапрегнати панели, чиито размери (от условията на транспортиране) са не повече от 3 м ширина и не повече от 12 м дължина.Те са подсилени в краищата с усилващи елементи, пуфове, диафрагми, осигуряващи стабилността на напречното сечение.
Сгънати арки с триъгълно напречно сечение (виж фиг. 6.6 a) Обикновено се използват заобхваща до 80 м. Ширината b на гънката се приема, като правило, в съответствие със стъпката на колоните, т.е. 6..12 м, но понякога 3 м или по-малко по архитектурни причини. Височината на напречното сечение А на гънката се определя равна на (1/4. 1/10) b. Сглобяемата конструкция на свода е проектирана от стоманобетонни оребрени панели, където дебелината на фланеца на панела>gt; 30 mm, височина на перката Hp = - 120. 160 mm (
1/20 от ширината на панела) и стъпката на напречните ребра е 300. 600 mm.
Сгънати арки с трапецовидно напречно сечение (вижте фиг. 6.6 b) Препоръчително е да се използват за участъци до 36 м. Ширина B Задайте не повече от 3 м, въз основа на състоянието на транспортиране на елемента, и височина H - (1/4. 1/6), в зависимост от размера на припокрития участък. Дължината на сглобяемите елементи на свода се приема в диапазона от 2 до 6 м. Дебелината Tj на хоризонталните рафтове, в които е монтирана работната армировка, се приема най-малко 60 mm, а наклонените стени I - Най-малко 30 mm. Ширината на хоризонталните рафтове е приблизително (1/8. 1/10).
В монолитна конструкция на сгънат свод, за да се намали дебелината на стените, ребрата са разположени в напречна посока, за да образуват квадратни или правоъгълни полета. В този случай наклонените стени се изчисляват за огъване като плочи, поддържани по протежение на контура, или многопролетни непрекъснати.
Оребрените панели на сглобяем сгънат свод са проектирани да се огъват от местно натоварване от сняг в посока на късия размах. Панелите с приблизително еднакви размери по дължина и ширина се изчисляват за локално натоварване, поддържано по протежение на контура. Напречното сечение на армировката в надлъжните ребра на панелите се определя от условието за якост при тяхното транспортиране и монтаж.
При вълнообразни сводове с криволинейно напречно сечение отделната вълна може да има формата на кръг, синусоида, криволинейна тава и т.н. (виж фиг.ориз. 6.6 c, d, e f). Ширина на вълната b Може да бъде 1,5. 3 м, понякога достигайки 6,12 м. Сводовете са проектирани или от тънкостенни панели с двойна кривина, или от оребрени цилиндрични панели, както и странични елементи. Дължината на панела се приема като кратна на дължината на арката.
Укрепването на стената (плочата) на свода се извършва със заварени телени мрежи от клас VR-I с диаметър 3,4 mm и размер на клетката 200x200 mm. Ребрата от сглобяеми панели са подсилени със заварени рамки с работна армировка от стомана клас А-III. При плочи с дебелина 30,50 mm армировката се поставя в един ред; с дебелина на плочата над 50 мм - в два реда.
В участъци от стоманобетонни сводове се използва симетрична надлъжна работна армировка поради появата на променливи моменти на огъване по протежение на участъка. Работна надлъжна армировка, изработена от стомана от клас A-Sh или Vr-I, е монтирана по протежение на горната и долната част на гънката (вълната) по дължината на обхвата на арката (фиг. 6.10).
Ориз. 6.10. Схеми за укрепване на арката:
а - с триъгълно напречно сечение; b - същото, с трапец; c - същото, с криволинейно; 1 - работни фитинги на арката; 2 - работна армировка на лицето върху действието на локалното натоварване; 3,4 - укрепване на наклонени лица към местното натоварване; 5 - укрепване на покривната обвивка; b - монолитен бетон
Сглобяемите елементи са свързани помежду си с помощта на наслагвания, заварени към вградени части или изходи на армировка, последвани от монолитни шевове (фиг. 6.1 d). Трезорите се препоръчват да бъдат проектирани, като се вземе предвид възможността за тяхното инсталиране в разширени блокове.
За предварителни изчисления е разрешено да се вземе установената от практиката намалена дебелина на бетона на сводовете: за разстояния до 30 m - 7 cm; 30. 48 м - 7,6 см; 60. 72 м - 8 см; 80,96 м - 10,12 см.
Консумацията на стомана в трезори с пуфове еза участъци до 30 m - 15,17 kg/m2, за 60,72 m - 20,23 kg/m2.
В трезорите могат да се осигурят отвори с различни форми за противовъздушни светлинни аерационни лампи, изпускателни шахти и др. Разрешено е да се окачват повдигателни съоръжения, тръбопроводи, платформи и др., Поставянето им на месец "
Ориз. 6.11. Сглобяема стоманобетонна сгъната арка от триъгълен профил: а - общ изглед; b - напречно сечение; c - опции за съединяване на панели; d - детайл на триене на свода върху крайната греда; d - същото, на средната греда: 1 - панел на свода; 2 - вградени части; 3 - наслагване за заваряване; 4 - изпускания на фитинги; 5 - армираща мрежа в шева; b - монолитен бетон; 7 - опорна греда; 8 - пуф; 9 - колона
Така че местоположението на ребрата и фрактурите на повърхността на сводовете. Покривът се полага директно върху извитата повърхност на покритието след запечатване на шевовете. Възможно е да се произвеждат панели с топлоизолационен слой във фабрики,
Армираните циментови сводове се изграждат предимно сглобяеми от вълнообразни (нагънати) панели, произведени чрез машинно виброформоване. Панелите са изработени от дребнозърнест бетон, армиран с плетени мрежи от тънка стоманена тел с диаметър 1,1,5 mm. Дебелината на такава обвивка може да бъде намалена до 10,15 mm вместо 30,40 mm в стоманобетонната версия.