Расчет несущей способности железобетонных куполов кинематическим методом предельного равновесия

09.09.2020

Приведенный ниже расчет несущей способности железобетонных куполов справедлив при выполнении следующих условий: а) осесимметричная нагрузка интенсивностью q равномерно распределенная по горизонтальной поверхности купола; б) форма купола — сферическая; в) отношение диаметра контура к стреле подъема не превышает 10; г) арматура состоит из меридиональных и кольцевых стержней, образующих верхнюю и нижнюю сетки; д) оболочка вращения опирается по всему периметру (если опорное кольцо опирается в отдельных точках, в нем должна быть уложена дополнительная арматура, необходимая для восприятия вертикальных составляющих усилий на контуре); е) исчерпание несущей способности купола происходит вследствие текучести арматуры, что обеспечивается при выполнении условия (1.4.73).

Схема разрушения купола принимается в виде системы сквозных меридиональных трещин, начинающихся у растянутого контура и соединенных по концам раскрывающимися вниз кольцевыми пластическими шарнирами (рис. 1.4.11). Эта схема является единственно возможной формой обращения купола в пространственный механизм в случае, когда найденные по безмоментной теории усилия нигде, кроме наружного контурного кольца, не являются растягивающими. При равномерно распределенной по горизонтальной проекции нагрузке они будут иметь место при условии, что поверхность купола коническая, сферическая с центральным углом, не превышающим 90°, либо она образована вращением квадратной или кубической параболы, а также гиперболы и цепной линии. Для сферических куполов в рассматриваемых условиях при r0/b = 400 область реализации данной схемы излома может быть принята для значений 2r0/f = 3,5 (го— радиус опорного кольца)

Для сферических куполов-оболочек при постоянных предельных моменте и усилиях в кольцевых стержнях стенки, приходящихся на единицу длины меридиана для значений 3,5 меньше 2r0/j меньше 10 и nr0/m меньше 800, интенсивность равномерно распределенной по горизонтальной проекции купола нагрузки можно определить из зависимости:

где n — безразмерный коэффициент, зависящий от пологости 2r0/f и отношения nr0/m; т — момент (на единицу длины) предельных усилий в меридиональной арматуре относительно оси О—О (рис. 1.4.12), проходящей через центр тяжести сжатой зоны бетона,

As.mb — площадь сечения меридиональной арматуры нижней сетки на единицу длины кольцевого направления; h0 — рабочая высота сечения; х — высота сжатой зоны бетона, определяемая последовательным приближением с соблюдением условия (1.4.76), приведенного ниже; k — безразмерный коэффициент, зависящий от пологости 2r0/f; n — предельное усилие на единицу длины в кольцевых стержнях поля оболочки;

Аs.сb и As.cu — площадь сечения кольцевой арматуры соответственно нижней и верхней сеток на единицу длины радиального направления.

Предельное усилие в опорном кольце

где As.co — площадь сечения кольцевых стержней опорного кольца.

Графики для определения коэффициентов n и k, приведенные в работе, представлены на рис. 1.4.13; при этом для значений 3,5 меньше 2r0/f меньше 5 необходимо соблюдать условие r0/b меньше 400.

Формулой (1.4.72) можно пользоваться и для подбора арматуры опорного кольца, если задана интенсивность нагрузки и назначено армирование стенки купола.

Во избежание преждевременного разрушения бетона в сжатой зоне кольцевого пластического шарнира до достижения в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs, необходимо, чтобы выполнялось условие

где e — относительная высота сжатой зоны бетона; eR — граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона.

Требуемую для определения х величину нормальной силы N (см. рис. 1.4.12) находят по формуле

где r — радиус пластического шарнира; rc радиус сферы; a — угол наклона силы N; ф — угол наклона касательной к меридиану на опоре.

Графики для определения значений р = r/r0 приведены на рис. 1.4.13; при этом для значений 2r0/7 = 3,5 определяют р с учетом отношения nc/n.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна