Конструктивные элементы, узлы и детали складчатых, бочарных и волнистых сводов

09.09.2020

Стрелу подъема продольной оси свода (проходит через ц. т. поперечного сечения свода) в ключе рекомендуется принимать в пределах от 1/2 До 1/12 пролета l. Большие значения принимаются для сводов, опирающихся на фундаменты, а также при отсутствии затяжек, меньшие — для сводов с затяжками, опирающихся на колонны с уменьшением f/l по мере увеличения пролета.

Складчатые и волнистые своды. Плиты для складчатых сводов проектируют аналогично плоским плитам покрытий 3x6 или 3x12 м с возможностью их изготовления в стальных формах по поточно-агрегатной технологии. Толщину полки плиты следует принимать равной 30...40 мм, в опорных зонах 50...60 мм. Высота продольных и торцевых ребер 150...200 мм, поперечных ребер 120...150 мм, располагаемых с шагом 600...800 мм. По боковым поверхностям плит выполняются шпонки. Ширина плит принимается не более 3,0 м. Опорные плиты сводов проектируются утолщенными сплошными. При опирании сводов по всей площади поперечного сечения складки, например на фундаменты ленточного типа, опорные плиты также могут быть ребристыми.

Армирование сводчатых тонкостенных конструкций осуществляют в соответствии с эпюрами нормальных и поперечных усилий, а также изгибающих моментов, построенных по расчетным данным. Обычно изгибающие моменты воспринимаются стержневой арматурой в виде плоских каркасов, укладываемых в продольные утолщения (ребра) по длине конструкции. Нормальные и поперечные усилия воспринимаются проволочной сеткой с ячейками 150x150 или 200x200 мм, диаметром 3...6 мм. Опорные части элементов, представляющие собой в большинстве случаев железобетонные плиты или балки, армируют стержневыми пространственными каркасами.

Существенным отличием в армировании армоцементных конструкций является применение тканых сеток, укладываемых по всей поверхности конструкции. Такие сетки обычно укладывают по обе стороны от проволочной сетки, выполняющей одновременно и функцию разведения тканых сеток в поверхностные слои сечения. Наибольший эффект от применения тканых сеток достигается при фиксации величины защитного слоя бетона в пределах 4...6 мм. Тканые сетки скрепляются с проволочной сеткой в один арматурный пакет. Перехлест тканых сеток составляет 40...50 мм.

На рис. 2.4.6 показано устройство верхнего и нижнего шарниров для трехшарнирного свода. Утепление сводчатого покрытия выполнено плитным несущим утеплителем (обычно армопенобетоном), укладываемым по гребням волн конструкции, или мягким утеплителем непосредственно по поверхности всего покрытия. В данном случае заполнение пазух в местах примыкания элементов к опорной конструкции осуществлено шлаковой засыпкой или набетонкой.

При изготовлении элементов свода на виброформовочной машине утеплитель (пенополистиролцемент с плотностью р = 200 кг/м3) также формуется на этой машине. Он может приформовываться непосредственно к элементу в процессе изготовления или выпускаться в виде волнистых плит и укладываться на стройке на уже смонтированный свод. Такой утеплитель не требует устройства цементной стяжки и по нему может быть применено пленочное гидроизоляционное покрытие (например, кровелит) различных цветовых оттенков.

Расчет конструкций в продольном направлении. Расчетные схемы тонкостенных сводчатых конструкций определяются наличием шарнирного опирания элементов или их защемления в опорных конструкциях. Поэтому сводчатые покрытия подразделяются на защемленные, двух- или трехшарнирные. Упрощенный расчет таких конструкций сводится к расчету плоских арок, имеющих криволинейное или складчатое очертание поперечного сечения.

Для выполнения расчета необходимо определить нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 покрытия (постоянная и временная), а затем на 1 м длины арки. При расчете сводов следует учитывать увеличение постоянной нагрузки от собственного веса, распределенной по горизонтальной проекции свода, в направлении от ключа к пятам по закону кривой:

где q — постоянная нагрузка в ключе свода; q1 — дополнительная постоянная нагрузка, вызываемая уклоном покрытия; ф — угол наклона к горизонту касательной к оси свода в рассматриваемом сечении.

Постоянные и временные нагрузки и коэффициенты перегрузки принимаются по СНиП 2.01.07—85.

Нормативная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной проекции свода определяется по формуле

где р0 — вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности; с — коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности к нормативной нагрузке на покрытие.

Ветровая нагрузка на свод принимается нормальной к ее поверхности и определяется как произведение скоростного напора на аэродинамический коэффициент.

При наличии значительных температурных перепадов по толщине конструкций ее расчет производится на температурное воздействие в соответствии со СНиПом. Нагрузки от сейсмических воздействий должны учитываться в соответствии с действующими нормами и правилами строительства в сейсмических районах.

Нормативную вертикальную нагрузку от подвесного транспорта следует определять по каталогам и стандартам на крановое оборудование. Изгибающие моменты, нормальные и поперечные силы в отдельных сечениях элемента свода определяются по следующим формулам:

где Mo, Q0 — соответственно изгибающий момент и поперечная сила в данном сечении однопролетной балки; H — распор волны свода; у — ордината оси свода в рассматриваемом сечении.

Поперечные силы и изгибающие моменты в однопролетной балке от параболической нагрузки в сечении, расположенном на расстоянии х от левой опоры, могут определяться по формулам:

где vп = 0,167q1l — вертикальная реакция от параболической нагрузки.

Коэффициент, учитывающий влияние на величину распора смещения пят вследствие упругого удлинения затяжек и обжатия свода, можно определить по формуле

где F, I — площадь и момент инерции поперечного сечения свода; Еб — модуль упругости бетона; F3, E3 — площадь поперечного сечения и модуль упругости затяжек; n — коэффициент отношения стрелы подъема к пролету.

При отсутствии затяжек и несмещающихся опор

При восприятии распора свода контрфорсами или другими податливыми опорами

где А — горизонтальное смещение контрфорса у пяты свода при H-1 кг; H — распор сводов.

При расчете на температурные воздействия

где а — коэффициент линейного расширения бетона; t10 и t20 — положительное повышение температуры свода и затяжки.

Податливость затяжки оказывает большое влияние на внутренние усилия в арке. При предварительно напряженной затяжке усилия в арке можно сократить на 30...45 % по сравнению с металлической.

После определения H свода для разных видов нагрузки остальные величины легко найти по вышеприведенным формулам.

При расчете трехшарнирных статически определимых сводов в случае расположения опорных шарниров на одном уровне вертикальные реакции одинаковы с реакциями простой балки. При этом распор H = M0/f, где M0 — изгибающий момент в середине арки, определяемый как для простой балки; Mx, Nx, Qx определяются как для двухшарнирной арки.

Расчетная длина свода Iq в направлении перекрываемого пролета, необходимая для определения коэффициента увеличения эксцентриситета при расчете гибких внецентренно сжатых железобетонных элементов, принимается 0,54 S для двухшарнирной арки, 0,58 S — для трехшарнирной, где S — длина оси свода.

Как показал опыт, в тонкостенных сводчатых конструкциях значительное влияние оказывают усилия и деформации поперечного сечения конструкции в направлении, перпендикулярном к основному пролету. Эти усилия, вызванные действием продольных изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил, бывают существенны, что может привести к появлению продольных трещин в конструкции и к общему снижению ее несущей способности.

Бочарные своды. Для бочарных сводов пролетами 48...100 м оптимальное значение f/l рекомендуется в диапазоне 1/10...1/12. Ширину сводов в поперечном направлении следует принимать 6... 12 м для пролетов 60... 100 м. Наиболее рациональна ширина 12 м. Высота поперечного сечения свода рекомендуется в пределах 1/4...1/10 его ширины.

Поверхность свода образуется перемещением вдоль оси некоторой кривой (дуги окружности, параболы) или ломаной линии таким образом, что плоскость образующей остается перпендикулярной оси свода. Торцевые или опорные зоны сводов (их длина принимается обычно равной ширине свода) следует выполнять одним из двух следующих способов: 1) опорная зона тороидального очертания, т. е. свод имеет по всей длине постоянную форму сечения; 2) опорная зона имеет форму коноида или близкую к ней, т. е. переменную высоту профиля, постепенно переходящую от профиля средней зоны к прямой на линии опор. Геометрическая форма в последнем варианте в статическом отношении предпочтительнее, однако значительно сложнее в части формирования.

Сборные плиты бочарного свода рекомендуется выполнять номинальными размерами 3x6 и 3x12 м. Минимальная толщина полки плиты 30...35 мм. Плиты следует окаймлять по периметру ребрами высотой 250...350 мм, при необходимости (по условиям обеспечения устойчивости полки плиты) снабжать промежуточными ребрами высотой 150...250 мм.

При схеме продольной разрезки (см. рис. 2.4.3) рекомендуются плиты с цилиндрической формой поверхности пролетом до 12 м (рис. 2.4.7). Могут применяться плиты с ломаной формой поверхности. При схеме поперечной разрезки следует применять, как правило, плоские плиты. Могут применяться также плиты с криволинейной формой поверхности.

Боковые поверхности ребер следует выполнять со шпонками, обеспечивающими передачу сдвигающих усилий. Соединение плит между собой рекомендуется осуществлять сваркой закладных деталей или предусматривать выпуски арматуры.

Для восприятия изгибающих моментов в сводах следует предусматривать систему поперечных ребер. При продольной разрезке рекомендуется применять диафрагмы в виде криволинейных балок, с затяжками и без них либо в виде сплошностенчатых диафрагм, которые следует принимать равными длине плит. По линии сопряжения смежных оболочек следует предусматривать утолщенные края сводов в виде ребер плит пли специального элемента, соединенного с плитами.

Иногда роль указанного элемента выполняет верхний пояс продольной контурной арки, железобетонной или стальной.

Для восприятия главных усилий в опорных зонах рекомендуется располагать арматуру в плитах, соединяя ее между собой на сварке. Применяются также схемы армирования поверх плит с последующим обетонированием каркасов для восприятия главных растягивающих усилий. Затяжки сводов могут выполняться предварительно напряженными и без напряжения. Предварительно напряженные затяжки проектируют железобетонными или стальными. В качестве напрягаемых элементов применяют стержневую арматуру и высокопрочную арматуру в виде прядей и стальных канатов. Затяжки без предварительного напряжения следует выполнять стальными преимущественно с использованием низколегированной стали.

Торцы сводов с тороидальной формой поверхности выполняются в виде торцевых диафрагм — сплошностенчатых арок с затяжками или ферм. Торцы сводов с коноидальной поверхностью проектируют в форме балок.

На рис. 2.4.8 показан узел сопряжения бочарных сводов. Одним из наиболее ответственных моментов, связанных с устройством сводчатых конструкций, является опорный узел, решением которого определяются условия передачи нагрузок с покрытия на несущий каркас здания, и устройство утепления и отвода воды. Затяжки, воспринимающие распор свода, крепятся непосредственно к опорным балкам, воспринимающим вертикальные и горизонтальные (в промежутках между затяжками) нагрузки.

Рациональным решением узла, особенно при возведении сборных армоцементных сводчатых покрытий, является применение для опирания свода специальных опорных элементов, представляющих собой переход от сложной формы поперечного сечения свода (волнистой или складчатой) к опорной плите. В такой конструкции при ширине элементов 3 м затяжки крепятся в каждом элементе свода, что упрощает монтаж и улучшает условия работы опорных конструкций, воспринимающих в этом случае только вертикальные нагрузки от покрытия, а утеплитель располагается снизу конструктивного элемента.

Упрощенный расчет бочарного свода аналогичен приведенным ниже расчетам складчатых и волнистых сводов.

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