Особенности нагрузок на висячие покрытия
|
Действующие на висячие покрытия нагрузки в соответствии со СНиП II-6-74 подразделяются на постоянные и временные — длительно действующие и кратковременные. К постоянным нагрузкам относится вес несущих и ограждающих конструкций покрытия. Собственный вес несущих конструкций сильно зависит от самого типа несущей конструкции и в осуществленных покрытиях имеет следующие значения. В однопоясных покрытиях с железобетонными плитами вес тросов обычно составляет около 0,06—0,08 кН/м2, а вес всего покрытия сильно зависит от конструкции образующих покрытие железобетонных плит и колеблется от 0,8 кН/м2 (ребристая плита толщиной 2,6 см) до 2 кН/м (монолитная плита толщиной 8 см). В металлических оболочках вес несущей конструкции также состоит из собственного веса оболочки и веса стабилизирующей оболочку конструкции и в сумме составляет около 0,4 кН/м2 при толщине оболочки 4 мм и около 0,6 кН/м2 при толщине оболочки 6 мм. Покрытия с изгибно-жесткими элементами имеют вес несущей конструкции 0,3—0,4 кН/м2, но в отличие от оболочек к этому весу должен быть прибавлен дополнительный вес щитовой конструкции, поддерживающей кровлю, расположенную между изгибно-жесткими элементами (например, щиты с профилированным настилом) и не участвующую в работе пролетной несущей конструкции покрытия. Для тросовых систем — двухпоясных систем, тросовых ферм, седловидных сеток характерен очень малый вес несущей конструкции, составляющей 0,05—0,12 кН/м2, но подобно покрытиям с изгибно-жесткими элементами они должны иметь дополнительную щитовую конструкцию, поддерживающую кровлю, вес которой необходимо учитывать. В двухпоясных покрытиях существенный вес могут иметь сжатые стойки, соединяющие пояса, поэтому предпочтительнее системы, в которых несущие пояса расположены над стабилизирующими, а пояса соединены легкими растяжками. Вес самих несущих элементов покрытия (без учета конструктивных деталей) не может служить показателем расхода материала на все покрытие, так как не включает данных об опорных конструкциях и внутренних кольцах в круглых покрытиях. К постоянным нагрузкам, помимо веса несущей конструкции, относят вес ограждающей конструкции — утеплителя, гидроизоляции, часто подвесного потолка; ее вес принимается по фактическим весам примененных составляющих элементов. К временным длительно действующим нагрузкам относят вес подвесного потолка, вентиляционного и осветительного оборудования, которое часто подвешивается к несущей конструкции покрытия; вес этот обычно задается архитекторами совместно с технологами и в зависимости от здания часто составляет 0,1—0,3 кН/м2 и более. Таким образом, суммарное воздействие на покрытие постоянной и временной длительно действующей нагрузки зависит от назначения сооружения, конструкции кровли и наличия технологического оборудования. Для Московских олимпийских сооружений оно составляло около 1,5—2 кН/м2. Для большинства зданий эти нагрузки принимаются равномерно распределенными по покрытию. Главными кратковременными нагрузками являются ветровая и снеговая нагрузки. Ветровая нагрузка. Расчетное значение ветровой нагрузки принимается по СНиП II-6-74 в виде произведения коэффициента перегрузки п, скоростного напора q0, коэффициента k, учитывающего изменение скоростного напора по высоте, и аэродинамического коэффициента с. При проектировании висячих покрытий все данные берут из СНиП. К сожалению, в действующем СНиП отсутствуют указания по определению аэродинамических коэффициентов для большинства форм висячих покрытий. В процессе реального проектирования их обычно экспериментально определяют продувкой модели в аэродинамической трубе. Исследования аэродинамического коэффициента, выполненные К.А. Бабаевой, показали весьма сильную зависимость этих коэффициентов от многих парам здания, что затрудняется их обобщенную рекомендацию. Некоторые данные продувок моделей реальных сооружений приводятся на рис. 13.2. Эти данные показывают, что ветер на подавляющей части поверхности большинства покрытий оказывает отрицательное давление — отсос, достигающий на отдельных участках покрытия 0,2—0,3 кН/м2 и даже 0,6 кН/м2.  В легких покрытиях, особенно при недостаточном укреплении его краев, неравномерное давление ветра вызывает большие деформации покрытия и даже явление аэродинамической неустойчивости покрытия, т. е. его вибрацию или полное вывертывание покрытия. В этих случаях необходима специальная стабилизирующая конструкция, предохраняющая покрытие от этого явления. Для покрытий, собственный вес которых (вместе с подвесными потолками и технологическим оборудованием) составляет 1,5—2 кН/м2 и края которых по всему периметру закреплены, явление аэродинамической неустойчивости не угрожает, и они не нуждаются в какой-либо дополнительной стабилизации, а проверка покрытия на действие ветра становится не обязательной. Снеговая нагрузка на покрытие также принимается по СНиП II-6-74 и обычно рассматривается в нескольких вариантах: в виде равномерно распределенной по покрытию и несколько вариантов неравномерного распределения, учитывающего возможный передув снега ветром, частичную очистку покрытия от снега и др. К сожалению, СНиП не приводит рекомендаций по учету неравномерного распределения снега по большинству форм висячих покрытий, а данные, полученные К.А. Бабаевой, являются первичными и необязательными. Такая, неопределенность с неравномерным распределением снега приводит к тому, что проектировщик рассматривает различные схемы загружения, вызывающие либо наибольшие усилия в несущей или опорной конструкции, либо вызывающие наибольшие перемещения, не очень сильно считаясь с вероятностью таких нагружений. Некоторые данные по фактическому распределению снега по поверхности покрытия или по принятым для реальных сооружений данным приведены на рис. 13.3.  |
