Войти  |  Регистрация
Авторизация

Особенности опорных конструкций висячих покрытий



Основной особенностью опорных конструкций висячих покрытий является необходимость восприятия цепных усилий от покрытия, имеющих вертикальную и горизонтальную составляющую при действии на покрытие вертикальной нагрузки.
Горизонтальная составляющая в усилиях от покрытия значительно усложняет устройство опорной конструкции, увеличивает его материалоемкость и приводит к тому, что опорные конструкции занимают значительный удельный вес в технико-экономических показателях, характеризующих покрытие. Поэтому при проектировании сооружения необходимо стремиться к тому, чтобы создать наиболее благоприятные условия для работы опорной конструкции.
Для зданий прямоугольного плана на рис. 13.10 показаны некоторые виды применявшихся опорных конструкций.
В конструкции по рис. 13.10, а тросовые фермы прикреплены к колоннам и передают распор поясов на наклонные оттяжки, закрепленные в грунте. Такая конструкция, помимо плохого внешнего вида и возможных неудобств эксплуатации окружающего здание пространства, требует немалых дополнительных материалов и труда на устройство оттяжек и их фундаментов. На рис. 13.10,б показана аналогичная опорная конструкция, в которой железобетонная висячая оболочка передает распор через специальные бордюрные балки на колонны и оттяжки в грунт. Обе эти конструкции вследствие указанных выше недостатков не нашли широкого применения.
На рис. 13.10, в показано покрытие, в котором усилия от покрытия передаются на конструкции трибун и вспомогательных помещений, расположенных по противоположным сторонам здания. Идея использования конструктивных комплексов, окружающих висячее покрытие для передачи на них цепных усилий покрытия, реализовывалась неоднократно, но каждый раз приходилось усиливать и приспосабливать эти конструкции к восприятию усилий от покрытия; экономическая целесообразность этого приема может быть определена только для конкретного сооружения.
Особенности опорных конструкций висячих покрытий

На рис. 13.10,г показано покрытие, в котором вертикальная реакция висячих ферм покрытия передается на конструкцию трибун, а горизонтальный распор — на замкнутую шестиугольную раму, расположенную в двух пересекающихся наклонных плоскостях, образуемых верхними поясами висячих ферм. Устройство замкнутой опорной конструкции, расположенной в плоскости покрытия, воспринимающей горизонтальные усилия покрытия и не передающей их на нижележащую конструкцию, т. е. локализующую действие распора в плоскости покрытия, является большим преимуществом рассматриваемого решения. Однако ригели рамы, расположенные вдоль длинной стороны здания, имеющие значительный пролет и работающие на изгиб от горизонтального тяжения висячих ферм, представляют собой сложную, тяжелую, негабаритную для транспортирования конструкцию, могущую свести на нет все преимущества висячих покрытий, а потому подобную опорную конструкцию нельзя признать рациональной. Аналогичные по идее, но отличные от приведенного по конструктивному оформлению способы восприятия цепных усилий покрытия неоднократно применялись в ряде покрытий.
Для всех этих сооружений характерен недостаток, присущий рассмотренной выше опорной конструкции, — невыгодная работа на изгиб длинного ригеля рамы, нагруженного значительными цепными усилиями всего покрытия.
В опорной конструкции по рис. 13.10,д тяжение мембраны покрытия передается специальной конструкции — подбору. Подбор расположен в плоскости покрытия, может быть выполнен из тросов, профильной или полосовой высокопрочной стали и работает как нить на растяжение от горизонтальных усилий покрытия. Подбор, передавая тяжение в углы здания, сжимает окаймляющую покрытие железобетонную плиту. В этой опорной конструкции каждый материал используется наиболее рационально: металл подбора — на растяжение, бетон окаймляющей плиты — на сжатие, а действие горизонтальных усилий локализуется в плоскости покрытия. Казалось бы, преимущества этого вида опорной конструкции перед рассмотренными ранее очевидны, однако сложность передачи усилий с покрытия на подбор и с подбора на окаймляющую покрытие железобетонную плиту (особенно при больших размерах покрытия) привела к тому, что эта опорная конструкция не получила большого распространения.
На рис. 13.10, е показана конструкция, в которой цепные усилия двух пересекающихся стальных полос, собирающих нагрузку со всего покрытия, передаются в углы покрытия и, обжимая окаймляющую покрытие железобетонную плиту, локализуют горизонтальные усилия висячей системы поверхностью самого покрытия.
Особенность такого решения — необходимость иметь лишь две главные несущие все покрытие системы, что обусловливает передачу в углы здания больших сосредоточенных усилий, в свою очередь вызывающих большие конструктивные сложности. Именно эти причины делают малоперспективным применение подобной системы для покрытий больших пролетов.
Рассмотрение приведенных видов опорной конструкции висячих покрытий показывает, что для прямоугольных зданий наиболее рациональны замкнутые контуры с передачей цепных усилий от пролетной части в угловые зоны покрытия, хотя такие системы и связаны с определенными конструктивными трудностями, особенно в зданиях больших пролетов.
Для зданий круглого или эллиптического плана наилучшей и почти единственной формой опорной конструкции висячего покрытия будет железобетонное опорное кольцо, лежащее на колоннах (рис. 13.11). Такие кольца способны воспринимать горизонтальные составляющие цепных усилий от покрытия, локализуя их в плоскости покрытия и передавая на нижележащую конструкцию лишь вертикальные усилия. При действии на покрытие равномерно распределенной нагрузки, обычно вызывающей в покрытии наибольшие усилия, опорные кольца испытывают чистое сжатие (кроме средних опорных колец шатровых оболочек, которые испытывают растяжение), что делает целесообразным выполнять их из железобетона; при неравномерных нагрузках на покрытие в кольце дополнительно появляются моменты. Для некоторых видов висячих покрытий, особенно оболочек или тросовых сеток с поверхностью двоякой кривизны, целесообразная форма опорной конструкции — наклонная арка (рис. 13.12). Арки, воспринимая цепные усилия покрытия, передают их на грунт, часто значительно облегчая работу колонн, их поддерживающих.
Особенности опорных конструкций висячих покрытий

Распорные усилия с контурных арок часто целесообразно воспринимать затяжками, расположенными под полом перекрываемого помещения и облегчающими работу опорных фундаментов. Очертание арок необходимо согласовывать с распределением цепных усилий от покрытия, добиваясь того, чтобы ось арки совпадала с кривой давления от цепных усилий пролетной конструкции при действии на нее постоянной нагрузки. Арки, в основном работающие на сжатие, целесообразно выполнять из железобетона.
Резюмируя рассмотрение схем опорных конструкций висячих покрытий, можно отметить, что наиболее благоприятные усилия для их работы у замкнутых круглых колец, расположенных на колоннах в уровне покрытия. Такие кольца имеют наименьшие архитектурно-технологические ограничения решения всего здания и наилучшие технико-экономические показатели. Оба эти обстоятельства обеспечили им наиболее частое применение в висячих покрытиях, особенно при больших размерах покрытия.
В зданиях прямоугольного плана удачная схема восприятия цепных усилий покрытия пока не найдена и это значительно сдерживает использование висячих покрытий для таких зданий.
Расчет опорных конструкций висячих покрытий ведется обычными методами строительной механики на действие вертикальных и горизонтальных усилий от пролетных конструкций покрытия при действии на покрытие постоянной нагрузки и различных комбинаций временных нагрузок. При окончательном, уточняющем деформационном расчете желательно учесть совместную работу опорной и пролетной конструкции.
При полном равномерном загружении кольца осесимметричной нагрузкой (см. рис. 13.13, а) в нем возникает наибольшая осевая сила, которая определяется по формуле
Особенности опорных конструкций висячих покрытий

при этом изгибающие моменты и поперечные силы равны нулю.
При осесимметричном загружении сосредоточенной силой по рис. 13.13, б усилия в кольце:
Особенности опорных конструкций висячих покрытий

При осесимметричном загружении распределенной нагрузкой, расположенной на части кольца, по рис. 13.13, в
Особенности опорных конструкций висячих покрытий
Особенности опорных конструкций висячих покрытий

Наибольшие значения моментов получаются при α=39°30'.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent