Кружально-сетчатые купола из сомкнутых сводов

54. Кружально-сетчатые купола из сомкнутых сводов

Конструкции кружально-сетчатых сомкнутых сводов

Купол из сомкнутых сводов образует в плане правиль­ный многоугольник и состоит из одинаковых секторов (рис. 1 и 2), являющихся частью цилиндричес­кого свода. Смежные секторы сомкнутого свода соеди­няются между собой специальными ребрами, называе­мыми гуртами. Шаг сетки с, угол y между косяками и угол a между нижними ребрами косяков и образующей свода принимают такими же, как в цилиндрических кружально-сетчатых сводах.

Косяки, примыкающие к гуртам, соединены с ними «по месту». Гурт имеет эллиптическое очертание, кото­рое при f £ L_c/5 может быть практически заменено ок­ружностью, построенной по трем точкам - одна посере­дине и две по концам гурта. Для покрытий, особенно где косяки сетки клееные, целесообразно гурты выполнять также клееными - либо из стандартных косяков, как кружальные арки, либо из пакета гнутых досок, как клееные арки.

Нижнее распорное кольцо, имеющее очертание пра­вильного многоугольника, может быть из стали или же­лезобетона либо металлодеревянным из горизонтальных шпрёнгельных ферм, где изгибающие моменты воспри­нимаются деревянным поясом, а замкнутая многоуголь­ная схема металлических шпренгелей воспринимает растягивающие усилия от распора. Верхнее сжатое коль­цо решают обычно по принципу многослойной кружаль­ной арки.

Рекомендуемые материалы

Расчет кружально-сетчатых куполов из сомкнутых сводов. Отдельные секторы кружально-сетчатых ку­полов из сомкнутых сводов работают как своды, опер­тые по трем сторонам. Чем больше секторов в сомкнутом своде, тем ближе его работа к работе куполов враще­ния. Приближенный расчет сомкнутых сводов обычно производят по безмоментной теории расчета куполов вращения. Меридиональное уси­лие Т₁ от собственного веса купола на 1 м горизонталь­ного сечения

T₁ = (S_j/2Sinj)×g,                                              

где S_j   — длина дуги, стягивающая угол j (рис. 4).

Меридиональные усилия от снеговой нагрузки и коль­цевые усилия от собственного веса и снега определяют по соответствующим формулам для сферических купо­лов-оболочек. Меридиональные усилия сжатия T₁ и кольцевые усилия сжатия воспринимаются косяками сетки, а кольцевые усилия растяжения - кольцевым на­стилом. Усилие N₁ (рис. 5), приходящееся на один косяк, находят по формуле

где  - суммарное меридиональное усилие на 1 м об­разующей свода в сечении с углом j;  - суммарное кольцевое усилие на 1 м дуги поперечного сечения свода при угле j; с — шаг косяков сетки вдоль образующей цилиндра;  - шаг ко­сяков сетки вдоль дуги поперечного сечения цилиндра.

Если в рассматриваемом узле Т₂ является усилием растяжения, то последний член в формуле для N₁ отпа­дает; само же усилие Т₂ должно быть воспринято коль­цевым настилом.

Сечение косяков обычно подбирают из условия смя­тия торцами набегающих косяков боковых граней сквоз­ного косяка по формуле

N₁/F_нт £ R_см90,

где F_нт - площадь нетто нормального сечения косяка в торце для метального варианта; для варианта с узловым соединением на ши­пах из этой площади вычитают площадь нормального сечения ши­па; высота косяка посередине его длины h_K не должна быть меньше l/150L_c.

Кроме того, вдоль образующей свода в секторе про­веряют отдельные полосы на продольный изгиб под дей­ствием сил сжатия Т₂. Рассчитываемую полосу свода принимают равной по ширине  (см. рис. 4), а по длине - расстоянию а_n между осями смежных гуртов на уровне, соответствующем положению продольной оси расчетной полосы.

Длину а_n определяют по формуле

a_n = 2R_cSinj×tga₁,

где j — центральный угол, соответствующий    положению осевой    линии a_n; a₁ - половина центрального угла сектора в плане.

Положение расчетной полосы устанавливают подбором. Напряжение в косяках с учетом продольного изгиба проверяют по формуле

где j_пр - коэффициент продольного изгиба.

Приведенная гибкость расчетной полосы а_n

l = 3,5a_n/h_к.

Сечение растянутого кольцевого настила подбирают аналогично подбору сечения куполов-оболочек. Кольце­вые растягивающие усилия между отдельными сектора­ми передаются с помощью гуртов. Прикрепление кольце­вого настила к гуртам проверяют на соответствующее усилие в кольцевом настиле. Соединение косяков с на­стенным брусом и гуртом проверяют на смятие от уси­лий ni в косяках. В сжатой зоне кольцевых усилий при симметричной нагрузке кольцевой настил воспринимает только местную нагрузку в пролете между косяками. При несимметричной нагрузке неизменяемость сетки обеспечивается кольцевым настилом, который восприни­мает при этом продольный распор в каждом секторе свода, определяемый на единицу длины дуги поперечно­го сечения свода по формуле

Прикрепление кольцевого настила к гуртам проверя­ют также на усилие N_n по аналогии с кружально-сетчатыми сводами. В растянутой зоне прикрепление кольце­вого настила к гуртам проверяют на суммарное усилие N_n и Т₂.

Нижнее опорное кольцо (многоугольное в плане) рассчитывают на растяжение и изгиб в горизонтальном направлении от распора свода при наличии сплошной вертикальной опоры и на косой изгиб при опирании коль­ца в отдельных точках (совпадающих обычно с поло­жением гуртов). Растягивающее усилие в многоугольном кольце (см. рис. 4).

N_р = 0,5T₁×Cosj₀×B×ctga₁.

Верхнее сжатое кольцо при многоугольном плане рассчитывают на сжатие усилием, определяемым по формуле

N_р = 0,5T₁×Cosj₁×a₁×ctga₁.

где a₁ - сторона верхнего многоугольника кольца.

Бесплатная лекция: "30 Отечественная культура в 20 веке" также доступна.

При круговом очертании верхнее кольцо рассчитыва­ют так же, как в куполах-оболочках.

Узловые болты в конструкции сетчатого купола с уз­лами на болтах рассчитывают аналогично кружально-сетчатым сводам на усилие

N_б = N₁×ctgy.

Если необходимо, чтобы сомкнутый свод воспринимал в условиях эксплуатации сосредоточенные нагрузки, их непосредственно передают на гурты, которые при этом рассчитывают как плоские трехшарнирные арки. Так же рассчитывают гурты, если при монтаже к ним подвеши­вают подмости или другие монтажные приспособления.

Возведение кружально-сетчатых сомкнутых сводов. При сборке сомкнутых сводов в качестве монтажных элементов часто используют усиленные гурты. Сборку свода ведут в такой последовательности. Сначала уста­навливают и закрепляют нижнее опорное кольцо и центральную башню, на которую укладывают верхнее кольцо. После этого ставят усиленные гурты свода, ко­торые рекомендуется поднимать и устанавливать спа­ренными для придания им пространственной жесткости. Гурты раскрепляют монтажными дощатыми раскосами, затем к ним подвешивают небольшие подмости в преде­лах одного сектора или даже части его.

Свод собирают секторами. Целесообразно собирать одновременно два противоположных сектора. Переходя к сборке следующих секторов, предварительно переносят и закрепляют подвесные подмости. В остальном сборка аналогична сборке кружально-сетчатых сводов. Может быть и другой способ возведения сомкнутых сетчатых сводов. Сначала собирают внизу все основные элементы (гурты, косяки, сетки и опорные брусья) отдельных сек­торов, а затем их поднимают и устанавливают на место. При этом примыкающие друг к другу секторы образуют спаренные гурты, что должно быть учтено при их расче­те и конструировании.