Основы и особенности статического и конструктивного расчетов сводов

Статический расчет однослойных (односетчатых) (пролетами до 90 м) и более сложных двухслойных (двухсетчатых) пролетами > 90 м (в пределе до 700 м) сводов ведут на пространственных КЭ-моделях на первом этапе с шарнирными узлами. Расчет проводится на нормативные нагрузки (собственный вес кровли, свода, снег, ветер) для оценки вертикальных и боковых – горизонтальных перемещений; обеспечения перемеще-

Рис. 11.3. Узлы однопоясных сетчатых куполов: а – с плоскими штампованными фасонками; б – со сферической пустотелой фасонкой; в – системы «Цейсс»; г – со штампованными сферическими фасонками; д – системы       ЦНИИпроектстальконструкция. 1 – стержневые элементы; 2 – узловые элементы; 3 – рабочие болты; 4 – наконечник

Рис. 11.4. Узлы сопряжения ребер купола с опорным кольцом: а – в однопоясном ребристом куполе; б – то же, в двухпоясном; в – в сетчатом

ний, удовлетворяющих нормам, достигают варьированием жесткостями КЭ, которые первоначально задают или приближенно, исходя из предельной гибкости сжатых элементов, или по имеющимся аналогам. Поэтому первый этап расчета на перемещения выполняют несколько раз, изменяя жесткости КЭ и добиваясь желаемого перемещения без излишних запасов. После этого выполняют второй этап расчета в той же КЭ-модели на определение усилий в стержнях свода от расчетных наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок (отдельных загружений: собственный вес кровли, свода, снега и ветра; в производственных зданиях возможно подвесное крановое оборудование; в общественных зданиях – подвесные потолки; подвесные инженерные сети). Полученные усилия от расчетных сочетаний нагрузок объединяют в группы: для сжатых поясов, растянутых поясов и решетки в двухсетчатых сводах; для сжатых и растянутых стержней в односетчатых сводах. При этом в каждой группе элементы с близкими по величине усилиями принимают одинакового поперечного сечения. Практически назначают не более 10 стержней одного профиля в каждой группе.

Проверочные конструктивные расчеты стержневых элементов свода выполняют согласно [15] на расчетные сочетания усилий по следующим формулам: № 6, 7 – на прочность и устойчивость центрально растянутых и сжатых; № 105…121 внецентренно сжатых или сжато-изогнутых сплошного сечения на прочность и общую устойчивость; по п.9.3 – внецентренно сжатых или сжато-изогнутых сквозного сечения на общую устойчивость.

Особенности конструктивных проверочных расчетов монтажных и опорных узлов:

– узловые соединения сводов выполняют и рассчитывают с применением специальных узловых элементов (рис. 7.6; 7.7) [3], (рис. 11.5) [6] на болтах или сварке.

Конструктивной особенностью сетчатых цилиндрических сводов и оболочек является расположение осей стержней двух соседних узлов в раз-

Рис. 11.5. Узлы цилиндрических сетчатых оболочек: а – разработанные в ЧССР; б – собираемые из плоских ферм; в, г – конструкции МАрхИ (СССР);  д – вариант опорного узла двухпоясного свода с затяжкой

Рис. 11.6. Узлы полносборных перекрестно-стержневых систем на монтажной сварке (а-г), собираемых из объемных пирамид и призм полной заводской готовности (д-з): а – «Октаплатт» (ФРГ); б – ЦНИИСК (СССР); в – на сварных листовых косынках; г – бесфасоночная из прямоугольных труб;            д-е – «Пирамитек» (Франция); ж-з – МархИ (СССР); 1 – трубчатый стержень;     2 – стержень из прямоугольной трубы; 3 – то же, из уголков;  4 – листовая фасонка; 5 – пустотелая шаровая фасонка; 6 – листовая крестовая фасонка;              7 – штампованная фасонка в виде усеченного конуса;        8 – квадратная узловая пластина; 9 – звездчатая фасонка из круглых труб;   10 – узловая фасонка с петлевыми шарнирами; 11 – стяжной болт с шайбой и гайкой; 12 – монтажная шпилька; 13 – гайка

Рис. 11.7. Узлы полносборных перекрестно-стержневых систем, собираемых из отдельных элементов на осевых и срезных болтах и с клиновидными захватами: а – МархИ (СССР); б – «Кокиль» (Франция); в – «Тридиматек» (Франция); г – «Юнистрат» (США); д – «Триодетик» (Канада); е – ИФИ (ГДР);             1 – трубчатые стержни; 2 – то же, из открытых профилей; 3 – то же, двутавровые; 4 – полусферический узловой элемент; 5 – литая полушаровая фасонка;       6 – то же, штампованная листовая; 7 – прессованный узловой элемент; 8 – плоская шайба; 9 – литой конус; 10 – рожковый наконечник; 11 – клин; 12 – тарельчатая шайба; 13 – сферическая крышка; 14 – плоская узловая пластина;              15 – стяжной болт

ных плоскостях. Это свойство (особенность) требует применения в них

таких профилей, как труб, швеллеров, двутавров, закручивание которых относительно продольной оси на малый угол не вызывает значительных напряжений в сечениях. При численных расчетах КЭ-моделей такой крутящий момент может быть выявлен и соответственно учтен в проверочных расчетах. Своды и оболочки конструируют преимущественно из коротких стержневых элементов и специальных узловых деталей, для оболочек  (рис. 11.5), для перекрестно стержневых систем (рис. 11.6) - на сварке [6], (рис. 11.7) - на болтах [6], позволяющих прикреплять стержни под разными углами.

Расчет болтов или сварных соединений в таких узлах выполняют по установленным формулам [15].