А — гнутоклееной; б — из Г-образных полурам; / — расчетная ось; 2 — ось элемента

_/

Трехшарнирные рамы с подкосом в карнизном узле (см. рис. 14.3, г) рассчитывают с учетом следующих особенностей.

Жесткий карнизный узел заменяют статически эквивалентной системой (см. рис. 14.4, б), состоящей из подкоса, шарнирно при­мыкающего к стойке и ригелю в точках F и Е, и шарнирного соеди­нения ригеля со стойкой в точке D. В такой схеме при нагрузках _От собственной массы и снега ригель и стойка на участках AF и ЕС сжато-изогнуты, на участках FD и DE — растянуто-изогнуты, а подкос FE сжат. При больших ветровых нагрузках продольные уси­лия в этих элементах могут изменить знаки на обратные.

Изгибающие моменты в ригеле и стойках таких рам достигают максимума в точках F к Е, где примыкает подкос. Продольные усилия в подкосе Л/_п и уси­лия на участках FD и DE можно вычислить, сделав сечения и приравняв нулю моменты сил относительно точек A, D и С.

Трехшарнирные рамы построечного изготовления. Статический расчет и проверка сечений рам, выполненных из элементов сплош­ного сечения (см. рис. 14.3), ничем не отличаются от расчета ана­логичных клееных рам, показанных на рис. 14.2, д, е.

Если какие-то части рамы имеют решетчатую конструкцию (см. рис. 14.3, б, в), то усилия в стержнях определяют общими ме­тодами строительной механики.

Элементы решетчатых частей рам при отсутствии межузловых нагрузок проверяют только на действие продольных сил — сжи­мающих или растягивающих.

Двухшарнирные однопролетные рамы имеют один раз статиче­ски неопределимую схему и для определения усилий в элементах на действие каждой из нагрузок должно быть вычислено одно не­известное. Дальнейший расчет рамы ведется в зависимости от ее конструктивной схемы.

Рамы, сп стойками, жестко заделанными в основание (см. рис.

_Кальных нагрузок, действующих на стойки рамы, и вычислению вызванных ими усилий. Так как ригель соединен со стойками шар­нирно, его расчет производят независимо от расчета стоек. В этом случае стойки воспринимают действующие на ригель вертикальные нагрузки в виде сосредоточенных сил, численно равных опорным реакциям ригеля и приложенным к верхнему срезу стойки по на-правлению ее оси (рис. 14.6, а).

Нагрузка G равна реакции от собственной массы всех конструк­ций покрытия, нагрузка G_c — от собственной массы стойки и на­грузка §ст — от собственной массы стенового ограждения, если масса последнего приходится на стойку. Нагрузка Р_с — реакция от расположенной на кровле снеговой нагрузки. Ветровая нагруз­ка Рв зависит от очертания покрытия. В наиболее часто встречаю­щихся случаях нагрузка Р_в в отличие от нагрузки G и Р₀ направ-

лена вверх.

Горизонтальные ветровые нагрузки складываются из равномер­но распределенных нагрузок, приложенных непосредственно к стойке, горизонтальных сосредоточенных нагрузок W\, W%, если ригель на, опоре имеет существенную высоту, и силы х, приложен­ной в точке примыкания ригеля к стойке.

Своды

Оболочки в виде сводов, имеющие цилиндрическую поверхность и опирающиеся по сторонам, параллельным образующим, по харак­теру напряженного состояния не относятся к пространственным конструкциям, поскольку усилия в них возникают лишь в плоскости поперечного сечения свода (усилия в продольном направлении от­сутствуют). Это приводит, с одной стороны, к увеличению расхода материала (по сравнению с аналогичной цилиндрической оболоч­кой, опирающейся на торцовые диафрагмы), но с другой стороны, в значительной мере упрощает конструкцию узлов сопряжения ^в продольном направлении (в своде эти узлы не несущие) и облег­чает условия монтажа (каждый сборный сводчатый элемент на внешнюю нагрузку может работать самостоятельно). Поэтому, не­смотря на некоторый перерасход материала, своды в различном конструктивном исполнении нашли применение в зданиях различ­ного назначения (торговые и выставочные павильоны, бассейны, школьные здания и жилые дома, теплицы, автовокзалы и др.),

Деревянные своды в большинстве случаев решаются как сетча­тые.

Сетчатый свод состоит из ребер-косяков длиной на две ячейки, уложенных по направлениям пересекающихся винтовых ли­ний (рис. 16.1). Ранее при­менялись кружально-сетча-тые своды пролетом до 20 м с косяками-кружалами, вы­резанными из цельной древе­сины. Косяки между собой соединялись на врубках (без-металльные системы), бол­тах или других металличе­ских соединениях. При этом в каждом узле соединялись элементы только одного на­правления. Такие своды не требуют устройства прого­нов под настил, однако из­готовление и монтаж такой конструкции очень трудоем-•ки вследствие необходимо­сти вырезания из цельной древесины косяков с криво­линейным краем и обилия • стыков — в узлах пересече­ния всех косяков. Примене­ние склеивания в значитель­ной мере совершенствует из­готовление косяков, так как клееный или клеефанерный косяк длиной на две ячейки при этом набирают из досок, изгибаемых в процессе за­прессовки. Склеивание ис­ключает операцию выреза­ния криволинейного края и позволяет изготовлять косяки большой высоты. Сетчатыми сводами из клееных косяков с металлическими соединениями в " узлах мож­но перекрывать пролеты до 50—60 м.

Для расчета сетчатого свода выделяют расчетную полосу свода шириной, соответствую­щей шагу ре'шетки. Затем определяют продольные силы N и изги­бающие моменты М, как в арке постоянной жесткости с соответ­ствующей схемой опирания. Если угол между образующей свода

Рис. 16.1. Сетчатый свод; а — схема; б — соединение на врубке; в — со­единение на болте; / — сквозной косяк; 2 — на­бегающий косяк; 3 — шип; 4 — гнездо; 5 — болт; 6 — круглое отверстие; 7 — овальное от-. верстие

и сквозным косяком а, то, разложив изгибающий момент М_а по двум направлениям (вдоль косяка — Мк и перпендикулярно обра­зующей— М_н), получим для косяка M_K=M_a/sina. Составляющая момента М_и может быть воспринята как изгибающий момент эле­ментами настила покрытия, уложенными параллельно образую­щей. Если набегающий косяк может участвовать в работе на изгиб, то для одного косяка М_к= Аналогично можно найти сжимающее усилие, приходящееся на один косяк:

Проверку прочности косяка производят, как сжато-изогнутого элемента (см. гл. 5). При этом площадь поперечного сечения прини­мают равной площади сечения двух косяков, а момент сопротивле­ния определяют для одного (сквозного) косяка или для двух кося­ков (сквозного и набегающего), если стык набегающего косяка в узле ячейки выполнен бесшарнирным.

Варианты соединения косяков в узлах показаны на рис. 16.1. При соединении на врубках (шарнирный узел) шипы набегающих косяков фиксируются в гнезде сквозного косяка (рис. 16.1, 6). В узлах с болтами набегающие косяки путем натяжения болта плотно прижимаются к сквозному косяку, в котором имеется отвер­стие для пропуска болта (рис. 16.1, -в). Этот вид соединения тоже является шарнирным. Для устройства бесшарнирного соединения необходимо обеспечить передачу усилий от одного набегающего косяка к другому путем стыка по верхней и нижней граням этих косяков, например с применением вклеенных стержней, что позво­ляет им воспринять не только продольную сжимающую силу, как в шарнирных узлах, но и изгибающий момент (рис. 16.1, г). Такие узлы могут применяться в сводах из дощатоклееных или клеефа-нерных косяков.

Своды из пластмасс -различного очертания (кругового, стрель­чатого, ломаного, П-образного) изготовляют в основном из поли­эфирных стеклопластиков (в том числе светопрозрачных). Приме­няют плоские листы толщиной 2, 5—1, 0 мм, согнутые в свод в процессе монтажа, но чаще всего — это заранее изготовленные кри­волинейные элементы, гладкие с краевыми отгибами или разнооб­разного профиля. При-небольших пролетах (до 6 м) применяют вол­нистые элементы, а при больших пролетах (до 18 м) — элементы с так называемым лоткообразным сечением (более крупной волной разного очертания — треугольного, трапецеидального, криволиней­ного). Их изготовляют шириной на одну или несколько волн. Ис­пользуют также более жесткие ромбовидные складчатые элементы (ромб, согнутый по большой диагонали), а также пирамидальные элементы (с квадратным и шестиугольным основанием¹).

Нашли применение также трехслойные элемента из полиэфирного стеклопластика и средним слоем из| мого пенопласта. Иногда в качестве обшивок испол! (снаружи), фанеру (изнутри).

Волнистые трехслойные своды рассчитывают, как арки с неде­формируемым контуром поперечного сечения (в этом случае жест­кость контура обеспечена трехслойной структурой сечения). Про­верку прочности производят, как для. сжато-изогнутого трехслойно­го элемента.

Купола

Клееная древесина и конструкционные пластмассы нашли при­менение в куполах сплошного сечения ребристых, ребристо-кольце­вых и сетчатых.

Купола сплошного сечения могут применяться в различном кон­структивном исполнении: 1) гладкие из однородного материала

(оргстекла и полиэфирного стеклопластика) диаметром до 9 м в виде зенитных фо­нарей; пенопласта (диамет­ром до 24 м, в том числе в виде так называемых сомк­нутых сводов для общест-венных и жилых зданий); 2) из пространственных эле-ментов различной формы, обеспечивающей требуемую жесткость купола (диамет­ром до 30 м); 3) из трехслой-ных элементов (плоских или криволинейных), аналогич­ных трехслойным панелям (см. гл. 10).

Ребристый купол состо­ит из ребер в меридиональ­ном направлении, опираю­щихся на нижнее опорное кольцо по всему контуру и соединенных у вершины купола в верхнем кольце (рис. 16.4).

Ребристые купола нашли применение в зарубежном строитель­стве. Купола с ребрами из дощатоклееных деревянных арок могут

Рис. 16.4. Схематический план ребристого купола:

/ — ребро; 2 — опорное кольцо; 3 — прогоны; •? —

связи; 5 — связи поперечные; 6 — верхнее кольцо;

7 — настил

иметь пролеты до 100 м. Применяются они в основном в зданиях общественного и производственного назначения (цирки, концерт­ные залы, складские помещения).

Ширина сечения арки не меняется по длине и составляет 12— 25 см, а высота сечения может быть либо постоянной, либо пере­менной величиной и составлять 70—120 см.

Нижнее опорное кольцо изготовляют круглым или многоуголь­ным из железобетона или стали, верхнее — круглым из дерева или „стали. Горизонтальный распор арок должен быть воспринят ниж­ним опорным кольцом. Оно же в случае его сплошного опирания передает вертикальные усилия на фундамент.

Соединение полуарок в верхнем кольце и опирание на нижнее кольцо рекомендуется выполнять, как правило, шарнирным. Опо­ра купола должна обеспечить возможность свободных перемеще­ний по направлению радиусов основания купола и не допустить тан- • генциальных перемещений, для чего используют цилиндрические катки.

В ребристых куполах по аркам идут прогоны. По прогонам ук­ладывают в два слоя настил из досок — продольный и косой. " В расчете арок жесткость прогонов и настила не учитывается. Для обеспечения естественного освещения настил может быть выполнен из светопрозрачных волнистых листов стеклопластика.

Каждая арка воспринимает только те нагрузки, которые прило­жены в ее плоскости. Для восприятия нагрузок, направление кото­рых не лежит в плоскости арки (например, ветровая нагрузка, ко­торая не может действовать одновременно в плоскости всех арок), устраивают жесткие связи по верхнему поясу арок не меньше чем в двух парах диаметрально расположенных секторов купола от его вершины до опорного кольца. Конструкции покрытия (например, дощатые настилы) могут также участвовать в восприятии этих нагрузок.

Устойчивость плоской формы изгиба ребра купола обеспечива­ется теми же средствами, что и в одиночных арках (см. гл. 13). Ребристо-кольцевой купол состоит из системы меридиональных ребер и колец, объединенных в 'пространственную систему, рабо­тающих совместно и воспринимающих усилия в меридиональном и кольцевом направлениях.

Дощатоклееные ребра и кольца имеют сплошное прямоугольное сечение. Высота сечения ребра при этом меньше по сравнению с ребристым куполом такого же диаметра. При пролетах 90—100 м высота сечения ребер и колец 30—50 см. Сопряжение колец с реб­рами может быть жестким или шарнирным. Связи по верхнему поясу и поперечные связи устраивают так же, как в ребристых ку­полах.

Сетчатые купола имеют решетку, которая образована винтовы­ми линиями двух направлений и составлена из деревянных косякоз с криволинейным верхним краем; они называются также кружаль-но-сетчатыми куполами. По форме они могут быть сферического очертания или из сомкнутых сводов. В современных конструкциях

косяки сетчатых куполов изготовляют клееными из досок, что воз­водило применять их при перекрытии пролетов до 50 м и более.

Находят также применение сетчатые купола, изготовленные ли-, бо целиком из пластмасс, либо в сочетании с алюминиевыми или стальными ребрами и имеющие форму многогранника с плоскими гранями, вписанного в поверхность купола.