Большепролетные покрытия с плоскими несущимиконструкциями. Область применения, основные особенности

Большими считаются пролеты размером более 45-50м.

Большепролетные конструкции применяют:

1. В гражданских зданиях общественного назначения – театрах, выставочных павильонах, концертных и спортивных залах, рынках, вокзалах, стадионах и т.п., имеющих большие пролеты, обусловленными, как эксплуатационными, так и архитектурными требованиями.

2. В зданиях специального назначения – ангарах, гаражах, авиасборочных цехах и т.п., проектируемых без внутренних колонн, исходя из удобства размещения и эвакуации машин.

В промышленном строительстве большие пролеты встречаются в сборочных цехах, самолетостроительных, судостроительных и машиностроительных заводах, где обуславливаются или крупными габаритами собираемых машин (судов, самолетов) или требованиями технологического процесса.

Конструктивные решения большепролетных систем – балочные, рамные, арочные, пространственные и висячие.

Конструкции висячих систем, в которых основными несущими элементами являются высокопрочные канаты – ванты, получаются наиболее легкими, что является их существенным преимуществом.

Большепролетные конструкции работают в основном на нагрузку от собственного веса; поэтому уменьшение собственного веса конструкции является главной задачей.

В большепролетных конструкциях рационально применять стали повышенной прочности или легкие Аl сплавы, а также предварительное напряжение несущих конструкций и вантовых систем.

Особенно важным является применение в большепролетных перекрытиях облегченных кровельных конструкций и материалов.

Билет 27

1. Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента (относительно оси х-х).

Определяем геометрические характеристики принятого сечения колонны:– площадь стенки A_w = h_wt_w; -площадь полки А_f = b_ft_f

– площадь всего сеченияА = A_w + 2A_f;– момент инерции

– момент сопротивления ; – радиус инерции

– гибкость стержня

Проверяем устойчивость колонны в плоскости действия момента по формуле

где g_c= 1 – коэффициент условий работы;

j_е – коэффициент устойчивости при сжатии с изгибом, определяемый в зависимости от условнойгибкости `l_х и приведенного относительного эксцентриситета m_ef, вычисляемого по формуле m_ef = hm_x = 1,36 × 9,44 = 12,84,

h – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл. 5.8 в зависимости от типа сечения, отношения A_f/A_w и m_х.

Проверка показала, что надкрановая часть колонны не прошла по устойчивости.

2. Проверка устойчивости колонны из плоскости действия момента (относительно оси у-у).

Во внецентренно-сжатых элементах, у которых жесткости в обоих главных направлениях различны (EI_y<EI_x) и момент действует в плоскости наибольшей жесткости, возможна потеря устойчивости в плоскости, перпендикулярной действующему моменту.

Определяем геометрические характеристики сечения при работе стержня относительно оси у-у:

– момент инерции сечения

– радиус инерции

– гибкость стержня

– условная гибкость

Проверку выполняем по формуле

где j_y= 0,818 – коэффициент устойчивости при центральном сжатии,

Высотные сооружения

Высотными называют сооружения, высота которых намного превышает их размеры в поперечном сечении. К ним относятся опоры антенных сооружений связи (радио и телевидение), опоры воздушных линий электропередач (ЛЭП), вытяжные башни, дымовые трубы, осветительные метеорологические вышки, маяки, водонапорные башни, силосы и т.п.

По конструктивной схеме все высотные сооружения разделяются на два основных вида – башни и мачты.

Мачты

Мачты представляют собой высокие тонкоствольные конструкции, расчлененные оттяжками и работающие как балки на упругих опорах. Мачты экономичнее башен по расходу металла, но требуют большей площади для установки.

Нагрузки, действующие на ствол мачты: собственный вес конструкции, оборудования, ветер, гололед, вертикальная составляющая тяжения оттяжек.

Расчетные усилия в элементах ствола мачты определяют как во внецентренно-сжатом стержне на упругих опорах, роль которых выполняют оттяжки.

Доминирующими нагрузками для мачт являются ветровые и гололедные. Ветровая нагрузка определяется как сумма ее статической и динамической составляющей.

Для мачт, так же, как и для башен, с периодом собственных колебаний меньше 0,25 сек. динамическая составляющая, вызываемая пульсацией скоростного напора ветра, не учитывается.

Ствол мачты проектируют постоянного по высоте сквозного или сплошного сечения в плане сквозных мачт с тремя или четырьмя углами соответственно с тремя или четырьмя оттяжками. Стволы сплошных мачт проектируют из труб.

Оттяжки проектируются из стальных канатов, закрепляя их к бетонным якорям. Оттяжки разных ярусов размещаются или параллельно друг другу или сводятся в одну точку. В первом случае усилия в оттяжках меньше, и меньше вертикальная составляющая на ствол, но зато каждой оттяжке необходим анкерный якорь и большая площадь для установки мачты. Для обеспечения поперечной жесткости мачты наименьший угол наклона оттяжки принимается 30^о. Крепление ствола мачты к фундаменту – шарнирное.

Билет 28

1.Стальные каркасы многоэтажных зданий

При большой этажности зданий (20-30 этажей и выше) рационально разделение конструкций на несущие и ограждающие. Функции несущих конструкций выполняют каркас из высокопрочных материалов (сталь, ж/б); функции ограждающих конструкций – легкие стеновые панели с эффективными термоизоляционными материалами.

Каркасы могут быть стальными, ж/б и смешанными – колонны нижних этажей из стали, верхних из ж/б.

На каркас многоэтажного здания действуют следующие нагрузки: вертикальные – собственный вес здания (постоянные), полезные нагрузки помещений (временные длительные); горизонтальные – ветровые (кратковременные), сейсмические (особые).

Основными элементами каркаса являются колонны и балки, образующие систему, воспринимающую как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и передающую их воздействия на фундамент. Фундамент обычно проектируют в виде сплошной ж/б плиты, наилучшим образом распределяющей неравномерно приложенные к фундаменту нагрузки по всей площади основания здания.

Вертикальные нагрузки через балки перекрытия передаются на колонны и затем на фундамент. Для восприятия и передачи горизонтальных нагрузок на фундамент нужно создать в каркасе жесткие в горизонтальном направлении системы.

Такие системы могут быть:

1) бескаркасные системы, состоящие из пластинок (стен), оболочек открытого и замкнутого профиля, объемных тонкостенных блоков; 2)каркасные системы, состоящие из стержней; 3)смешанные системы, состоящие из элементов каркасных и бескаркасных систем. Металлические несущие конструкции применяют в каркасных и смешанных системах. Каркасные и смешанные системы в зависимости от распределения функций в системе для обеспечения ее пространственной жесткости и устойчивости подразделяются на: рамные; связевые; рамно-связевые

2.Подбор сечения нижней (подкрановой) части колонны.

Нижняя часть колонны, как правило, конструируется несимметричного сечения, для подбора которого рассматривают два загружения с положительным и отрицательным моментами.

Приближенно можно принять, что высота стенки и расстояние между центрами тяжести полок равны высоте сечения колонны _; погрешность при таком допущении не превышает 5 %.

Требуемая площадь сечения

Определяется из комбинации с максимальным по абсолютному значению моментом ;где N – максимальное из усилий N₁ и N₂; – коэффициент снижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии; определяется по таблицам в зависимости от условной гибкости и приведенного эксцентриситета ; ; ;l_x1 – расчетная длина нижней части колонны; – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице.

; ; ;P= ; K= .Затем определяем площадь полок ; ,где .Чаще всего стремятся к тому, чтобы А₁ А_2.