Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

157 страниц

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Рекомендации могут использоваться в практике проектирования новых типов оболочек покрытий и предназначены для инженеров-проектировщиков, научных работников и аспирантов, занимающихся исследованиями и разработкой тонкостенных пространственных систем.

 Скачать PDF

Руководство разработано в развитие главы СНиП III-В.1-62* "Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. Общие правила производства и приемки работ"

Оглавление

Введение

Глава 1. Метод и алгоритм расчета оболочек складчатого типа на прямоугольном плане из криволинейных ребристых панелей

     Геометрия поверхности и исходные положения

     Метод решения исходных уравнений оболочек с использованием тригонометрических рядов

     Построение решения контактной задачи сопряжения граней складчатой оболочки между собой, с поперечными диафрагмами и ребрами жесткости

     Алгоритм расчета

     Расчет оболочки на ЭВМ "Минск-22"

Приложение 1. Учет продольных ребер

Приложение 2. Примеры расчета и особенности напряженного состояния оболочек складчатого типа на прямоугольном плане из криволинейных ребристых панелей

     1. Особенности напряженного состояния типовой оболочки покрытия при действии равномерно распределенной нагрузки

     2. Особенности напряженного состояния типовой оболочки покрытия при действии сосредоточенной нагрузки

     3. Учет влияния постепенности монтажа на окончательное распределение усилий в сборных типовых оболочках

     4. Особенности напряженного состояния оболочек складчатого типа в зависимости от различной формы искривления граней и от величины углов перелома поверхности

     5. Некоторые выводы и рекомендации по расчету и проектированию

Глава 2. Оболочки вида выпуклых многогранников

     Общие положения

     Геометрия пологой граненой поверхности

     Основные уравнения и их решение

     Определение перемещений

     Расчет граненых оболочек, подкрепленных ребрами

     Расчет граненых оболочек на сосредоточенные нагрузки

Приложение 3. Примеры и анализ результатов решений

     Пример 1

     Пример 2

     Пример 3

     Пример 4

Программа

Примечания к программе

Глава 3. Расчет несущей способности покрытий из оболочек типа гиперболического параболоида с прямолинейными краями

     Общие положения

     Отдельно стоящие оболочки в виде равностороннего гиперболического параболоида с прямолинейными краями

     Покрытия в виде системы из четырех оболочек

Приложение 4. Таблицы для расчета

     Таблица для расчета оболочек, опирающихся на нижние углы, закрепленные от горизонтальных смещений

     Таблица для расчета оболочек, опирающихся на нижние углы, соединенные затяжкой

     Таблица для расчета шарнирно-подвижно опертых по контуру оболочек

     Таблица для расчета свободно опертых по контуру оболочек

Приложение 5. Примеры расчета

     Оболочка, опертая на нижние несмещаемые углы

     Пример 1

     Пример 2

     Оболочка, опертая на нижние смещающиеся углы

     Пример 3

     Пример 4

     Оболочка, радиально-шарнирно опертая по контуру

     Пример 5

     Пример 6

     Оболочка, свободно опертая по контуру

     Пример 7

     Пример 8

     Покрытие с горизонтальными коньками

     Пример 9

     Покрытие с плоским контуром

     Пример 10

Литература

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В.А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТОДАМ РАСЧЕТА ОБОЛОЧЕК СКЛАДЧАТОГО ТИПА

Утверждены директором ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко 24 марта 1972 г.

МОСКВА -1973

Общее редактирование Рекомендаций выполнено докт.техн. наук проф. И.Е.Милейковским.

Современные конструкции покрытий промышленных и общественных зданий из сборных оболочек имеют ряд специфических особенностей проектирования, оказывающих влияние на напряженно-деформированное состояние оболочек. В Рекомендациях изложены методы и алгоритмы расчета подобных покрытий на прямоугольном плане.

Рекомендации состоят из трех глав. Первые две относятся к расчету оболочек покрытий в упругой стадии с учетом эффективного использования ЭВМ; при этом, в первой главе рассматривается расчет отдельностояших и неразрезных, в одном направлении, оболочек складчатого типа из сборных, искривленных, ребристых панелей, а во второй, - отдельностоящих оболочек в виде выпуклых мюгогранников из плоских панелей.

Третья глава относится к расчету несущей способности оболочек в виде гиперболических параболоидов.

Главы 1 и 2 разрабатывались в ЦНИИСК им.Кучеренко докт. техн.наук проф* Милейковским И.Е., канд.техн.наук Золотовым О.Н. (глава 1) и кандидатами техн. наук Хлебным Я.Ф. и Ахмед-Абдель Монем Кораши (глава 2).

Глава 3 разрабатывалась в НИИСК (канд.техн. наук Дубинским А.М., инж. Шараповым Г.В.).

Рекомендации могут использоваться в практике проектирования новых типов оболочек покрытий и предназначены для инженеров-проектировщиков, научных работников и аспирантов, занимающихся исследованиями и разработ -кой тонкостенных пространственных систем.

ферм будет тем меньше, чем меньше отношение iij Б связи с этим введем ограничения на расчет рас -сматриваемых систем

^/it *2-    <»•»)

Если же продольные края опираются на весьма жесткую конструкцию в виде ригеля, опертого на стены или часто расположенные колонны, то указанное ограничение может не вводиться.

1.3.    Конструкция оболочек собирается из сборных ребристых панелей.

Скорлупа панелей очерчена по круговой поверхности переноса положительной, нулевой и отрицательной гауссо -вой кривизны, в общем случае с радиусами кривизны t'J и    . Панели располагаются в свою очередь на образу

ющей круговой пологой, в поперечном направлении, поверхности переноса с радиусами кривизны (рис.2,в)    и

При    ^    оболочка    по линиям сопряжения пв-

нелей имеет переломы поверхности в продольном направлении (вдоль пролета - “Ц ). В поперечном направлении (вдоль пролета -    )    переломы    поверхности    отсутству

ют. В результате образуется многогранная оболочка складчатого типа (рис.1).

Толщина и упругие характеристики скорлупы пане -лей (граней оболочки) могут быть различными. Длина и ширина панелей и ж ест костные характеристики ребер одинаковы.

1.4.    Уравнение поверхности j -го пролета регуляр

ной многопролетной, многоволновой оболочки в декартовых координатах -    и    ,    %    с    началом отсчета в точке

'О* (рис.1,а)

(1.2,а)

*(х.) - [Vtcj^ + г{ (*. )]4(а, -х.) +

t-rv-2    _

11


+ L [ft +(3Cj -at)^ f^l+

12


*


V


д)


г)




x [4(*r atb4 (*rat+{ )] +[k-i

где    t    t

xrx-Cj-iyi4; at-{,0£ cosf^; ft - I, Hsu. у
J    K.-1    K.-1    K

4»t - Yt-i "    ;    4» “ cH'CSia (0,5^-R! ) ,

It - Slrt yt - ^COS +-\|( r° f- (4>o sin, уt + X°t COS Yt )г(

(1.2,в)

0,5 I


x.i -at.-i CoS Ш


*o ‘


-fc


где

Для оболочки складчатого типа из цилиндрическ и х граней (рис.2,б)

Г1 —-    —-    е- ;    п.2^)

lt -- cos tf)t +^(fj )l(4 - SLn.i(pt )г - 0 .

Единичная функция Хевисайда /"267

4 при x •<■ at О при x >


o при x<-at 4 при x > at


^ ^ a t)]    _    $    (x    -    )    дельта    функция,

I 4 при x

t -


[0 при х a ~ o(x-at)-jv __    ;    ]<Kx)<$(x-at)dx    -    Ф(а4).

13

В выражениях (2,а-2,в) введены обозначения (ряс.1, а и б)*.

j - порядковый номер пролета;

X- “ текущая координата j -го пролета;

J

гь - число граней в пролете;

-    номера граней и следующего за ней ребра перелома поверхности;

-    угол наклона хорды дуги поперечного сечения # грани;

-    угол перелома смежных граней;

1о {    - ширина и стрелы подъема поперечного сечения

отдельной грани.

1.5.    Таким образом, рассматривается широкий класс оболочек складчатого типа, изображенные на рис.2,3,4.

Частным случаем рассматриваемых оболочек явля -ются оболочхи из сборных цилиндрических панелей (рис.Яб), конструкция которых утверждена в настоящее время Госстроем, как типовая [287. К описанному классу оболочек относятся призматические складки (рис.З.е), пологие многоволновые цилиндрические и бочарные своды (рис.2,д, 2,е, 3,6, З.в) и др.

Если пологая оболочка очерчена по части поверхности тора и имеет вертикальные срезы на поперечных краях (как это, строго говоря, имеет место в указан -ных типовых оболочках), то такую поверхность приблн -женно можно заменить поверхностью переноса.

1.6.    Продольные окаймляющие ребра сборных панелей после монтажа оболочек для последних оказываются по -перечными ребрами, оии учитываются в методе расчета как дискретно и эксцентрично расположенные брусья, работающие на растяжение (сжатие), изгиб и кручение. Учет дискретного и эксцентричного расположения поперечных ребер чрезвычайно важен при расчете таких оболочек. Окаймляющие и промежуточные ребра сборных панелей другого направления после монтажа покрытия располагают -ся в его продольном направлении. Поскольку стыки этих ребер, с целью упрощения конструирования, часто не перекрывают, то в этом случае они при расчете оболочки не учитываются вовсе. В случае осуществления стыков, при небольшом числе продольных ребер, они в запас жестко -сти и прочности так же могут не учитываться, а при зна-

метельном числе их учет можно осуществить достаточно строго по схеме, изложенной в приложении 1 . Нагрузка на оболочку может быть распределена различным образом. Рассматриваемые схемы натру -зок приведены на рис.5.

Рис.5

Метод решения исходных уравнений оболочек с использованием тригонометрических рядов

1.7. Положение точки на срединной    поверхности

оболочки определяется лонгальными координатами,обозначенными оС , JS и направленными по касательной к линиям поверхности,параллельным линиям продольного и поперечного наружного контура.

Ко ординат а, направленная по нормали к поверхно -сти оболочки, обозначена через    (рис.2,а).

В силу пологости граней координаты об и f , для удобства, принимаются направленными соответственно вдоль хорды, стягивающей дугу поперечного сечения грани и нормально к ней (рис.1 )9 т.е. как для складчатой ч>-верхности из цилиндрических граней (рис.2,6).

Положительное направление компонент перемещений и нагрузки , о и    приведены    на рис.2,а. В

Ь м

V н ‘Ы Рг

Pat-

дальнейшем учитываются следующие виды нагрузок (рис.5).

-    нормальная и вертикальная, равномерно распределенные нагрузки по всей поверхности оболочки.

-    нормальная и равномерно распределены» нагрузки по поверхности t -ой грани.

-    нормальная полосовая нагрузка по ли-

“ИИ -J5* .

-    нормальная полосовая нагрузка по линии ребра cL “ cL .

15

- тангенциальная, в направлении координаты в , полосовая нагрузка по линии

1C

>*

1 Соответственно тангенциальные в направлении координаты oL . полосовые нагрузки по линии ребра <ЬС я оС^ и по линии р * Рк, •

- компоненты сосредоточенной нагрузки, приложенной к t -ому    ребру

жесткости, поясу диафрагмы    или

t-ой линии излома в точке ( t, б*. ).

Направление полосовых нагрузок р ^    »    p^t    и

сосредоточен ных

,к    т-,к    "

и    при    действии    их    по

линиям излома принимается соответственно в плоскости биссектрисы двугранного угла и перпендикулярно ей.

Нагрузки    и    ^    на    оболочку, с уче

том пологости оболочки в поперечном направлении, и с учетом полосовых нагрузок    *    р^к    * р^к>могут бьт

записаны в виде:

1C

6(р-рл) - дельта функция первого рода (см.п.1.4).

Если на оболочку действует только вертикальн а я, распределенная нагрузка    ,    то

v -'ksi*(1'3'6

1.8. Для построения решения используются исходные уравнения пологих оболочек С 3,17 _7 в координатах о£,6 , при этом для более компактной их записи вводится обо -

18

ВВЕДЕНИЕ

В 1961 году ЦНИИСК им.Кучеренко и НИИЖБ опуб -ликовали инструкцию по проектированию железобетонных пространственных покрытий и перекрытий, в которой из -ломены методы расчета простейших типов оболочек, при простейших граничных условиях (цилиндрических сводов оболочек и призматических складок, куполов и пологих оболочек с поверхностью переноса при шарнирном опира -нии по контуру последних).

В следующий период 1961-1965 гг. в ЦНИИСК и НИИЖБ эти методы были распространены на некоторые другие схемы оболочек. Результаты этих исследований были изложены в книге 'Практические методы расчета обо -лочек и складок покрытий', опубликованной ЦНИИСК.

Методы расчета, приводимые в настоящих Рекомен -д алиях, возникли в результате дальнейшего продолжения указанных исследований, но вместе с тем в них имеется существенное специфическое отличие. Если методы расчета оболочек, опубликованные в инструкции и в указанной книге, разрабатывались еще до внедрения ЭЦВМ в практику проектирования и расчета строительных конструкций и ориентировались в основном на ручной счет, с помощью настольных арифмометров, то методы и алгоритмы расчета, излагаемые в данных Рекомендациях, в основ -ном направлены на использование электронных цифровых вычислительных машин, поэтому характер изложения материала здесь иной и ориентирует читателя на использование разработанных программ для ЭЦВМ.

Рекомендации состоят из трех глав. Сказанное касается главным образом первых двух глав, посвященных расчету оболочек в упругой стадии. Последняя трет ь я глава относится к поверочному расчету несущей способности оболочек типа гиперболических параболоидов. Здесь приводится ряд формул, позволяющих вручную определять величину предельной нагрузки.

Использование ЭЦВМ позволило рассмотреть значительно более сложные схемы оболочек, чем прежние, а именно, сборные оболочки складчатого типами учесть ре -апьные конструктивные особенности в виде дискрет но-расположенных ребер и большого числа переломов поверхно -

3

сти, которые появляются в связи со сборностью оболочек. Эти конструктивные особенности не только вносят специ -фику в их проектирование, но и специфику в их напряженно-деформированное состояние и требует выполнения расчета таких оболочек по моментной теории.

Уместно оговорить, что под складкой понимается оболочка, составленная из пластинок, срединная поверх-ность которой развертывается на плоскость. К таким системам относятся призматические и конические складки, поверхность которых вписывается в поверхность нулевой гауссовой кривизны (цилиндрическую, коническую). Вместе с тем, спецификой складок является наличие перело мо в поверхности вдоль линий сопряжения граней. Поверхность рассматриваемых в настоящих Рекомендациях оболочек из сборных панелей (своего рода граней) не является развертывающейся, поэтому они в строгой терминологии не являются складками, однако наличие у них переломов поверхности в местах сопряжения панелей-гра -ней позволяет классифицировать их как 'оболочки склад -чатого типа'. Рассматриваемые в третьей главе системы из оболочек, очерченных по поверхности гиперболического параболоида по линии их сопряжения,также имеют переломы поверхности, поэтому и их можно отнести к оболочкам складчатого типа.

В первой главе изложен метод расчета оболочек покрытий на прямоугольном плане, неразрезных в одном налравлении и выполняемых из сборных ребристых пане -лей. Эти панели представляют собой короткие оболочки, очерченные по поверхности положительной, нулевой и отрицательной гауссовой кривизны, при этом края панелей, в свою очередь, располагаются по круговой пологой поверхности переноса. Частным случаем являются цилиндрические панели; такое конструктивное решение панелей принято в типовых чертежах оболочек покрытий производственных зданий, разработанных в ПИ-1 с участием ЦНИИПромзданий, ЦНИИСК им.Кучеренко, НИИЖБ и НИИСК . Другим частным случаем указанных оболочек являются призматические складки и пологие гладкие оболочки с поверхностью переноса.

В основу расчета всех этих систем положен разработанный метод решения исходных уравнений оболочек в одинарных рядах.

4

Для интегрирования получающейся нормальной системы обыкновенных дифференциальных уравнений используется метод Рунге-Кутта в сочетании спо способом Годунова, при этом учитывается дискретное расположе -ние ребер жесткости и переломов поверхности. Для abtflOfl — Ленин расчетов по этому методу ЦНИИСКом и ЦНИПИАСС составлены алгоритм и программа для ЭВМ Минск 22.

Во второй главе изложен метод расчета покрытий на прямоугольном плане в виде выпуклых многогранников,выполненных из сборных плоских панелей. В качестве ос -но иных раэрешакших уравнений принята система уравне -ний В.3.Власова, записанных относительно силовой функции F и функции прогиба 'иГ .

Выпуклый многогранник рассматривается, как по -верхность, содержащая сосредоточенные кривизны, измеряемые углами изломов поверхности в местах ребер многогранника. Эти кривизны фиксируются с помощью дельта-функций.

Решение уравнений В.З.Власова выполнено методом ортогонализации. Полученная система алгебраических уравнений решалась с помощью ЭВМ. Для выполнения расче -тов по данному методу НИИЖБ и МИСИ составлены алгоритм и программа для ЭВМ М-220.

В третьей главе изложен метод определения несу -щей способности оболочек покрытий типа гиперболического параболоида, и систем из них, образующих складчатую конструкцию, построенный с учетом экспериментальных иссле -дований. В основу положен кинематический метод определения предельной нагрузки с предварительным заданием схем разрушения. Выбор и обоснование схем разрушения проводились на основе серии экспериментальных исследован и й, выполненных НИИСК.

Для проверки расчетных зависимостей и п ар а мет -ров, схем излома были проведены испытания железобетонных моделей. Испытано 45 моделей, по 3-8 моделей для каждого рассмотренного случая. Расхождение между экспериментальными и расчетными величинами несущей способности составляло 3-7%.

5

Во всех главах изложенные методы проиллюстриро -ваны подробными примерами расчета реальных конструк -тивных типов и схем оболочек, при этом дан анализ особенностей напояженного состояния рассмотренных тип о в оболочек, вызванных сборностью конструкций, и некоторые рекомендации по общим вопросам их рационального проектирования.

0

ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. Геометрические и жесткостные характеристики; а) оболочки

-    продольный пролет оболочки;

-    поперечный пролет; j° - стрела подъема;

-    стрела подъема продольной диафрагмы;

~ стрела подъема поперечной диафрагмы;

0 - центральный угол дуги поперечного се -чения гладкой оболочки;

2^0 - центральный угол дуги продольного се -чения гладкой оболочки;

$    -    длина дуги поперечного сечения оболоч-

хи;

ff/T2 - радиусы кривизны дуг продольного и поперечного сечения поверхности гладкой оболочки;

кривизны изгиба и кручения срединной поверхности оболочки;

. о

х.у.г -"

У -

<$ -Км/м)-

стрела подъема, ширина и радиус кривизны дуги сечения панелей (граней) складчатой оболочки;

продольная, поперечная и вертикаль н ая декартовы координаты;

продольная и поперечная лонтальные координаты (на поверхности оболочки);

нормальная координата к поверхности оболочки;

толщина оболочки;

погонный момент инерции оболочки;

цилиндрическая жесткость;

В -—£-4-— жесткость оболочки при растяжении (ежа-1 - Vх    \

тии);

^    -    коэффициент Пуасона;

б) ребер, верхнего пояса диафрагм

fp, 1C - радиус кривизны и кривизна оси (попе -речных) ребер жесткости;

е. - эксцентрицитет примыкания ребер жест -' кости к оболочке;

F Э- - площадь и момент инерции ребер жест -'    кости;

р

&'    -    жесткость ребра на кручение.

кг

Для верхних поясов диафрагм индекс "р*’ заменяется индексом * ^

2. Внутренние усилия, перемещения и деформации: а) в оболочке

“ продольные нормальные усилия;

S т/м “ сдвигающие усилия;

М М, тм - изгибающие моменты;

* г“м"

Н 1Д - крутящие моменты;

и

“ поперечные усилия;

” деформации удлинения;

-    деформация сдвига;

“ деформации изгиба;

-    деформация кручения;

^ ЯГ ~ продольное и поперечное тангенциальные (по касательным к поверхности) перемещения;

Х1Г “ нормальное перемещение;

9    04    -    углы поворота сечений соответственно в

направлении осей оС и JS ;

Ft/M - функция усилий;

б) в ребрах, верхнем поясе диафрагм

у t Qp т - нормальная и поперечная силы в ребре;

V”r

М t Н т/м ” изги^ающий и крутящий моменты в реб-F ре;

- продольное и нормальное перемещения точек оси ребра;

- угол закручивания ребра;

Для верхних поясов диафрагм индекс гр# заменяется индексом - <j

Xк - осевые усилия в стержнях диафрагмы (в виде арки, фермы или каркаса).

9

Глава 1

МЕТОД И АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ОБОЛОЧЕК СКЛАДЧАТОГО ТИПА НА ПРЯМОУГОЛЬНОМ ПЛАНЕ ИЗ КРИВОЛИНЕЙНЫХ РЕБРИСТЫХ ПАНЕЛЕЙ

Геометрия поверхности и исходные положения

1.1. Рассматриваются упругие оболочки на прямо -угольном плане из криволинейных, ребристых панелей с соотношением сторон    :^г    »    опирающиеся    по    контуру на диафрагмы. Направление вдоль пролета    при

нято за продольное, а вдоль пролета 1г за поперечное.

Поперечное сечение рассматривается с вертикаль -ной осью симметрии (рисЛ,а).

1.2. Оболочки могут быть многоволновыми и много-пролегными в продольном направлении и одноволновыми в поперечном, при этом поперечные диафрагмы - крайние и промежуточные рассчитываются совместно с оболочкой, а продольные, являющиеся только крайними (как показали исследования), могут при расчете оболочки рассматри -ваться абсолютно жесткими в своей плоскости и идеаль -но-гибкими из плоскости.

Эти диафрагмы рассчитываются на усилия, передаваемые с оболочки и определяемые из расчета последней.

Рис. 1

Погрешюсгь от такого допущ ен и я будет локализована в зоне, близко прилегающей к продольному контуру, и при продольных диафрагмах в виде брусьев, арок ,