Пространственные металлические конструкции - Трущев А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Для граней складчатых покрытий применяют различные сетки с геометрически неизменяемыми ячейками (рис. XII.13). Сетки с неполным заполнением квадратных ячеек можно использовать для уменьшения длины раскосов. Складки с раскосами, ориентированными вдоль граней по растянутой или сжатой дуге (рис. XII.13,d), имеют четкую статическую схему.
Для образования .поверхности цилиндрических оболочек при-емлемы сетки сводов только с геометрически неизменяемой ячейкой, что необходимо из условия обеспечения работы покрытия HOJ нагрузкой (рис. ХП.Ю.п, в, є).
Для построения сетчатой поверхности куполов разработан! много различных способов. Наиболее характерные из них приве дены на рис. ХП.14. Самой раиией геометрией поверхности купол! являются схемы а, б — они известны с прошлого века. Расстояшн между кольцами в этих схемах принимают одинаковыми. Диагр нальиые связи в четырехугольных ячейках обеспечивают простран ственный характер работы купола. Позднее -были предложен]
— 142 —
Рис. XII.14. Примеры сеток на поверхности сферического купола а. б — радиально-кольцевые схемы-, в, г — звездчатые схемы; O — меридионально-пер скрещивающая (ромбическая) схема; е — арочная схема
другие схемы, придающие поверхности купола разнообразие и архитектурную выразительность.
Б звездчатой схеме (рис. Х11.14,е) все меридиональные стержни имеют одинаковую длину, длина стержней в кольцевом направлении уменьшается кверху от яруса к ярусу. В меридионально-перекрещивающейся схеме (рис. XII.14,0) длина всех стержней постоянная. Они образуют сетку ромбических ячеек, называемую правильной сетью Чсбышева. Если в такой сетке вершины ромбов соединить стержнями, ориентированными тю меридианам, то получится звездчатая схема (рис. XII.14,г), придающая поверхности купола складчатый характер. Арочная схема построения сетчатого купола состоит в проецировании плоской сетки из равносторонних треугольников на сферическую поверхность (рис. ХІЇ.14,е). Приведенные на рнс. XII.14 схемы с—д образования сеток можно использовать не только для сферических куполов, но и для куполов с любой поверхностью ©ращения.
Интересные сетки стержней получаются при применении геодезических куполов, разработанных Фуллером в США и М. С. Тупо-
Рис. Xl 1.15. Схемы образования поверхности геодезических куполов а — принцип последовательной разбивки сетки на сфере черел 20-гранник (Фуллер, США); б — принцип разбивки сетки через 32-гранник (М. С. Туполев, СССР); о -варианты заполнения сферических треугольников
левым в Московском архитектурном институте1. В основу геометрии геодезического купола положено семейство линий, разбивающих поверхность сферы на равные части. На рис. XII.15 показаны принципы построения геодезического купола, начиная от простого икосаэдра, состоящего из 20 равносторонних треугольников. Суть первого способа заключается в описыванни икосаэдра сферой и последующем дроблении 20 одинаковых сферических треугольников (рис. ХП.15,а). Второй прием состоит їв обрезании 12 вершин икосаэдра с таким !расчетом, чтобы получить тридцатидвухгранник из 20 правильных шестиугольников и 12 правильных пятиугольии-
1 М. С. Туполев эти купола назвал «кристаллическими». в литературе закрепился вариант названии «геодезические».
— [45 —
ков с одинаковым размером грани; затем над плоскими гранями • надстраивают пирамиды, вписанные в сферу (рис. XII. 15,6)..
Икосаэдр с размером стороны треугольника а описывается сферой с радиусом Д=О.9510564с. Размеры сторон сферических треугольников при различном дроблении сетки приведены в [34, с. 327—328]. Заполнение сферических равносторонних треугольников может быть различным (рис. ХП.15,в), соответственно внешний вид поверхности купола и образ сооружения в целом получают различное эстетическое звучание.
Для образования поверхности пологих оболочек рекомендуется использовать сетки с квадратными или треугольными ячейками, какие показаны для сводов на рис. ХН.10,а, е. В отличие от сводов, поверхность которых образуют путем изгиба плоской сетки, пологие оболочки получают проецированием плоских сеток на заданную криволинейную поверхность.
§ XII.3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО УСТОЙЧИВОСТИ СЕТЧАТЫХ ОБОЛОЧЕК
Одиопоясиые сетчатые оболочки конструируют как статически неопределимые стержневые системы, иначе общая жесткость покрытия не будет обеспечиваться. На рис. XII. 16 проблема устойчивости оболочки иллюстрируется схемой прощелкивания узла. Для-, обеспечения устойчивости однопоясных сетчатых систем необходимы узлы с жестким соединением стержней в направлении нормали к поверхности оболочки. Таким требованиям отвечают конструкции узлов в уже известных по структурным плитам системах «ИФИ», «Триодетик», «Октаплатте», «ЦНИИСК».
Прощелкивания жестких узлов в сетчатых оболочках ие будет, если соблюдать условие (согласно исследованиям Райта if'42])
аа/(ЯІ)<9. (XII.1)
где а — длина стержня (размер ячейки); R — радиус кривизны оболочки; і — радиус инерции поперечного сечения стержня
В двухпоясных оболочках устойчивость системы стержней обеспечивают ие жесткостью узлов, а геометрической неизменяемостью конструкции в целом (рис. XII.17). В узлах таких покрытий возможно любое соединение стержней.
