ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Виды анкеровки тросов в конструкции и фундаменты:

25. Предварительно-напряженные двухпоясные системы и тросовые фермы.

ДВУХПОЯСНЫЕ ВАНТОВЫЕ ФЕРМЫ

Следующий шаг заложен в попытке выполни ть и верхний пояс фермы не из жесткого профиля, а из троса, что противоречит смыслу равновесия растяжения и сжатия в ферме.

Однако это возможно при условии фундаментального нововведения в конструкцию — предварительного напряжения.

Предварительное напряжение — это искусственное создание в системе донагружения усилий, обратных тем, которые возникнут от эксплуатационных нагрузок. При этом предварительное напряжение не повышает прочность конструкции (что часто является величайшим заблуждением), алишьгарантируетгеометрическую неизменяемость и повышает ее жесткость. В таких конструкциях функцию стабилизации выполняет верхний предварительно напряженный вантовый стабилизирующий трос. Он имеет обратную стрелу прогиба вверх, которая составляет 1/17 —1/20 пролета и предварительно натягивается, передавая на него усилие через стальные стойки, чтобы гарантировать постоянную геометрию нижнего несущего троса и всей системы целиком. Для повышения поперечной жесткости вантовой фермы применяют также крестовую диагональную решетку из канатов.

Рис. 6. Двухпоясные вантовые системы

Фермы с двумя вантовыми поясами могут быть при наличии, во-первых, жесткого опорного контура для восприятия распора и, во-вторых, различного предварительного напряжения в поясах (при условии сохранения растяжения во всех элементах при любых комбинациях нагрузок).

Двухпоясные вантовые системы бывают 3-х типов.

Несущий трос ниже стабилизирующего. Стойки полностью сжаты и выполняют функцию дистанцирующих элементов, которые сохраняют геометрию фермы наряду с ее жесткими опорами. Опорный контур один, что экономично, а отвод воды проще. Однако стойки сжаты, что при больших пролетах требует больших затрат материала.

Несущий трос частично выше, частично ниже стабилизирующего.

Стойки сжаты там, где несущий трос шоке, и растянуты там, где несущий трос выше стабилизирующего. Система эта самая компактная по строительной высоте. Распор от несущих нитей воспринимается верхним опорным кольцом, а от стабилизирующих — колоннами.

Несущий трос выше стабилизирующего. Все элементы растянуты. Это самая легкая конструкция, однако, платой за это являются самые большие опорные усилия, а также затруднен отвод воды с покрытия.

ВАНТОВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Дальнейшим развитием двухпоясиой вантовой системы является ее установка на мачты-пилоны. В этом случае она становится самодостаточной конструкцией, в которой распор гасится диагональными оттяжками путем их анкеровки в грунт (рис. 7).

Рис. 7. Двухпоясные вантовые системы на мачтах с оттяжками

26. Двухпоясные системы на круглом, овальном, квадратном планах, шатровые и однопоясные системы, преимущества и недостатки.

Двухпоясные системы (рис.14) применяются как с обоими гибкими поясами (рис. 12.46), так и комбинированные: с гибким нижним и жестким верхним поясами (рис. 12.45), с гибким верхним и жестким нижним. Двухпоясные системы с обоими гибкими поясами нуждаются в предварительном напряжении для обеспечения работы сжатого пояса. В комбинированных системах сжатые пояса выполняются из жестких элементов. Характерно, что все осуществленные покрытия имеют в сечении выпуклую линзообразную форму с расположением кровли по верхнему поясу, что облегчает обеспечение водоотвода с покрытия и одновременно уменьшает объем стеновых ограждений.

Кроме того, вантовые фермы в этих покрытиях безраскосные, с жесткими сжатыми либо растянутыми стойками, а отсутствие раскосов приводит к значительному упрощению конструкции. Характерно стремление к осуществлению внешнебезраспорных систем: при круглых планах (рис. 12.46) распорные силы воспринимаются железобетонными опорными контурами, при прямоугольных планах - жесткими

поясами (рис. 12.45).

Для производственных зданий с подвесными кранами используются комбинированные двухпоясные системы с жестким нижним поясом - вантовые фермы с балкой жесткости мостового типа. Вантовые фермы могут выполняться как раскосными, так и безраскосными (с вертикальными растянутыми подвесками). Применение раскосной решетки позволяет увеличить жесткость системы и уменьшить ее массу, но требует предварительного напряжения сжатых элементов решетки, что увеличивает трудоемкость монтажа. Ограждающие конструкции и кровля располагаются по нижним жестким поясам, поэтому кровельное покрытие «протыкается» элементами решетки.

Преимущества двухпоясных вантовых систем в том, что загруженной собственным весом покрытия тросовой ферме предварительным напряжением можно придавать очертания, соответствующее веревочной кривой для преобладающей временной нагрузки, при этом существенно ограничивается деформативность конструкции. Тросовые фермы отличаются высоким значением декремента затухания колебаний и, следовательно, достаточной надежностью при динамических воздействиях.

Среди однопоясных систем (рис13.) - сетей из гибких элементов и комбинированных - наибольшее распространение получили седловидные сети отрицательной гаусовой кривизны из гибких элементов, криволинейные в плане (рис. 12.37). Стабилизация таких сетей обеспечивается формой поверхности в сочетании с предварительным напряжением. Распорные силы воспринимаются опорными контурами. Достоинством таких систем является их исключительная собственная легкость. Ограждающие конструкции могут быть выполнены также из легких элементов. Недостатком является чувствительность к кинематическим перемещениям, в особенности от сосредоточенных нагрузок. В России разработаны и внедрены в практику строительства конструкции, в которых гибкие элементы сети выполняются не из стальных канатов, а из алюминиевых лент [16], причем алюминиевые ленты могут служить одновременно и ограждающей конструкцией, что приводит к дополнительному облегчению покрытия. Комбинированные сети разработаны для использования в зданиях, прямоугольных в плане [14]. В этих системах стабилизация обеспечивается собственной жесткостью балочных элементов, а распорные силы передаются в узлы опорного контура. Ограждающие конструкции покрытия могут быть выполнены из легких элементов. Однопоясные системы применяют как для малых, так и для больших пролетов - от 20 до 80 м - причем, 64,8% всех запроектированных в нашей стране объектов – осуществлено.

27. Предварительно-напряженные фермы с Н-образной вставкой. Стадии работы.

В конструкциях без Н образной вставки , снятие временной нагрузки, может вызвать потерю устойчивости конструкции от усилия предварительного напряжения.

Указанных выше недостатков лишены конструктивные решения балок и ферм [49]. На рис. 2.19, 2.20 представлены схемы балки и фермы. Балка состоит из двух отправочных марок 1, соединенных в уровне верхнего пояса цилиндрическим шарниром 3. Она включает стенку, верхний и нижний пояса, высокопрочную затяжку 2, П - образные захватные элементы 4, Н - образную вставку 5. После создания предварительного напряжения между выступами Н - образной вставки 5 и П - образных захватов 4 имеется зазор f, который называется конструктивным. Величина этого зазора устанавливается на стадии проектирования и определяется из условия обеспечения наилучших параметров конструкции.

Рис. 2.19. Предварительно наряженная балка: 1 - отправочная марка; 2 - затяжка; 3 - шарнир; 4 - захватные элементы; 5 - вставка

Принцип работы таких конструкций после загружения совпадает с работой стержня под нагрузкой (см. раздел 2.1.1.3) и разбивается на три этапа. На первом, в пределах усилия предварительного напряжения, работают совместно нижний пояс и высокопрочная затяжка. Конструкции один раз статически неопределимые. На втором, при исчерпании усилия предварительного напряжения, частично нижний пояс и Н - образная вставка 5 выключаются из работы и в пределах конструктивного зазора f = f₁+ f₂2ферма и балка работают как статически определимые. Все усилия растяжения с нижнего пояса конструкции воспринимаются высокопрочной затяжкой 2. На третьем этапе, после закрытия конструктивного зазора, вновь включается в работу нижний пояс. Система имеет начальную степень статической неопределимости. Нижний пояс и высокопрочная затяжка работают совместно до исчерпания несущей способности конструкции.

Перераспределение усилий между нижним поясом и затяжкой зависит от соотношения жесткостных характеристик, величин усилия предварительного напряжения и конструктивного зазора. Регулируя эти параметры, можно получить решение с меньшим расходом материала и малой стоимостью.

В указанных решениях балок и ферм позволяют кроме этого сократить трудозатраты на создание предварительного напряжения.

В данном случае предварительное напряжение может осуществляться в составе блока, что хорошо вписывается в монтажный конвейер.

Рис. 2.20. Предварительно напряженная ферма: 1 - отправочная марка; 2 -затяжка; 3 - шарнир; 4 - захватные элементы; 5 - вставка

28. Шпренгельные преднапряженные фермы. Типы геометрии, принцип работы.

Шпренгель (ферма) — стержневая конструкция, дополнительная к основной несущей конструкции и служащая для ее усиления

Ферма состоит из поясов, соединенных между собой решеткой, шпренгеля со стойками и канатом. Каждая стойка выполнена из двух элементов, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном диаметру каната. Канат размещен между элементами стоек и оперт на вставки. Вставки соединены с элементами стоек при помощи болтов или сварки. Вставки удалены от нижних концов стоек на расстояние не менее диаметра каната.

Технический результат - повышение жесткости и устойчивости при действии внешних динамических импульсов и, как следствие, снижение материалоемкости.

Основная идея предварительного напряжения — создание в конструкции или ее элементах предварительных начальных напряжений обратного знака тем, которые возникают от действия внешних эксплуатационных нагрузок.

В зависимости от размещения затяжек предварительно напряженные фермы разделяют на два основных типа: фермы с затяжками, размещенными в пределах каждого наиболее нагруженного стержня ; фермы с затяжками, размещенными в пределах. всего пролета и группы наиболее нагруженных стержней Второй тип более эффективен и имеет много конструктивных форм. К этому типу относят также фермы с выносными шпренгельными затяжками, разгружающее воздействие которых на элементы основной фермы особенно значительно .Недостаток таких ферм — большая строительная высота конструкции. Плюсы – экономия материала.

29. Однопоясные висячие системы, основные параметры, преимущества и недостатки.

Следующим этапом в стремлении отказа от тяжеловесных сжатых элементов могут быть полный отказ от верхнего пояса и решетки и работа системы в качестве однопоясной висячей нити. Такая система предельно легкая, ей свойственно самой находить свою оптимальную форму под нагрузкой. Однако недостатком однопоясной висячей системы является: .

• ее неустойчивость под различными видами сосредоточенных и несимметричных нагрузок, под которыми она меняет свою геометрию;

• вследствие отсутствия верхнего сжатого пояса сжатие воспринимается внешним распором, который гасится жесткими фундаментами или опорами на диски перекрытий (в атриумах).

Рис. 5. Неустойчивость однопоясных систем и их стабилизация весом

Поэтому однопоясные системы требуют стабилизации. На рассвете развития вантовых систем в 60-х гг. применяли два вида стабилизации (рис. 5):

• стабилизацию весом за счет опирания тяжелых железобетонных плит, которые пригружали ванты;

• стабилизацию предварительно напряженным диском покрытия, при котором стыки панелей замоноличивали расширяющимся цементом и создавали усилие предварите,льного напряжения диском покрытия.

Очевидно, что оба эти способа не соответствуют технологии и идут из тяжелого железобетонного прошлого.

Пути стабилизации однопоясной системы следует искать в дальнейшем применении вант.

К однопоясным висячим покрытиям относятся: системы, состоящие из несущих гибких стержней или тросов, стабилизация которых достигается массой уложенного по ним настила, предварительно обжатого с торцов и омоноличенного в стыках ; системы, состоящие из жестких нитей или ферм ; системы из гибких нитей, напрягаемые поперечными балками или фермами.

Наибольшее применение в практике строительства получили однопоясные покрытия с железобетонными или керамзитобетонными плитами. Преимуществом таких покрытий являются большая жесткость и огнестойкость конструкции, меньшие эксплуатационные расходы по сравнению с другими оболочками, а недостатком — большая собственная масса покрытия, требующая повышенного расхода стали на тросы и материала на поддерживающие конструкции.

Предварительное напряжение однопоясного покрытия с применением железобетонных плит можно осуществлять в следующей последовательности: на ванты с помощью специальных крюков навешивают плиты; на плиты укладывают балласт, в результате швы между плитами расширяются; швы заполняют цементным раствором; после достижения заполнителем проектной прочности снимают балласт; под действием упругих сил стрела провеса нитей уменьшается, а плиты настила обжимают. Для сохранения напряженного состояния оболочки нагрузку от балласта принимают больше, чем временную нагрузку на покрытие. Применяют и другие способы предварительного напряжения.

Однопоясные покрытия с железобетонными плитами i можно решать на прямоугольных, круглых, эллиптических и других планах. Однопоясные прямоугольные покрытия имеют цилиндрическую форму с небольшой выпуклой кривизной в направлении, перпендикулярном тросам. Эта кривизна обеспечивает скат кровли, необходимый для отвода воды с покрытия. Расстояние между стержнями в таких покрытиях не превышает 6 м. С целью снижения массы покрытия его целесообразно принимать 1,5—3 м. В качестве опорной конструкции выгодно использовать рамный каркас, у которого в плоскости покрытия имеется распределительная ферма или балка-плита, предназначенная для крепления вантовых стержней и восприятия распора.

Преимущества покрытий из жестких нитей: простота их конструктивной формы, индустриальность изготовления, использование обычных недефицитных сталей. Недостатки: большая металлоемкость, отсутствие простран-ственности работы покрытия. В связи с этим однопоясные висячие покрытия с изгибно-жесткими нитями целесообразно проектировать при сравнительно небольших пролетах в покрытиях, имеющих малую постоянную и большую временную нагрузки.

Достоинством канатно-балочных систем ( 223) является их повышенная жесткость на изгиб, которая возрастает в случае применения в качестве поперечной конструкции ферм, заделанных в опорный контур. Конструкция покрытия приобретает пространственную жесткость, хорошо работает при местном загружении и позволяет применять легкую кровлю. Однако стрела провеса в таких конструкциях не может быть менее Vis пролета. Приближенный способ расчета однопоясных висячих покрытий с гибкими нитями сводится к определению сечения гибкой нити и оттяжек, а в круглых сооружениях еще и сечений опорного наружного и среднего внутреннего колец.