Общие сведения. При строительстве гражданских и промышленных зданий в последние десятилетия широко применяются железобетонные тонкостенные пространственные покрытия

При строительстве гражданских и промышленных зданий в последние десятилетия широко применяются железобетонные тонкостенные пространственные покрытия. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с покрытиями из плоскостных конструкций:

1) благодаря пространственной работе под нагрузкой ими можно перекрывать здания с сеткой колонн 36х36 м и более. Покрытие из плоскостных конструкций даже при сетке колонн 24х12м нерациональны из-за большой высоты, массы и стоимости;

2) на изготовление пространственных покрытий расходуется на 25-40% меньше материалов;

3) меньше собственная масса покрытия;

4) сочетание несущих и ограждающих функций;

5) архитектурная выразительность.

Тонкостенные пространственные железобетонные оболочки появились в России в 20-х годах прошлого столетия. Их применяют в покрытиях таких зданий как ангары, спортивные и концертные залы, крытые рынки, выставочные павильоны, вокзалы, театры, а также для покрытий производственных зданий.

Пространственные покрытия образуются из разнообразных по форме тонкостенных оболочек и опорных контурных конструкций (бортовых элементов, опорных колец, диафрагм в виде балок, ферм, арок, брусьев и т.п.). Оболочкам придают очертания криволинейных поверхностей или многогранников. Оболочка, образованная по призматической поверхности, называется складкой.

Форма оболочки обуславливается формой срединной поверхности, делящей толщину оболочки пополам. Оболочки, срединная поверхность которых образуется поступательным перемещением плоской кривой по другой плоской кривой, называются оболочками переноса на прямоугольном плане. Если срединная поверхность образована вращением плоской кривой вокруг неподвижной прямой, то такие конструкции называют оболочками вращения на криволинейном (круглом) плане.

Срединная поверхность имеет кривизну в одном или двух направлениях. Главные кривизны: максимальная и минимальная , где и - главные радиусы кривизны. Произведение главных кривизн называют гауссовой кривизной [12].

Если центры кривизн дуг всех нормальных сечений, проведенных через любую точку срединной поверхности лежат по одну ее сторону, то такая поверхность называется положительной гауссовой кривизны, чему соответствует кривизна . Если эти центры расположены с обеих сторон срединной поверхности имеет место поверхность отрицательной гауссовой кривизны, чему соответствует кривизна - . Оболочки, в которых один из главных радиусов равен бесконечности и , называют пространственными оболочками нулевой гауссовой кривизны.

Поверхности двоякой кривизны железобетонных оболочек характеризуют еще как выпуклые, вогнутые и выпукло-вогнутые. В выпуклых оболочках развиваются преимущественно сжимающие усилия, в вогнутых - растягивающие. Это имеет решающее значение для армирования конструкций. В выпуклых оболочках бетон работает на сжатие, армирование конструктивное (за исключением угловых и приконтурных зон); в вогнутых по всей поверхности требуется расчетная арматура для восприятия растягивающих усилий.