Файл: Бобров, Ф. В. Сейсмические нагрузки на оболочки и висячие покрытия.pdf

Коэффициент формы r|f2K, соответствующий первой фор­ ме колебаний, определяем по формуле (160):

Равномерно распределенная нагрузка на покрытие q (а,

у) = 1520 Н/м2.

Подставляя эти величины в формулу (108), находим: сейсмическую нагрузку, соответствующую 7-балльному

сейсмическую нагрузку, соответствующую 8-балльному землетрясению,

сейсмическую нагрузку, соответствующую 9-балльному землетрясению,

для 8 баллов

5 1гк = 520 Н/м2;

для 9 баллов

512К = 1040 Н/м2.

2. Напряжение в бетоне и усилие в вантах от сейсмической нагрузки, соответствующие 9-балльному землетрясению

Напряжение в бетоне от сейсмической нагрузки может быть определено по формуле

ГК

В этой формуле знак « ± » означает переменность на­

147

правления сейсмической нагрузки. В рассматриваемом слу­ чае « + » означает сжатие, а «— » растяжение.

Вычислим напряжение в бетоне у внутренней грани на­ ружного кольца, т. е. хк = 0,2 м:

По формуле

гк

2я [ Sj rj dr

n Sin фк

Определим усилие в вантах от сейсмической нагрузки у вну­ тренней грани наружного кольца:

3. Напряжение в бетоне и усилие в вантах от совместных действий сейсмической и статической нагрузок

Полное напряжение в бетоне от совместных действий нагрузок определяется по формуле

Вычислим полное напряжение в бетоне у внутренней грани наружного кольца (х„ = 0,2 м):

148

—Т0С1 4"T s—- 2G —{—10,55 —

=35,5510s П а < £ пр= 100-105 Па;

Ts = Тост ~ T S = 25— 10,55 =

= 14,45-106 П а > Я р = 8,52-105 Па. ■

Из этого видно, что при действии 9-балльной сейсмиче­ ской нагрузки в оболочке не исключается предварительное напряжение, и бетон оболочки во всех стадиях работает только на сжатие.

Теперь по формуле

где qajl — вес плиты, укладываемой по вантам;

<7дОП— вес тепло- и гидроизоляционных слоев, определим полное усилие в вантах у внутренней грани на­

ружного кольца:

3 2 4 0 +^±8 2 )3 ,1 4 ^ =

п30-0,1541

=13 1 9 0 - 1 0 H < N = 17 600 • ЮН.

Таким образом, проведенный расчет показал, что рас­ смотренное покрытие без всяких дополнительных меропри­ ятий, увеличивающих стоимость здания, может применяться в сейсмических районах.

§ 3. Общие заключения по висячим покрытиям

На основании вышеизложенного можно сделать следу­ ющие основные выводы, которые создают полное представ­ ление о приемлемости висячих покрытий в сейсмических районах.

1. Висячие покрытия при равных условиях отличаются от других видов конструкций покрытий малым расходом материалов, экономичностью и малой трудоемкостью, что достигается более рациональной конструктивной формой, рациональным использованием свойств материалов и устра­ нением нерационального расходования металла и лесомате­ риалов в виде подмостей и опалубок. Варьированием геоме­ трическими параметрами висячих покрытий можно достиг­

149

нуть наиболее рационального распределения усилий и тем самым обеспечить полное использование прочностных свойств материала.

В висячих покрытиях стоимость возрастает пропорцио­ нально увеличению перекрываемого пролета.

2.Предварительно-напряженные висячие покрытия об­ ладают большой пространственной жесткостью при неболь­ шом собственном весе, и поэтому при соответственном конструктивном решении они могут быть целесообразной экономичной конструкцией для применения в больше­ пролетных сейсмостойких промышленных и общественных зданиях.

3.Теоретические и экспериментальные исследования, по­ священные динамике и сейсмостойкости висячих покрытий, сравнительно немногочисленны. Поэтому ввиду экономиче­ ской эффективности висячих покрытий необходимо уделять больше внимания экспериментально-теоретическим иссле­ дованиям их сейсмостойкости, а также проверке качества этих конструкций во время эксплуатации.

4.Результатом проведенных экспериментальных ис­ следований висячих покрытий в СССР н за рубежом уста­ новлены следующие основные свойства висячих покрытий: при повышении коэффициента предварительного напряже­ ния до 40% прогиб покрытия значительно сокращается, и дальнейшее повышение этого коэффициента почти не влияет на величину прогиба; увеличение коэффициента предвари­ тельного напряжения до определенного значения (около 40%) влияет на динамические характеристики висячих по­ крытий, а после этого значения почти не влияет; изменение соотношения стрел прогибов несущего и стабилизирующего тросов при постоянном коэффициенте предварительного на­ пряжения незначительно влияет на динамические характе­ ристики.

В результате многочисленных экспериментов необходи­ мо уточнить эти выводы для различных форм и конструкций висячих покрытий и установить зависимости между указан­ ными параметрами.

5. Предложенная методика определения сейсмических нагрузок применима только для тех висячих покрытий, в ко­ торых создается предварительное напряжение нагрузкой, превышающей по расчетной величине все возможные вре­ менные нагрузки, в результате чего полностью исключаются кинематические перемещения и уменьшаются упругие пе­ ремещения.

150

6.В практике строительства независимо от геометриче­ ской формы и конструкции применяются только пологие висячие покрытия. Поэтому формула для определения сей­ смической нагрузки (108), которая аналогична формуле (1) СНиП П-А. 12-69, в первом приближении применима для всех видов висячих покрытий.

7.При определении коэффициента динамичности в дан­ ной работе висячие покрытия расчленяются на две группы:

1)висячие оболочки и мембраны с покрытием из бетона;

2)чисто вантовые и мембранные покрытия.

На основании имеющихся в ограниченном количестве экспериментальных значений декремента колебаний для первой и второй групп покрытий приняты повышающие коэффициенты нормативного графика рг соответственно

1,5 и 3.

Следует отметить, что для уточнения значения указан­ ных коэффициентов необходимо провести эксперименталь­ ные исследования затухания колебаний в висячих покры­ тиях в зависимости от коэффициента предварительного на­ пряжения.

8. При определении сейсмических нагрузок на висячие покрытия основной вопрос, как и в существующей методике, заключается в определении их динамических характери­ стик — частот и форм свободных колебаний, от которых за­ висят коэффициенты динамичности |Зг и формы гр.

Вопрос динамики висячих систем еще мало исследован, ему посвящены лишь отдельные работы, которые оказывают­ ся недостаточными для точного определения динамических характеристик всех видов висячих покрытий. Поэтому коэф­ фициенты динамичности рг и форма т]; для некоторых часто применяемых в строительстве висячих покрытий на основе результатов исследований, изложенных в § 1 и 2 главы И, могут определяться приближенно по приведенным в § 4 главы II формулам, которые достаточно точны для практи­ ческих расчетов.

9. При определении сейсмической нагрузки, коэффици­ ентов динамичности и формы были сделаны некоторые упро­ щающие предположения, заключающиеся в следующем: на­ грузки и перемещения, нормальные к поверхности покры­ тия отождествлялись с нагрузками и перемещениями по вер­ тикали; рассматривались упрощенные формы покрытий.

Отмеченные предположения обычно считаются приемле­ мыми для пологих покрытий, у которых стрела прогиба не превышает Vs наименьшего размера в плане. В висячих

151