автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Динамика железобетонных цилиндрических оболочек средней длины

На правах рукописи

Магистр Аззам Аль-Салех

УДК 624.072.4: 534.13

ДИНАМИКА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ

(Экспериментальные исследования и расчет) Специальность 05.23.01 строительные конструкции/здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 1998

Работа выполнена во Владимирском государственном университете.

Научный руководитель: -доктор технических наук

профессор Жив A.C.

Официальные оппоненты: -доктор технических наук

профессор Амосов A.A. -кандидат технических на ук, доцент Михайлов В.В

Ведущая организация: НПФ «Тектоника»

Защита состоится «12 » января_1999г в 14-00 час, на заседании спе

циализированного совета Д 114.09.01 в ВЗИИТ по адресу. Москва, ул. Часо вая, д. 22/2, ауд. 337.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « 7 » декабря 1998г.

Ученый секретарь специализированного совета -

кандидат технических наук, доцент Б.В. Зайце)

Цель работы - оценка существующих методов динамического расчета железобетонных цилиндрических оболочек средней длины в упругой стадии и предложения по их расчету после появления трещин на основе эксперимен-. тальных исследований конструкций малых и больших размеров.

Автор защищает:

• анализ практических методов расчета железобетонных цилиндрических оболочек средней длины в упругой стадии с использованием полученных экспериментальных данных;

• предложения по расчету железобетонных цилиндрических оболочек средней длины после появления трещин;

• результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния железобетонных цилиндрических оболочек средней длины от упругой стадии их работы до разрушения.

Научную новизну работы составляют: "

• предложение по динамическому расчету цилиндрических оболочек покрытий за пределами упругой стадии работы на основе синтеза ряда теоретических исследований в области, их статики и динамики;

• опытные данные, полученные при экспериментальных исследованиях напряженно-деформированного состояния железобетонных цилиндрических оболочек на конструкциях малых и больших размеров при различном сочетании статических и динамических нагрузок.

Практическое значение работы заключается в том, что проведенные экспериментальные исследования позволяют подойти к решению важного теоретического вопроса, касающегося динамического расчета цилиндрических оболочек средней длины за пределами упругости.

На основе сопоставления и анализа результатов динамического расчета опытных конструкций (практические, аналитические и численные методы) . в том числе и за пределами упругости,оказалось целесообразным вновь обратиться к аналитическим методам расчета, учитывая, главным образом,трудоемкость и стоимость их выполнения. . '

Предложенный автором подход к расчету с учетом трещин на основе методики Б. М. Теренина значительно упрощает решение динамической задачи и рекомендуется для использования в практике проектирования пространственных покрытий. " '

Материалы исследований могут быть положены в основу оценки вновь разрабатываемых решений пространственных покрытий в виде железобетонных цилиндрических оболочек, средней длины для условий динамических воздействий.

Результаты исследований автора были использованы проектировщиками г. Дамаска при назначении основных параметров покрытия спортивного зала, где воздействие колебательного процесса прикрепленных к оболочке

кондиционеров имело важнейшее значение при строительстве зданий в условиях жаркого климата. . .

Работа выполнялась на кафедре «Строительно? производство» Владимирского государственного университета под руководством доктора технических наук, профессора А.С. Жива. Анализ существующих методов расчета и их обобщение, а также сопоставление с опытными данными проводились автором диссертации самостоятельно.

Экспериментальная часть работы осуществлялась автором диссертации как самостоятельно, так и при участии сотрудников Джамбулского технологического института и строительной организации «Джамбулхимстрой».

• Диссертация состоит из введения, четырех глав,' заключения и списка литературы, включающего 119 наименований..

Во введении отражены цели и задачи исследования, назначение работы. • '

В первой главе дан аналитический обзор ряда конструктивных решений покрытий промышленных и общественных зданий в виде цилиндрических оболочек, работающих в условиях динамических воздействий, обосновывается выбор. типа пространственного покрытия здания для строительства е особых условиях, приводится краткий обзор исследовательских работ в этой области.

Во второй главе рассматривается методика исследований железобетонных цилиндрических оболочек и общие результаты, испытаний конструкций малых размеров и натурного сооружения на различное сочетание статических и динамических4 нагрузок. Анализируется подход к назначению размерог опытной конструкций, описаны физико-механические характеристики применяемых материалов, способ нагружения и схемы расстановки приборов. Пс результатам испытаний дается суждение о характере работы конструкций дс и после появления трещин, вплоть до разрушения. _

В третьей главе анализируется несколько наиболее значимых метода} динамического расчета цилиндрических покрытий, применявшихся различными авторами, в том числе и метод конечных элементов ( МКЭ), реализованный через пакет прикладных программ ( ППП АП ЖБК- 87). На основе синтеза ряда теоретических работ автором диссертации предлагается решение динамической задачи для цилиндрических оболочек средней длины, находящихся за пределами упругости.

Для оболочки малых размеров проведено сопоставление опытных [ расчетных значений частот собственных колебаний.

В четвертой главе с целью иллюстрации предложенного динамическогс метода расчета приведены два примера по определению частот и форм собственных колебаний пятигранной призматической складки, один из которы?

выполнен для конструкции, работающей без трещин, другой - при 'наличии трещин в бортовых элементах.

В заключении приведены основные-выводы по работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Широкое применение различных типов пространственных конструкций для покрытий зданий и сооружений - одно из направлений технического прогресса в строительстве: Эффективность таких конструкций применительно к удельным затратам материалов сочетается с высокой пространственной жесткостью и легкостью. Эти преимущества обеспечили им широкое применение в мировой практике строительства.

В практике строительства одноэтажных промышленных зданий чаше других примегшотся короткие, длинные и средней длины цилиндрические оболочки, а также цилиндрические оболочки шедовых покрытий.

Цилиндрические оболочки принадлежат к наиболее изученным с точки зрения -статической работы конструкциям. Теория их расчета достаточно полно разработана русскими, советскими и зарубежными учеными. Еще г дореволюционные годы появились фундаментальные работы И. Т. Бубнова) Б.Г. Галеркина, Л .С. Лейбензона, С.П. Тимошенко. С начала 30- х годов теория расчета тонкостенных пространственных конструкций получила дальнейшее развитие в трудах В. 3. Власова, А. А. Гвоздева, A.JI. Гольденвейзера, f А.И: Лурье, В. В. Новожилова, И.Е. Милейковского, A.M. Овечкина, П.Л. Пастернака, X. X. Лауля, И.М. Рабиновича, А. Р. Ржалицына, В. Флюге, Д. Итцхаки и др. ' •

Большие экспериментальные исследования в РФ по изучению работы цилиндрических оболочек были проведены в б.ЦНИПСе, НИИЖБе. ЦНИИСКе им. Кучеренко Госстроя СССР А. С. Щепотьевым, И. Е. Милей-ковским, С. И. Стельмахом, Р. Н. Мацелинским, Г.К. Хайдуковьш, Ю. ВчЧи-ненковым, В. В. Щугаевым'и др.

Из зарубежных исследований наибольший интерес представляют работы Г. Митчелла (Великобритания), А. Рила, В. Беранека, А.Боума (Голландия).

Динамическому расчету этих конструкций также посвящено большое количество работ. К одной из первых работ, где разработаны практические способы динамического расчета в относительно простом и удобном для применения виде, относится монография Q. Д. Ониашвили. Им были рассмотрены пологие и подъемистые оболочки разных очертаний, даны решения граничных задач для произвольного характера опирания краев оболочки, исследованы вопросы динамической устойчивости и сейсмостойкости.

' 4

Теоретические выводы профессора О. Д. Ониашвили получили экспериментальное подтверждение в работах, проводимых под его руководством, а также в исследованиях О. Н. Томсон, М. А. Глейзера, М Д. Аленича, Д. В. Эсаиашвили и др.

Основной принцип, которым обычно руководствуются при выборе типа покрытия здания,- это сочетание технической возможности и экономической целесообразности применяемого решения. Будущее здание должно не только отвечать современным техническим, технологическим и архитектурным требованиям, но и быть экономичным.

Требования технической и экономической целесообразности, как правило, не совпадают и даже вступают зачастую в противоречие: с точки зрения технологической выгодно иметь большие пролеты, редкую сетку колонн, что позволяет свободно размещать разнообразное технологическое оборудование; однако увеличение сетки колонн ведет к возрастанию расхода материалов на покрытие и подкрановые балки, утяжелению мостовых или подвесных кранов, росту массы сооружения и, как следствие, увеличению амплитуд колебаний покрытия. Поскольку требования к амплитудам колебаний подвесного оборудования очень жесткие, этот фактрр необходимо учитывать при проектировании покрытий. К тому же такие совершенно необходимые для проектировщиков данные, как спектр частот собственных колебаний для различных по конструктивному решению покрытий,должны быть обязательно известны .В противном случае невозможна подвеска к оболочке не только кранового оборудования, но и вентилятора или калорифера, если нет уверенности в отсутствии резонанса на одной из собственных частот.

Еще более серьезные задачи стоят перед проектировщиками при создании пространственных покрытий, вынужденных работать при сейсмических воздействиях. За последние годы в мировой практике существенное внимание уделяется проблеме сейсмостойкости зданий и сооружений. Научно-технический прогресс во все возрастающих масштабах требует "освоения новых территорий, надежности и экономичности стрбктельства в зонах повы-. шенной сейсмоакгивности, возведения большепролетных и высотных сооружений, которые ранее в этих районах не применялись.

Исследования, пространственных конструкций,, в частности цилиндрических оболочек, выполненных в ряде стран, способствовали их успешному внедрению в мировую практику проектирования и строительства.

При проектировании сложных реальных объектов обычно для упрощения расчетов исходят из схематизации их работы, часто применяют приближенные (инженерные) методы расчета, обладающие физической наглядностью. Надежность и достоверность таких решений может считаться правомерной лишь после экспериментального подтверждения. Между тем, объем

экспериментальных исследований, в частности динамических, в настоящее время отстает от требований практики.

При проектировании железобетонных пространственных покрытий почти всегда приходится считаться с наличием трещин. Трещины могут появляться в процессе монтажа и транспортировки конструкций. Их появление ■ в стадии эксплуатации может привести к существенному перераспределению усилий, резкому снижению динамической жесткости, что особенно важно при работе конструкции на знакопеременные нагрузки. Однако методы расчета оболочек с учетом трещин на статические и динамические нагрузки разработаны в недостаточном объеме, поэтому их проектирование часто ведется с использованием упругих методов расчета. По-видимому, для ответа на многие вопросы практики требуется постановка и проведение широких исследований работы конструкций на динамические нагрузки за пределами упругости.

Для определения уровня динамического воздействия на строительные конструкции всегда необходимо знать спектр частот собственных колебаний и соответствующие им формы, а также декременты колебаний конструкций. Созданная в настоящее время динамическая теория оболочек экспериментально подтверждена многими исследователями, однако вопросы определения динамических параметров после появления трещин остаются пока разработанными не до конца. -

В своей диссертации автор пытается ответить на вопрос об особенностях расчета цилиндрических оболочек средней длины за пределами упругости в условиях динамических воздействий. Исследования были проведены на . конструкции размером 3x6 м и на оболочке размером 33x60 м.

Все сечения элементов оболочки малых размеров приняты в соответствии с рекомендациями Руководства*.

Оболочку выполняли из мелкозернистого бетона класса ВЗО естественного твердения состава 1:2, 23:0,98, при В/Ц=0,42. В качестве- вяжущего -"использовали цемент,Белгородского завода активностью 40 МПа. Прочность бетона к моменту испытания составляла 23 МПа, модуль упругости—16x10' МПа.

Толщину плита оболочки по технологическим требованиям принимали равной 22 мм. Армирование осуществляли сеткой, уложенной в соответствии с законом изменения поперечных изгибающих моментов. Шаг арматурных стержней в продольном направлении равен 100, в поперечном - 75 мм. В местах примыкания плиты к бортовым балкам оболочку армировали сеткой. -

Главные растягивающие напряжения в углах оболочки воспринимали отдельными стержнями, расположенными под углом 45° к контуру. Для армирования применяли арматурную проволоку класса Вр-1 диаметром 3 мм (ГОСТ-6727-80). -

*/Руковод.'по проект, железобетоных простр. констр. покр. и - перекр. '

НИИЖБ, 1979

Бортовые балки запроектированы прямоугольного сечения 50x315 мм. Балки армировали ненапрягаемыми стержнями диаметром 8мм класса А- Ш марки 35ГС.

Диафрагмы оболочки выполняли в виде арки с железобетонной затяжкой. Путем установки закладной металлической решетки арочную диафрагму в процессе испытаний легко можно было превратить в ферму. Верхний пояс и затяжку армировали, вязаными каркасами из стержней диаметром 3 и 8мм соответственно класса Вр-1 и А-Ш марки 35ГС.

Оболочку рассчитывали согласно Руководству на собственный вес и равномерно распределенную по поверхности нагрузку 4 кН/м2.

Геометрия монолитной оболочки размером 33x60 м вписывается в круговую поверхность с радиусом кривизны 23,0 м. Толщина оболочки в среднем сечении равна 300 мм. В местах примыкания к диафрагмам толщину плиты увеличивали до 350 мм. Бортовые балки запроектированы прямоугольного сечения размером 300x5000 мм, диафрагмы - в виде криволинейного бруса, лежащего на колоннах.

В оболочке устанавливали ненапрягаемую арматуру: в плите покрытия -сварную сетку из арматурной проволоки диаметром 5 мм, с ячейкой 100x200 мм, в поперечном направлении плиту армировали отдельными стержнями через 3,3 м, в бортовых балках устанавливали сварные каркасы при'диаметре отдельных стержней от 18 до 25 мм. Покрытие выполняли из легкого бетона прочностью около 10 МПа. Расчет оболочки производили как для средней волны многоволнового покрытия, где исключались горизонтальные перемещения бортовых балок. Конструкцию рассчитывали на вертикальную статическую нагрузку 4,8 кН/м2 по В.Флюге и и^шЛепуаИег.

По сравнению со статическими, испытания динамической нагрузкой имеют свою особенность, которая заключается в необходимости приводить в движение одновременно и испытательную нагрузку, и приборы для записи деформаций. Как правило, во время записи динамических параметров конструкции на всех ее этапах статического загружения необходимо знать характер напряженно-деформированного состояния. В связи с этим методика, хорошо отработанная при статических испытаниях оболочки, часто оказывается неприемлемой при динамическом загружении конструкции.

Особое внимание при испытаниях уделяли установке и закреплению на поверхности оболочек приборов. Динамические приборь1 устанавливали с соблюдением мер предосторожности против соскальзывания во время возбуждения колебаний. Вибродатчики устанавливали на деревянные клиновые подкладки, которые соединялись с оболочкой болтами. Подкладки имели резиновые кольца, в которых фиксировались приборы.

Определение динамических характеристик (собственных частот и форм, декрементов колебаний) оболочек проводили при гармонических колебаниях,

когда частота могла меняться в широком диапазоне, при собственных колебаниях, возбуждаемых ударом или - начальным. смещением "конструкции, а также при колебаниях в переходном режиме во время пуска или остановки вибромотора.

Равномерно распределенную статическую нагрузку создавали влажным песком на всей поверхности оболочки и на ее половине без пригрузкн бортовых балок. Такая схема ближе соответствовала реальным условиям работы натурного сооружения.

Равномерно распределенные нагрузки увеличивали за этап на 0,9 кН/м2. лри этом на оболочке сохраняли постоянную нагрузку от массы загрузочного ограждения, равного 0,45 кН/м2.

В процессе испытаний необходимо было выявить динамическую расчетную схему конструкции до и после появления трещин. Известно, что трещины в цилиндрических оболочках средней длины развиваются по нормальным, продольным и косым сечениям. Образование трещин, а следовательно, выключение из работы растянутого бетона между трещинами уменьшают жесткость отдельных элементов и частей оболочки, что сказывается как на частотных характеристиках, так и формах собственных колебаний.

Расстановка приборов диктовалась задачами исследований, методикой . загружения конструкций, техническими возможностями, связанными с испытанием натурного объекта в полевых условиях.

Оценить принятые сечения бетона и арматуры, а также применяемые методы расчета оболочек можно было только путем установки большого количества приборов, включая аппаратуру для измерения динамических параметров. Приборы располагали в основных расчетных сечениях: в середине пролета, угловых зонах и на контурных элементах.

При расстановке приборов на натурной конструкций придерживались схемы, принятой во время динамических испытаний оболочки малых размеров. Это служило гарантией надёжности получаемых экспериментальных данных.

С целью получения исчерпывающей картины напряженно-деформированного состояния конструкций применяли следующие приборы:

а) для измерения деформаций при статически приложенных нагрузках -механические рычажные тензометры на базах 100 и 200 мм, тензометфиче-ские датчики на базах 20 и 50 мм, индикаторы, с ценой деления 0,01 и 0,001 мм на базах от 100 до 1000 мм, прогибомеры с ценой деления 0,1 и 0,01 мм;

б) для измерения динамических характеристик конструкций - вибродатчики К-001, ВЭГИ1С, СПЭД-56М, МВ-23, МВ-24.

колебания конструкций записывали по осям Х.УД. Вибродатчики К-001 и

ВЭГИК использовали при горизонтальных и вертикальных колебаниях с максимальной амплитудой до 1 мм. Эти приборы, обладающие небольшой мае-

сой и низкой собственной частотой (0,7- 2 Гп),особенно удобны при испытаниях конструкций малых размеров. Вибродатчики ВБП-3 (вибрографы больших перемещений) применяли при испытании натурного сооружения,. Диапазон измерения максимальных амплитуд этими приборами составлял 100 мм. Приборы СПЭД-56М использовали: при частотах до 20 Гц для записи ускорений, от 20 до 40 Гц - для записи скоростей, от 40 Гц и более - для записи перемещений. Вибродатчики МВ-23 и МВ-24 применяли для записи скоростей. Диапазон работы-этих вибродатчиков от 7 до 350 мм/с при действии ускорения не более 10 £ и частотах - от 25 до 3001ц. .

Регистрирующими устройствами при динамических испытаниях служили светолучевые магнитно-электрические осциллографы Н-700, Н-115.

Испытания оболочки малых размеров были проведены в такой последовательности:

]) свободное опирание на колонны с арочными диафрагмами;

2) установка часто расположенных опор под одну и две бортовые балки с арочными диафрагмами;

3) свободное опирание на фермы-диафрагмы (в дальнейшем испытания оболочки проводили только с диафрагмой в виде фермы);

4) установка часто расположенных опор под одну и две,бортовые балки;

5) мгновенное приложение к бортовым балкам в середине пролета сосредоточенного груза, равного 1000 Н;

6) равномерно распределенная односторонняя нагрузка, расположенная на правой и левой половине; -

7) равномерно распределенная по поверхности нагрузка. Разрушение конструкции произведено равномерно распределенной нагрузкой. .

Оболочку больших размеров, ввиду ее дальнейшей эксплуатации, испытывали только на динамические нагрузки. Методика экспериментальных исследований включала запись динамических параметров покрытия и сопоставление их с расчетом. Для записи высших частот и соответствующих форм поперечных колебаний применяли вибромотор с максимальной пульсирующей нагрузкой 2 кН при частоте 50 Гц. Свободные поперечные колебания . создавали путем мгновенного сброса сосредоточенного груза, равного 1,5 кН в центре и четверти пролета в среднем сечении оболочки.

Как показали испытания конструкции малых размеров, до появления трещин с ростом внешней равномерно распределенной нагрузки нейтральная ось практически не меняла своего положения.

Сопоставление результатов опыта и расчета по полубезмоментной теории В.З. Власова для продольных деформаций, поперечных изгибающих мо-

ментов, сдвигающих усилий и прогибов указывает на их достаточно удовлетворительную сходимость.

Вибрационная нагрузка, приложенная к покрытию на всех этапах на-гружения оболочки, позволила провести анализ динамических характеристик конструкции..

Основному тону колебаний оболочки открытого типа с диафрагмами в виде арок соответствует одна полуволна в поперечном и две-в продольном направлении. Опыт показывает, что оболочка с диафрагмами в "виде ароь имеет очень густой спектр частот собственных колебаний, что, очевидно, связано с податливостью опорного кошура. С увеличением жесткости диафрагм {установка закладной металлической решетки) преобладающими были уже изгибно-крутильные колебания конструкции,как тонкостенного стержня. По сравнению с гибкой диафрагмой частотные характеристики практически не изменились. Таким образом, предположение о недеформируемости опорного контура, принятое при расчете оболочек на колебания по по'лубезмо-ментной теории, не всегда бывает оправдано.

При односторонней равномерно распределенной нагрузке основном}. ' тону колебаний оболочки соответствовала одна полуволна в продольном и две полуволны в.поперечном направлении. Аналогичная изгибно - крутильная форма деформаций, поперечного и продольного сечений наблюдалась и на резонансных участках, соответствующих более высоким тонам колебаний.

Первые трещины появились одновременно в угловых зонах оболочки и в середине пролета бортовой балки при равномерно распределенной нагрузке 3,6 кН/м2, превышающей нормативную в 1,2 раза. Угловые трещины пересекали оболочку по всей толщине и были видны как на нижней, так и верхней поверхностях. С ростом нагрузки трещины удлинялись. Непосредственно в угловых зонах оболочки они были направлены под углом 45° к образующей. Расстояние между трещинами составляло 20 - 30 см. Величина их раскрытия не "превышала 0,1 - 0,15 мм. В бортовых балках трещины развивались по высоте с выходом на плиту оболочки.

Трещины от поперечных изгибающих моментов были обнаружены при нагрузке, превышающей нормативную в 1,8 раза. Вначале они появились на нижней поверхности оболочки и шли вдоль образующих, а на последнем этапе перед разрушением соединились с трещинами, идущими из углов. Схема развития трещин показана на рис.1.

С развитием трещин изменялись и динамические характеристики конструкции. Так, например, при нагрузке 5,4 кН/м2 продольные трещины вызвали искажение формы колебания в среднем поперечном сечейии.

На этой стадии работы конструкции было зафиксировано два резонанса конструкции. Основному тону колебаний оболочки соответствовала одна полуволна в продольном и поперечном направлениях, вплоть до её разрушения. *

Рис. 1.Схема развития трещин в оболочке

Номера около трещин соответствуют этапам загружения: 14- 3,0; 15- 4,5; 16- 5,4;.17-6,3; 18- 7,2 кН/м*'

Второму резонансу соответствовало появление двух полуволн в обоих направлениях. В первой и второй резонансных зонах наблюдалось значительное снижение частот колебаний. .

Оболочка разрушилась при суммарной нагрузке с учетом- собственной массы 7,8 кН/м2, что в 2,43 раза превышает нормативную. Эта величина свидетельствует о достаточном запасе прочности в конструкции не только при статических, но и динамических нагрузках.

. Разрушение началось в одном из углов оболочки вследствие раздробления бетона от действия главных сжимающих напряжений, при-этом попереч--ные трещины далеко проникли в плиту. Развитие трещин сопровождалось значительным увеличением прогибов конструкции и закручиванием бортовых балок. Прогиб оболочки перед разрушением был равен 17,9 мм, что составило 1/300 пролета. „

Напряжения в арматуре бортовых балок не достигли предела текучести. Деформации арматуры составили в среднем г = 83x10"5 (напряжение около 165,0 МПа). Деформации в бетоне оболочки в середине пролета составили е=§ 1х 10"5(напряжение около 9,8 МПа при КЬп=16,0 МПа).

Вынужденные колебания оболочки изучали -при изменении частоты возмущающей силы от 5 до 40 Гц. В этом промежутке независимо от краевых условий и жесткости диафрагм на всех этапах нагружения наблюдалось два резонанса конструкции. В первой резонансной зоне из-за различных жестко-стей краевых элементов имеет место небольшое изменение частот вынужденных колебаний. Во второй резонансной зоне изменение частот вынужден-нЬгх колебаний собственно ободочки не происходило, за исключением бортовых балок.

С увеличением нагрузки на резонансных участках происходило плавное снижение частот. Характерно, что в первой резонансной зоне до появления трещин в оболочке (нагрузки 1,80 - 3,60 кН/м2) амплитуды колебаний при постоянной возбуждающей силе возрастают, после появления трещин (нагрузки 3,60 - 7,20 кН/.ч2), - наоборот, уменьшаются.

В бортовых балках появление трещин сказалось на количестве резонансных зон. В изучаемом диапазоне частот отмечено уже три резонанса. С развитием трещин как в собственно оболочке, так и в бортовых балках также - наблюдается изменение частот вынужденных колебаний.

В процессе динамических испытаний удалось проследить за изменением коэффициента затухания колебаний конструкции на резонансных участках.

С ростом внешней нагрузки колебания затухают медленнее, чем в нена-груженной конструкции. Это свидетельствует о необходимости при проектировании цилиндрических оболочек предусматривать конструктивные меро-

приятия, увеличивающие коэффициент затухания колебаний, что может быть достигнуто введением в плиту покрытия поперечных и продольных ребер.

Работу конструкции размером 33x60м изучали при действии, собственной массы путем выведения оболочки из равновесия пульсирующей ¡нагрузкой и начальным смещением с помощью сосредоточенного груза.

Анализ результатов испытаний показывает, что открытая цилиндрическая оболочка с подпертыми бортовыми элементами обладает густым спектром частот собственных поперечных колебаний. При снижении частот вынужденных колебаний от 50. Гц до нуля после отключения вибромотора на осциллограммах было обнаружено от 6 до 8 резонансов.

При мгновенном сбросе с плиты оболочки сосредоточенной нагрузки в середине пролета была получена симметричная форма изгибных колебаний. Опытное значение частотной характеристики составило 3,8Гц, теоретическое, определенное по полубезмоментной теории В.З. Власова-6,95Гц. Такое расхождение, по-видимому, объясняется отсутствием во время испытания конструкции торцевых диафрагм, когда оболочка работала как свод пролетом 33м. Теоретическое значение радиальной частоты колебаний свода составило 3,64Гц, югибной-3,58Гц. Логарифмический декремент колебаний был равен* 0,12. . ,

В процессе испытаний было отмечено, что бортовые балки при изгибных колебаниях оболочки имеют частоту около 4,25 Гц, что было вызвано наличием их подпертости. Об этом свидетельствует и сопоставление коэффициентов затухания колебания в шип? и бортовой балке (0,128 и 0,218).

Одним из этапов в процессе испытаний Явилось изучение динамической работы сооружения при горизонтальных воздействиях. В ряде работ доказывается, что пространственные покрытия в виде оболочек при больших пролетах могут попадать в резонанс на очень низких частотах.

Как показал анализ, в оболочке действительно появляются очень низкие частоты собственных горизонтальных колебаний, которые связаны с деформацией контура поперечного сечения.

Представляло интерес сопоставление полученных динамических характеристик с результатами испытания; оболочки размером 3x6м.

При условии простого геометрического подобия частота собственных вертикальных колебаний оболочки малых размеров для изгибно-крутильной формы должна быть больше частоты натурного покрытия в 6,8 раза. По опытным данным,это соотношение составило 6,67.Таким образом, динамические характеристики цилиндрических оболочек с достаточной для практики точностью можно определять на основании испытания меньших по размерам конструкций,или моделей.

Полученные результаты испытаний оболочки'малых размеров сопоставляли с различными методами динамического расчета, при этом были рассмотрены:

а) полубезмоментная теория проф. В.З. Власова с учетом и без учета трещин в элементах конструкции;

б) метод перемещений проф. И.Е. Милейковского; -

в) теория колебаний тонкостенных стержней;

г) метод перемещений Б.М. Теренина с учетом и без учета трещин в элементах оболочки;

д) численный метод расчета на основе ППП АП ЖБК- 87.

Значения расчетных и опытных частот собственных поперечных колебаний в упругой стадии (действие собственной массы)приведены в таблице. Из таблицы видно, что при расчетах методами В.З. Власова и Б.М. Теренина в оболочке появляются очень низкие частоты собственных колебаний (1-й корень). . '

Появление этих частот для изгибных и изгибно- крутильных форм колебаний является средством учета в обоих методах деформаций контура поперечного сечения. Учет деформаций сдвига в методе Б.М. Теренина приводит к снижению основных частот.

Вторые корни уравнений для изгибно - крутильных форм колебаний оболочки соответствуют работе тонкостенного стержня. Из таблицы видно, что эта форма колебаний является наиболее опасной для оболочки.

Расчет, произведенный по теории тонкостенных стержней для основного тона,практически совпал с расчетом по методике проф. И.Е. Милейковского. •

При анализе методов расчета учитывалась и податливость опорного контура, где в качестве неходкой принималась система уравнений проф. В.З. Власова. В уравнения вводились реальная жесткость верхнего пояса" диа-- фрагмы на изгиб в своей плоскости и жесткость затяжки. Расчет показал, что учет фактической жесткости верхнего пояса диафрагм не сказался на значениях частот собственных колебаний для изгибной и изгибно —крутильной форм. Это подтвердил и выполненный расчет численным методом.

На рис.2, приведены результаты расчета оболочки после появления трещин в бортовых балках по методу проф.~ В.З. Власова и по предлагаемой методике, где при определении "жесткости изгибных элементов в соответствии со СНИП 2.03.01-84 возможен также учет пластических деформаций сжатой-зоны бетона. Для цилиндрических оболочек, где.на сжатие работает -значительная часть плиты при небольших по величине напряжениях, влияние пластических деформаций практически не сказывается на конечном значении частот собственных колебаний.

Частотные характеристики, Гц

Теория '. Йзгибные колебания Изгибно- крутильные колебания

расчет опыт расчет опыт

Полубезмоментная теория В.З. Власова

а) без учета деформации контура .9,11 " ' 27,35 10,35 13,66

б) с учетом деформации 9,1 - *

контура 27,34 ■ -

Метод перемещений НЕ. Мйлейковского

а) без учета кручения бортовых балок 26,1 13,3 14,5

б) с учетом кручения бортовых балок 28,38 29,5 • 17,55

Теория колебаний -

тонкостепных стержней

а) без учета начальных 30,41 15,854

осевых усилии

б) с учетом начальных 29,4 .17,55

осевых усилии

Метод перемещений Б.М. Теренина 8,62 26,8 9,53 12,34

Численный метод 28,0 13,61

ППГ1АПЖБК-87 .

Р кН/м'

7,20 . 6,30

5,40

4,50

3,60 2,70

\ Ч \ \ •• 4 \ \ \ • ••. \4 Ч \ 4 \

. 4 Ч \ 4 ч •.

'• 4 \ \ '• 4 ч ч . 4 ч- -. 4 •■ \ ■

л ч \ Ч \ \ \

8 ,

10

И / Гц

Рис. 2. Изменение частот собственных колебаний в оболочке после появлений трещин с ростом нагрузки

по опытным данным; по теории тонкостенных стержней: по полубезмоментной теории В.З. Власова; по предлагаемой методике с учетом трещин; численным методом . 1 -

Для сравнения на этом же рисунке показано изменение частот собственных колебаний с ростом нагрузки по опытным данным.

С целью иллюстрации предлагаемой методики расчета в диссертации приводится пример определения частот и форм собственных колебаний для пятигранной складки до и после появления трещин в бортовых балках.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

■1. Проведенные испытания цилиндрических оболочек на конструкциях малых и больших размеров. позволили проверить расчетные предпосылки, положенные в основу теории колебаний дискретно- континуальных систем.

2. Испытания опытного образца цилиндрической оболочки средней длины подтвердили возможность проведения динамических расчетов отдельно стоящих конструкций в упругой стадии и после появления трещин, как по методу В.З. Власова, так и по методике, предложенной в данной работе.

3. Пересмотрена методика проведения исследований цилиндрических оболочек при одновременном действии статических и динамических нагрузок.

4. Цилиндрическая оболочка средней длины обладает густым спектром частот собственных колебаний. Основной тон" колебаний цилиндрической оболочки существенно зависит от краевых условий. При диафрагмах в виде ферм основной тон колебаний оболочки характеризуется появлением одной полуволны в продольном и двух - в поперечном направлении, при диафрагмах в виде арки с затяжкой - одной полуволны в поперечном и двумя - в продольном направлении.

5. Сопоставление результатов опыта и расчета для частотных характеристик в упругой стадии работы цилиндрической оболочки малых размеров указывает на близкое совпадение для изгибных форм и некоторое расхождение для изгибно-крутильных форм колебаний, что вызывается неучетом £ расчете действительных краевых условий.

6. Появление трещин в цилиндрической оболочке сказывается как нг частотах собственных колебаний, так и на соответствующих им формах. Дс появления трещин основной тон колебаний цилиндрической оболочки с жесткими диафрагмами характеризуется изгибно- крутильной, после появление трещин- изгибной формой колебаний. . '

- 7. Предложенная методика расчета цилиндрических оболочек средней длины с учетом трещин на динамические нагрузки на основе синтеза ряда известных теоретических работ близко соответствует действительному характеру состояния конструкции и значительно сокращает трудоемкость вычислительного процесса.

8. Результаты экспериментальных исследований были использованы при корректировке рабочих чертежей покрытия спортивного сооружения в г, Дамаске (Сирия).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Аззам Аль - Салех. Собственные колебания цилиндрических оболочек средней длины/В сб.: Проблемы строительно - инвестиционного комплекса. Материалы междунар.науч.-техн.конф.27-28 мая 1996г.Владимир:ВлГУ-> 1997.

2. A.S. Zhiv, Azzam Al Saleh. Evaluation of dynamic characteristics of reinforced concrete cylindrical shells of medium length^Tntemational Conference on Maintenance and Durability of Concrete Structures. 4-6 March 1997. Jawaharlaî Nehru Technological University, Hyderbad, India.

3. A.C. Жив, Аззам Аль - Салех. Изучение динамических характеристик спортивного зала в Дамаске/В сб.: Повышение эффективности использования техники и совершенствование технологии строительных работ. Влади-мир:ВлГУ,1998.

Результаты работы докладывались также на внутривузовских конференциях Владимирского государственного университета в 1997 и 1998 годах.

Изд. лиц № 020275 от 13.! 1.96. Подписано в печать 27. 11.98. Формат 60x84/16. Бумага для множит. техники. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,93. Уч.-изд. л. 0,98. Тираж 100 экз. С - 155 •

ЗАКАЗ ¿{51-98.

Владимирский государственный универс!гтет. Подразделение оперативной полиграфии Владимирского государственного университета. .Адрес университета и подразделения оперативной полиграфии: 600026. Владимир, ул. Горького. 37.

о /,

На правах рукописи УДК 624.072.4: 534.13

/

АЗЗАМ АЛЬ- САЛЕХ ДИНАМИКА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК

СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ

/Экспериментальные исследования и расчет/

Специальность 05.23.01. Строительные конструкции^ здания и сооружения

по техническим наукам.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Научный руководитель д.т.н., профессор А.С. Жив

Владимир 1999

ВВЕДЕНИЕ.................................................. 4

1. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ОБОЛОЧКИ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ........................................8

1.1. Развитие строительства оболочек.............................8

1.2. Выбор типа пространственного покрытия, работающего в условиях динамических воздействий..................................... .12

1.3. Краткий обзор исследовательских работ.......................16

ВЫВОДЫ...................................................26

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК НА СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ......................................28

2.1. Конструкции и материалы...................................28

2.2. Методика испытаний.......................................32

2.3. Приборы, их расстановка, обработка экспериментальных данных . 36

2.4. Результаты испытаний......................................43

2.4.1. Работа конструкции малых размеров до появления трещин.....43

2.4.2. Работа конструкции малых размеров после появления трещин .. .47

2.4.3. Работа конструкции малых размеров в стадии разрушения.....54

2.4.4. О резонансных кривых колебаний оболочки малых размеров____61

2.4.5. Работа конструкции больших размеров......................67

ВЫВОДЫ...................................................72

3. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ............................75

3.1. Полубезмоментная теория проф. В.З. Власова. Упругая работа----77

3.2. Метод перемещений проф. И.Е. Милейковского. Упругая работа.. 78

3.3. Теория тонкостенных стержней проф. В.З. Власова. Упругая работа ..........................................................79

3.4. Собственные колебания цилиндрических оболочек с учетом деформации сдвига по методике Б.М. Теренина. Упругая работа...........80

3.4.1. Вывод уравнений собственных колебаний....................80

3.4.2. Решение динамической задачи для пятигранной складки........88

3.4.3. Частоты и формы собственных колебаний...................96

3.5. Динамический расчет цилиндрических оболочек с учетом трещин ...........................................................99

3.5.1. Полубезмоментная теория проф. В.З. Власова................99

3.5.2. О решении частотных уравнений высокого порядка..............103

3.5.3. Определение частот и форм собственных колебаний на основе методики Б.М. Теренина........................................105

3.6. Динамический расчет цилиндрических оболочек численным методом....................................................110

3.7. Сопоставление результатов расчета по изложенным методикам .. 113

ВЫВОДЫ..................................................118

4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ НА КОЛЕБАНИЯ КАК ПЯТИГРАННОЙ СКЛАДКИ..................119

4.1 Расчет по методике Б.М. Теренина. Упругая работа............119

4.2 Расчет по предложенной методике после появления трещин......132

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.....137

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................140

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы- оценка существующих методов динамического расчета железобетонных цилиндрических оболочек средней длины в упругой стадии и предложения по их расчету после появления трещин на основе экспериментальных исследований конструкций малых и больших размеров.

Автор защищает:

• анализ практических методов расчета железобетонных цилиндрических оболочек средней длины в упругой стадии с использованием полученных экспериментальных данных;

• предложения по расчету железобетонных цилиндрических оболочек средней длины после появления трещин;

• результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния железобетонных цилиндрических оболочек средней длины от упругой стадии их работы до разрушения.

Научную новизну работы составляют:

• предложение по динамическому расчету цилиндрических оболочек покрытий за пределами упругой стадии работы на основе синтеза ряда теоретических исследований в области их статики и динамики;

• опытные данные, полученные при экспериментальных исследованиях напряженно- деформированного состояния железобетонных цилиндрических оболочек на конструкциях малых и больших размеров при различном сочетании статических и динамических нагрузок.

Практическое значение работы заключается в том, что проведенные экспериментальные исследования позволяют подойти к решению важного теоретического вопроса, касающегося динамического расчета цилиндрических оболочек средней длины за пределами упругости.

На основе сопоставления и анализа результатов динамического расчета опытных конструкций / практические, аналитические и численные методы /, в том числе и за пределами упругости оказалось целесообразным вновь обратиться к аналитическим методам расчета, учитывая, главным образом трудоемкость и стоимость их выполнения.

Предложенный автором подход к расчету с учетом трещин на основе методики Б. М. Теренина значительно упрощает решение динамической задачи и рекомендуется для использования в практике проектирования пространственных покрытий.

Материалы исследований могут быть положены в основу оценки вновь разрабатываемых решений пространственных покрытий в виде железобетонных цилиндрических оболочек средней длины для условий динамических воздействий.

Результаты исследований автора были использованы проектировщиками г. Дамаска при назначении основных параметров покрытия спортивного зала, где воздействие колебательного процесса прикрепленных к оболочке кондиционеров имело важнейшее значение при строительстве зданий в условиях жаркого климата.

Работа выполнялась на кафедре «Строительное производство» Владимирского государственного университета под руководством доктора технических наук, профессора A.C. Жива. Анализ существующих методов расчета и их обобщение, а также сопоставление с опытными данными проводились автором диссертации самостоятельно.

Экспериментальная часть работы осуществлялась автором диссертации как самостоятельно, так и при участии сотрудников Джамбулского технологического института и строительной организации «Джамбулхимстрой».

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 119 наименований.

Во введении отражены цели и задачи исследования, назначение работы.

В первой главе дан аналитический обзор ряда конструктивных решений покрытий промышленных и общественных зданий в виде цилиндрических оболочек, работающих в условиях динамических воздействий, обосновывается выбор типа пространственного покрытия здания для строительства в особых условиях, приводится краткий обзор исследовательских работ в этой области.

Во второй главе рассматривается методика исследований железобетонных цилиндрических оболочек и общие результаты испытаний конструкций малых размеров и натурного сооружения на различное сочетание статических и динамических нагрузок. Анализируется подход к назначению размеров опытной конструкции, описаны физико- механические характеристики применяемых материалов, способ нагружения и схемы расстановки приборов. По результатам испытаний дается суждение о характере работы конструкций до и после появления трещин, вплоть до разрушения.

В третьей главе анализируется несколько наиболее значимых методик динамического расчета цилиндрический покрытий, применявшиеся различными авторами, в том числе и метод конечных элементов / МКЭ /, реализованный через пакет прикладных программ / 111111 АП ЖБК- 87 /. На основе синтеза ряда теоретических работ автором диссертации предлагается решение динамической задачи для цилиндрических оболочек средней длины, находящихся за пределами упругости.

Для оболочки малых размеров проведено сопоставление опытных и расчетных значений частот собственных колебаний.

В четвертой главе с целью иллюстрации предложенного динамического метода расчета приведены два примера по определению частот и форм собственных колебаний пятигранной призматической складки, один из которых

выполнен для конструкции, работающей без трещин, другой- при наличии трещин в бортовых элементах.

В заключении приведены основные выводы по работе.

1. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ОБОЛОЧКИ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ.

1.1. Развитие строительства оболочек.

Широкое применение различных типов пространственных конструкций для покрытий зданий и сооружений- одно из направлений технического прогресса в строительстве. Эффективность таких конструкций применительно к удельным затратам материалов сочетается с высокой пространственной жесткостью и легкостью. Эти преимущества обеспечили им широкое применение в мировой практике строительства.

Особенностью современного этапа применения пространственных конструкций в РФ и республиках б. СССР является ориентация на сборные решения, рассчитанные на заводское индустриальное изготовление. Готовые элементы доставляются к месту строительства, где производится только их монтаж с последующим замоноличиванием стыков. Такое направление явилось следствием создания мощной промышленности по выпуску строительных материалов и конструкций и постоянно возрастающих масштабов строительства.

Использование сборных конструкций оказалось целесообразно при большой их повторяемости. Это условие обеспечило первоочередную проработку пространственных конструкций для одноэтажных промышленных зданий. Проектными, научно- исследовательскими и строительными организациями проведена большая работа по проектированию, изучению и внедрению этих конструкций, что обеспечило строительство сборных железобетонных пространственных покрытий на площади более 8 млн. квадратных метров / 1, 3, 26, 28, 29,31,34,38, 60/.

При малой повторяемости пространственных конструкций, а также при индивидуальных решениях целесообразными могут оказаться и монолитные покрытия. Об этом свидетельствует опыт строительства в Казахской, Таджикской республиках и республиках Закавказья.

Область рационального применения пространственных конструкций достаточно широка. При использовании наиболее прогрессивных решений для зданий с шагом колонн 12-18 м взамен плоских типовых конструкций обеспечивается экономия бетона и стали до 20- 35 % при снижении стоимости до 8-15 %. Корме того, пространственные конструкции позволяют осуществлять здания с увеличенным против типовых решений шагом колонн, что для ряда производств обеспечивает экономию площади до 10% за счет более рационального размещения оборудования. Пространственные конструкции рациональны также для покрытия круглых в плане зданий.

В практике строительства одноэтажных промышленных зданий чаще других применяются короткие, длинные и средней длины цилиндрические оболочки, а также цилиндрические оболочки шедовых покрытий.

Решения по коротким цилиндрическим оболочкам возникли как естественное продолжение работ по типовым плоскостным конструкциям, поскольку короткие оболочки объединяют в себе положительные качества плоскостных систем / простота изготовления и монтажа / и пространственных конструкций / экономичность по расходу материалов /. Например, в решении НИИСК / Киев / применяются неразрезные облегченные плиты 3x12 м. Связь сборных элементов в покрытии обеспечивается замоноличиванием раствором, выпусками арматуры и приваркой панелей к фермам. Покрытия такого типа с пролетами 18,24 и 30 м и шагом ферм 6 и 12 м нашли применение на Украине на площади около 1,5 млн. квадратных метров.

Панели- оболочки КЖС, предназначенные для покрытий зданий с пролетом 12,18, и 24 м, представляют собой тонкостенные короткие предвари-

тельно напряженные своды- оболочки с двумя ребрами- диафрагмами сегментного очертания. Геометрическая форма конструкции требует минимального расхода материалов. Восприятие поперечных сил в панелях обеспечивается, главным образом, вертикальными составляющими сил сжатия в оболочке, что сводит поперечное армирование ребер к конструктивному минимуму, позволяя выполнить его без каркасов в ребрах. Основная арматура конструкции состоит из предварительно напряженных стержней, расположенных в нижней зоне ребер, торцевой арматуры и сварной сетки в оболочке. Специальные стальные детали в углах оболочки обеспечивают анкеровку рабочей арматуры в бетоне опорного узла.

Панели- оболочки КЖС нашли применение в покрытиях многих видов зданий с различным числом пролетов, величиной до 24 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 300 кН, а также подвесным транспортом грузоподъемностью 50 кН при наличии или отсутствии фонарей верхнего света. Конструктивное решение покрытия из панелей- оболочек КЖС проще, чем с ребристыми плитами размером 3x12 м. Количество основных монтажных элементов сокращается в 1,5-2 раза, значительно уменьшается высота наружных стен: продольных- на 1,2 м, торцевых- на 2,4 м, снижаются строительная кубатура здания и эксплуатационные расходы. Несущие ребра панелей- оболочек, расположенные с шагом 3 м, позволяют применять неразрезные балки крановых путей минимального профиля. Производство панелей- оболочек КЖС осуществляется по стендовой или поточной- агрегатной технологии.

Монтаж покрытий из панелей- оболочек КЖС выполняется обычными средствами. Замоноличивание покрытия сводится к минимальной заливке бетоном швов между панелями. Масса панелей позволяет вести монтаж кранами на пневмо- или гусеничном ходу. Панели- оболочки КЖС для каркасных зданий монтируются на продольные конструкции в виде балок или ферм,

для бескаркасного здания- непосредственно на стены. Производительность монтажа панелей- оболочек КЖС по данным строительных организаций составляет от 0,9 до 1,5 чел,- ч на одну панель размером 3x18 м.

По инициативе ряда проектных институтов и организаций в городах Караганде, Сарани, Тимертау, Рудном, Хабаровске и других панели-оболочки КЖС внедрены на площади более 4 млн. кв. м.

Средней длины цилиндрические оболочки в сборном варианте могут члениться на панели с помощью поперечной и продольной разрезки. Промст-ройпроектом / г. Санкт- Петербург / разработаны два варианта конструкций длинных цилиндрических оболочек с поперечной разрезкой. По первому варианту оболочка собирается из криволинейных панелей 3x6 м, высокие ребра которых образуют бортовые элементы оболочки. Панели соединяются на монтаже с помощью напрягаемой арматуры, пропускаемой через каналы в ребрах. По второму варианту оболочка монтируется из панелей 3x12 м / при ширине волны 12 м / и бортовых балок, изготовляемых с предварительно напряженной арматурой. Преимуществом второго варианта является исключение на монтаже процесса последующего натяжения арматуры бортовых элементов, а также упрощение процесса сборки в целом.

Цилиндрические оболочки, собираемые из панелей 3x6 м и 3x12 м, осуществлены для зданий с сеткой колонн 12x18 и 12x24 м в Ленинградской области и Красноярском крае на площади свыше 150 тыс. метров.

Одной из разновидностей цилиндрических оболочек являются шедовые покрытия, применяемые в ряде производств, где требуется равномерное освещение. Световые проемы шедов обычно обращены на север во избежание попадания в цех прямых солнечных лучей.

Такие покрытия не рекомендуется применять в районах с большой снеговой нагрузкой, так как пилообразный профиль кровли ведет к образованию снежных мешков.

Нижний бортовой элемент шедовой оболочки рационально выполнять Ь- образным, благодаря чему он одновременно выполняет функции подфо-нарной стенки и образует лоток ендовы. Для увеличения светового проема и расчетной высоты шедового покрытия верхний бортовой элемент выгодно располагать выше плиты оболочки. Рекомендуется также соединять верхний и нижний бортовые элементы промежуточными импостами, чтобы они работали совместно. При больших пролетах целесообразно проектировать в плоскости остекления решетчатую ферму, в которой бортовые элементы служили бы поясами.

По отмеченной выше причине цилиндрические оболочки шедовых покрытий в России и б. республиках СССР практически не применяются, несмотря на сравнительно большой опыт использования их в покрытиях промышленных зданий за рубежом.

1.2. Выбор типа пространственного покрытия, работающего в условиях динамических воздействий.

Основной принцип, которым обычно руководствуются при выборе типа покрытия здания- это сочетания технической возможности и экономической целесообразности применяемого решения. Будущее здание должно не только отвечать современным техническим, технологическим и архитектурным требованиям, но и быть экономичным.

Требования технической и экономической целесообразности, как правило, не совпадают и даже вступают зачастую в противоречие: с точки зрения технологическ�