8.7.5. Гипары

Оболочки с поверхностью гиперболического параболоида (8.81) имеют равные отношения f / l² параболических полосок, параллельных главным осям поверхности, в следствие чего обладают замечательным свойством иметь одинаковые усилия от равномерно распределенной нагрузки в каждой точке каждого из таких направлений. Причем, в направлении, где покрытие обращено выпуклостью вниз, эти усилия будут растягивающими, а в перпендикулярном направлении - сжимающими.

Усилия сжатия не столь опасны с точки зрения потери местной устойчивости, как это кажется на первый взгляд, поскольку неустойчивости мембраны препятствует ее растяжение в перпендикулярном направлении и распределенная по покрытию поперечная нагрузка. В угловых зонах покрытия потеря местной устойчивости проявляется в форме образования мелких гофр, которые не оказывают влияния на работу мембраны в целом. Наличие одновременного растяжения и сжатия в двух направлениях в большей мере влияет на прочность, так как приводит к плоскому напряженному состоянию с разнозначными напряжениями, а это ускоряет развитие пластических деформаций, так что не забудьте проверить прочность оболочки по приведенным напряжениям (8.88).

Поскольку поверхность гипара как бы состоит из отдельных параболических полосок, при расчете мембраны эти полоски можно рассматривать как отдельные гибкие нити и определять усилия по общим правилам расчета нитей. Стрелку провеса в направлении вогнутой вниз поверхности назначают 1/15...1/20 от пролета, в перпендикулярном направлении стрелка подъема покрытия в конструктивном отношении не имеет большого значения и ее можно установить исходя из архитектурных соображений. При расчете опорного контура обратите внимание, что кольцевые и меридиональные усилия в оболочке при передаче на контурные конструкции суммируются.

Гипар можно выполнить из двух слоев металлических лент и утеплителя между ними (рис. 8.51). Полосы нижнего слоя, обращенного вогнутостью вниз, работают на растяжение и являются несущими, полосы верхнего - ограждающими и стабилизирующими. Эти полосы работают на сжатие и это сжатие без одновременного растяжения в другом направлении,

423

в отличие от ранее рассмотренного случая, является опасным. Если сжимающие усилия в полосах, обращенных выпуклостью вверх, которые возникнут там от полной расчетной нагрузки, погасить при монтаже путем их предварительного натяжения, то можно обеспечить работу всего покрытия только на растяжение и исключить опасность потери устойчивости оболочки. Усилие предварительного напряжения назначают так, чтобы при действии снеговой нагрузки в стабилизирующих полосах оставались растягивающие усилия порядка 10...20% от начальных. Понятно, что при этом в несущих полосах (обращенных выпуклостью вниз) усилия будут увеличены более чем в два раза по сравнению с усилиями без стабилизации покрытия.

Монтаж полос покрытия ведут в два этапа. Вначале создают сетку из редко расположенных лент того и другого направлений, которая обеспечит заданную форму и будет противостоять ветровому отсосу при монтаже конструкций. Затем к этой системе снизу притягивают все несущие ленты (попарно от середины к краям). После рихтовки несущих лент на них укладывают при необходимости пароизоляцию и плитный утеплитель (с пределом прочности на сжатие не ниже 100 кН/м²), начиная с верхних участков покрытия. Заделав щели между плитами, наклеивают слой гидростеклоизола и укладывают два слоя полиэтиленовой пленки со смазкой между слоями, которая снизит силу трения при натяжении стабилизирующих лент. Стабилизирующие ленты монтируют от середины покрытия к краям, укладывая их внахлестку с заделкой кромок каучуковым герметиком. Предварительное напряжение осуществляют последовательным натяжением стабилизирующих лент за несколько проходов так, чтобы усилия в лентах отличались от расчетных не более чем на 5...10%.

Расчет двухслойных гипаров с четким разделением функций несущих и стабилизирующих лент не имеет особенностей по сравнению с расчетом гипаров на основе гибких нитей, который был рассмотрен выше. Если стабилизирующие ленты выполнены из алюминиевых сплавов, то при определении контактной нагрузки и назначении усилий монтажного натяжения

424

лент следует учесть самонапряжение лент в зимний период времени за счет разных значений термического расширения алюминиевого сплава и материала опорного контура.

Литература к гл. 8

• 1...7. См. основную литературу.
• 8. Качурин В.К. Теория висячих систем. - М.: Госстройиздат, 1962.
• 9. Кирсанов Н.М. Висячие и вантовые конструкции. - М.: Стройиздат, 1981.
• 10. Кирсанов Н.М. Висячие системы повышенной жесткости. - М.: Стройиздат, 1973.
• 11. Косенко И.С. Висячие конструкции покрытий. - М.: Стройиздат, 1966.
• 12. Лилеев А.Ф., Селезнева Е.Н. Методы расчета пространственных вантовых систем. - М.: Стройиздат, 1964.
• 13. Москалев Н.С. Конструкции висячих покрытий. - М.: Стройиздат, 1980,
• 14. Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений. - М.: Наука, 1997.
• 15. Хрущев А.Г. Пространственные металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1983.
• 16. Руководство по применению стальных канатов и анкерных устройств в конструкциях зданий. - М.: Стройиздат, 1978.
• 17. Рекомендации по проектированию висячих конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: 1974.
• 18. Пространственные покрытия. Пер. с нем.; под общей ред. Рюле Г. - М.: Стройиздат, 1974.
• 19. Шимановский В.Н., Смирнов Ю.В., Харченко Р.Б. Расчет висячих конструкций (нитей конечной жесткости). - Киев: Будiвельник, 1973.
• 20. Шимановский В.Н. Висячие системы. - Киев: Будiвельник, 1984.

425