Наружные кольца, сжатые распорами нитей, обычно делают железобетонными с прямоугольным поперечным сечением. Для крепления канатов предусматривают закладные детали или каналы (см. рис. 8.19). Мощные кольца для уменьшения их монтажного веса можно выполнить тонкостенными с последующим армированием и бетонированием (рис. 8.23, сеч. 1 - 1). Длину сборного элемента кольца обычно назначают равной расстоянию между колоннами с устройством стыков над колоннами (рис. 8.23, а) или удвоенному расстоянию между колоннами с перенесением стыков в пролеты (рис. 8.23, б). Стыки колец нельзя совмещать с местами крепления канатов. Сечения наружных колец обычно принимают наклонными к горизонту под углом β = arctg(V/H), где К и Н - вертикальная реакция и распор нитей. Это позволяет ориентировать плоскость наибольшей жесткости кольца по направлению нити. Центр сечения кольца следует совместить с точками пересечения осей нитей и колонн.
Внутренние кольца, работающие на растяжение, делают стальными. В провисающих покрытиях можно использовать несложные сечения, например из трубы (рис. 8.24, а). Если предусмотрено натяжение канатов домкратами со стороны внутреннего кольца, то следует предусмотреть устройства для фиксации анкера после натяжения. На рис. 8.24, б показан часто используемый вариант фиксации анкерного стакана с помощью вилкообразных шайб. Меняя число таких шайб, можно регулировать длину каната при его натяжении домкратами во время предварительного напряжения покрытия.
Рис. 8.23. Наружные железобетонные кольца:а - стыки колец на колоннах;
б - то же, в пролете;
1 - стыки;
2 - канаты;
3 - бетон замоноличивания;
4 - колонна
370
Рис. 8.24. Центральные кольца вогнутых покрытий:а - из трубы;
б - сварное из листов
Рис. 8.25. Центральные кольца шатровых покрытий:а - коробчатого сечения;
б - открытого сечения
Возможные варианты конструктивного оформления внутренних колец шатровых покрытий приведены на рис. 8.25. Эти кольца, в отличие от предыдущих, кроме распора воспринимают и передают на среднюю опору покрытия вертикальные составляющие от тяжения канатов. Для небольших покрытий можно принять кольцо открытого сечения с регулированием длины каната с помощью гаек. Для покрытий с большим числом мощных канатов кольцо имеет значительный диаметр и его лучше принимать замкнутого сечения.
Опорные кольца в основном работают на осевое сжатие от распоров примыкающих нитей. Кроме этого возможна работа на изгиб в горизонтальной плоскости (при несимметричном загружении покрытия) и на изгиб
371
Рис. 8.26. К расчету колец:а - при распределенной нагрузке;
б - при сосредоточенной силе
в вертикальной плоскости от собственного веса и вертикальных составляющих усилий в нитях.
При полном равномерном загружении покрытия осесимметричной нагрузкой изгиб кольца в горизонтальной плоскости отсутствует, а усилия растяжения в центральном кольце и сжатия - в наружном можно определить по формуле
N = рr = Нr/а,
(8.27)
где р = H/а - равномерно распределенная нагрузка на кольцо; r - радиус кольца; Н - распор нити.
При осесимметричном загружении кольца равномерно распределенной нагрузкой, расположенной на части этого кольца с центральным углом 2α (рис. 8.26, а), усилия в сечении кольца с угловой координатой φ будут равны:
при 0 ≤ φ ≤ α
М = (рr2 / π)[2α + π(соs α cos φ - 1)],
N = - рr (1 - соs α cos φ), Q = - pr cos α sin φ;
при α < φ < (π - α)
М = (рr2 / π)[2α - π(sin α sin φ],
N = - pr sin α sin φ , Q = - pr sin α cos φ;
(8.28)
при (π - α) < φ < π
M = (pr2 / 2)[2α - π(1 + cos α cos φ)],
372
N = - pr (1 + cos α · cos φ), Q = - pr cos a · sin φ.
При осесимметричном загружении сосредоточенной силой по рис. 8.26, б усилия в кольце:
M = Рr (0,3183 - 1/2 sin φ),
(8.29)
N = - (P/2) sin φ, Q = - (P/2) cos φ.
Размеры поперечного сечения опорного кольца можно предварительно назначить в пределах: h = (1/50...1/100) l, b = (1/150... 1/300) l, где h - высота поперечного сечения (в плоскости кольца), b - ширина сечения, l - перекрываемый пролет. Дальнейший расчет колец на прочность производят по общим правилам проектирования элементов конструкций.
Сжатое кольцо, кроме проверки на прочность, должно быть проверено на устойчивость. Критическое усилие в кольце с учетом влияния нитей может быть определено по формуле [15]:
Ncr = (2EI · 100 / r2) [1 + √1 + cr2 / (EJ · 100)],
(8.30)
где r - радиус оси кольца; EJ - жесткость кольца (МПа·см4) в его плоскости (для железобетонного кольца с прямоугольным сечением можно принимать EJ = 0,85ЕbbН3 / 12); 
- коэффициент, характеризующий работу упругого основания; Nk - усилие, сжимающее кольцо; ε = Н / (ЕА · 100) - относительное удлинение нити в плоскости кольца; μ - отношение длины нити к пролету; β - угол наклона к горизонту линии, соединяющей опорные точки нити; 100 - коэффициент перехода от МПа к H/см2.
373
