На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Цилиндрические длинные оболочки. Конструктивное решение, расчет и конструирование

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 11.05.2012. Сдан: 2011. Страниц: 12. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  образования Республики Беларусь
Учреждение  образования
«Брестский  государственный технический университет»
Кафедра строительных конструкций 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

на тему «Цилиндрические длинные оболочки. Конструктивное решение, расчет и конструирование» 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                  Выполнил студент  гр. ПП-6
                                                  Денисович С.И.
                                                  Принял преподаватель
                                                  Кондратчик А.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Брест 2011 
 

Основные  положения 

Цилиндрическими оболочками (рис. 1) называются тонкостенные конструкции, состоящие из следующих основных элементов:
тонкой  плиты, очерченной по цилиндрической поверхности (собственно оболочки);
бортовых  элементов, окаймляющих оболочку вдоль  крайних образующих;
поперечных  диафрагм по криволинейным краям, опирающихся  на колонны или стены. 

 

1 - плита оболочки; 2 - диафрагма; 3 - бортовой  элемент
Рисунок 1 - Цилиндрические оболочки 

Если  тонкая плита очерчена по призматической поверхности, вписанной в цилиндрическую, покрытие называется складчатым.
Расстояние  между осями опорных диафрагм l 1 называется пролетом оболочки. Расстояние между бортовыми элементами l 2 называется длиной волны. Высота оболочки, включая бортовые элементы, обозначается через h . Стрела подъема оболочки без бортовых элементов обозначается через f . Направление по образующей вдоль пролета l 1 называется продольным, а по направляющей вдоль пролета l 2 - поперечным.
Многоволновые оболочки монолитно связаны между  собой и имеют общие бортовые элементы (рис. 1). При этом различают крайние и промежуточные бортовые элементы.
Расстояние L между осями колонн, поддерживающих диафрагму (рис. 9.2), в общем случае может не совпадать с длиной волны  оболочки 


Рисунок 2 - Схема оболочки с диафрагмами, не совпадающими с длиной волны 

Цилиндрические  оболочки в зависимости от отношения пролета к длине волны условно подразделяются на длинные - при l 1 / l 2 ? 1 и короткие - при l 1 / l 2 ? 1. 
 

Рекомендации  по расчету длинных  цилиндрических и  складчатых оболочек 

В общем  случае определение усилий в длинных  цилиндрических оболочках рекомендуется производить с учетом деформации поперечного контура в соответствии с полумоментной теорией. При этом изгибающие моменты М1, действующие на площадках поперечного сечения оболочки, соответствующие им поперечные силы Q 1 , а также крутящие моменты Т и Т1 принимаются вследствие незначительной величины равными нулю (рис. 3). 


а - полная схема усилий; б - усилия, учитываемые  при расчете
Рисунок 3 - Усилия, действующие  в длинных цилиндрических оболочках и складках 

Силы N , действующие нормально к площадкам продольного сечения, а также возникающие на тех же площадках поперечные силы Q учитываются в расчете, но не оказывают непосредственного влияния на подбор сечений. Размеры сечений определяются в первую очередь величинами нормальных усилий N 1 , действующих на площадках поперечного сечения, скалывающими усилиями S и изгибающими моментами М, возникающими на площадках продольного сечения оболочки.
В ряде частных случаев (например, в конструкциях, опертых по углам, при действии равномерно распределенной нагрузки и большой величине отношения l 1 / l 2 при большой жесткости поперечных ребер и др.) взаимное влияние поперечных изгибающих моментов и продольных нормальных усилий отсутствует или настолько незначительно, что для упрощения расчета ими можно пренебречь и рассчитывать оболочки как балки криволинейного поперечного сечения. В каждом отдельном случае применение упрощенных методов расчета должно быть мотивированным.
В многоволновых  покрытиях при конструкциях, опертых  по углам, крайние полуволны можно приближенно рассчитывать как полуволны одноволновой оболочки имеющей симметричное сечение (рис. 4, а). Средние волны многоволновых оболочек и складок можно приближенно рассчитывать как оболочки (складки), у которых продольные края закреплены от смещений в горизонтальной плоскости и поворота в плоскости поперечного сечения (рис. 4, б).
 

а - схема нагрузки и  расчетная схема  крайней волны; б - расчетная схема  средней волны
Рисунок 4 - К приближенному  расчету многоволновых  оболочек  

Длинные цилиндрические оболочки по прочности, жесткости и трещиностойкости рекомендуется рассчитывать с учетом образования трещин в бортовых элементах и плите и трещин вдоль образующих в плите (или трещин в поперечных ребрах, которые в сборных конструкциях могут образовываться уже на стадии монтажа конструкции) в соответствии с методами, изложенными в Руководстве (приложение Б). Косые трещины в углах (рис. 5) практически не влияют на распределение усилий при эксплуатационных нагрузках в средних, расчетных сечениях оболочки (складки) и при расчете не учитываются. Расчет по образованию трещин в нормальных сечениях и вдоль образующих рекомендуется производить с учетом пластических деформаций в растянутой зоне бетона. 

 

Рисунок 5 - Схема трещин в  длинной цилиндрической оболочке 

Для расчета длинных цилиндрических оболочек по образованию и раскрытию трещин, жесткости и прочности используется тот же метод расчета с учетом деформаций поперечного контура, что и для упругой системы.
В работе нормальных сечений оболочки  с  ненапрягаемой арматурой, законструированных согласно рекомендациям настоящего раздела, с увеличением нагрузки от нуля до предельных значений можно различить следующие четыре стадии ( рис. 6 ): 

 

Рисунок 6 - Стадии напряженного состояния поперечных сечений оболочки  

стадия I имеет место при малых нагрузках, когда напряжения в растянутой части сечения меньше прочности бетона на растяжение Rbt , ser . Оболочка в указанной стадии рассчитывается как обычная упругая система с учетом того, что арматура увеличивает жесткость бортовых элементов, для этого рекомендуется вводить в расчет приведенные сечения;  

стадия I а наступает при достижении предельных значений напряжений и удлинений бетона растянутой зоны. В бетоне образуются трещины, и в местах трещин бетон выключается из работы. В этой стадии работы определяются усилия, которые соответствуют появлению трещин в растянутой зоне сечения;  

стадия II (основная рабочая стадия) наступает после появления трещин. В этой стадии определяется раскрытие трещин в растянутой зоне и проверяется жесткость конструкции;  

стадия II а наступает, когда напряжения в арматуре бортовых элементов достигают предела текучести. Данная стадия работы сечения используется при оценке предельного состояния конструкции по прочности. При проектировании конструкции напряжения в арматуре бортовых элементов в этой стадии принимаются равными Rs . 

В продольных сечениях оболочки действуют изгибающие моменты и небольшие по величине нормальные силы. Снижение жесткости продольных сечений незначительно влияет на прогибы и несущую способность оболочки. Поэтому для упрощения расчета рекомендуется после появления трещин рассматривать продольные сечения как изгибаемые, определяя жесткость, раскрытие трещин и прочность по формулам.
При достижении предельных моментов в продольных сечениях в оболочке образуются пластические шарниры, величина момента в которых с ростом нагрузки остается постоянной. Образование трех продольных пластических шарниров приводит к значительному увеличению деформаций и раскрытию трещин. Поэтому эта стадия используется при оценке предельного состояния конструкции по прочности, когда причиной разрушения является недостаточная прочность плиты. 

Статический расчет конструкции после выбора ее геометрических размеров рекомендуется выполнять в соотвествии с методами, изложенными в Руководстве (приложение Б):  

определяют  продольную арматуру бортовых элементов  по формуле 1 и рассчитывают конструкцию в упругой стадии с учетом арматуры бортовых элементов;  

по полученным из расчета моментам с учетом рекомендаций подбирают поперечную арматуру плиты;  

на основе расчета на предыдущем этапе находят  положение равнодействующей усилий в сжатой зоне сечения, расстояния от нее до центра тяжести растянутого  бетона zb и арматуры zs и величину момента внешних сил Мс r с , соответствующего появлению трещин, и рассчитывают конструкцию с учетом трещин;  

из расчета  находят эпюру продольных усилий в поперечном сечении конструкции, а по ней - равнодействующую усилий в сжатой зоне, величину плеча внутренней пары сил z и момент внутренних сил Mult ;  

рассчитывают  конструкцию с учетом трещин. По полученным расчетным данным находят перемещения конструкции, а по формуле (2) определяют раскрытие трещин в бортовых элементах;  

в соответствии с указаниями производят расчет угловых  зон и диафрагм оболочек. 

Площадь основной продольной растянутой арматуры As , устанавливаемой в бортовых элементах, может быть определена по формуле 

                       (1)
 

где М - изгибающий момент от внешних нагрузок в расчетном поперечном сечении  оболочки или складки;
h 0 - рабочая  высота сечения оболочки или  складки, равная полной высоте  за вычетом расстояния от нижней грани бортового элемента до равнодействующей усилий в растянутой арматуре. 

Поперечную  арматуру плиты и арматуру поперечных ребер на участках, примыкающих к бортовым элементам, определяют согласно СП 52-101 по усилиям из расчета оболочек и складок как упругих систем. В средней части сечения значения полученных из такого расчета отрицательных моментов увеличиваются на 25-30 %. 

Изгибающий  момент Мс r с при образовании трещин (стадия I а на рис. 6) определяют без учета неупругих деформаций растянутого бетона как для сплошного упругого тела  или с учетом неупругих деформаций растянутого бетона с учетом следующих положений:  

сечения после деформирования остаются плоскими;  

эпюру напряжений в сжатой зоне бетона принимают  треугольной формы как для  упругого тела (рис. 7);  

эпюру напряжений в растянутой зоне бетона принимают трапециевидной формы  с напряжениями, не превышающими расчетных значений сопротивления бетона растяжению Rbt , ser ;  

относительную деформацию крайнего растянутого волокна  бетона принимают равной ее предельному  значению ? bt 2 при кратковременном  действии нагрузки; при двухзначной  эпюре деформаций в сечении элемента ? bt 2 = 0,00015;  

напряжения  в арматуре принимают в зависимости  от относительных деформаций как  для упругого тела.
 

1 - уровень центра  тяжести приведенного  поперечного сечения
Рисунок 7- Схема напряженно-деформированного состояния сечения  оболочки при проверке образования трещин при действии изгибающего момента и нормальной силы. 

Расчет  жесткости конструкций цилиндрических оболочек выполняют в соответствии с Руководством ( приложение Б). В основе расчета лежит расчет длинных цилиндрических оболочек и призматических складок с учетом деформаций контура по методу В.З. Власова. В расчете учитывается появление поперечных трещин в бортовых элементах и оболочке и продольных трещин в оболочке или трещин в поперечных нефах. 

Ширину  раскрытия нормальных трещин определяют по формуле 

        (2)
 

где ? s - напряжение в продольной растянутой арматуре в нормальном сечении с  трещиной от соответствующей внешней нагрузки; 

l s - базовое  (без учета влияния вида поверхности  арматуры) расстояние между смежными нормальными трещинами;  

? s - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение  относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами;  

?1 - коэффициент, учитывающий продолжительность  действия нагрузки, принимаемый равным: 1,0 - при непродолжительном действии нагрузки; 1,4 - при продолжительном действии нагрузки;  

?2 - коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры, принимаемый равным: 0,5 - для  арматуры периодического профиля; 0,8 - для гладкой арматуры;  

?3 - коэффициент, учитывающий характер нагружения, принимаемый равным: 1,0 - для элементов изгибаемых и внецентренно сжатых; 1,2 - для растянутых элементов. 

В поперечном сечении оболочки или складки  момент внутренних сил Mult определяется как произведение усилий в основной растянутой арматуре бортовых элементов, соответствующих достижению ею расчетных сопротивлений, на расстояние до равнодействующей усилий в сжатой зоне сечения ( рис. 6 , стадия II а) по формуле 

    (3)
 

Если  при этом в каком-либо продольном сечении оболочки изгибающий момент соответствует предельному, то в нем образуется пластический шарнир. С ростом нагрузки момент в сечении сохраняет постоянную величину, равную предельному моменту. Если же в плите образуется три продольных пластических шарнира при нагрузках меньше расчетных, то поперечная арматура должна быть усилена.
Если  момент внутренних сил Mult более чем  на 5 % отличается от момента внешних  сил М, возникающего от расчетных  нагрузок, то количество основной растянутой арматуры должно быть скорректировано и произведен перерасчет.  

Количество  поперечной арматуры, принятой по результатам  предварительного расчета, корректируется с учетом расчетных усилий при наличии трещин в поперечных и продольных сечениях оболочки. 

 Усилия  в угловых зонах оболочек рассчитываются как для упругих систем. 

Во избежание  хрупкого разрушения оболочек в углах  от скалывания величина скалывающих напряжений не должна превышать 2,5 Rbt . На участках, где напряжения скалывания больше указанной величины, необходимо осуществлять местное утолщение плиты. При этом производить перерасчет конструкции не требуется. 

Диафрагмы рассчитываются как плоские стержневые или балочные конструкции. Нагрузкой  на них являются собственный вес  и опорное давление, передаваемое в виде сдвигающих сил S (рис. 8). Эти силы являются касательными к срединной поверхности оболочки или складки, обратными по направлению и равными по величине сдвигающим усилиям в оболочке на контуре.  

Величина  сдвигающих сил определяется из расчета  оболочек и складок как упругих  систем.  

При расчете диафрагм следует учитывать эксцентричное приложение сдвигающих сил по отношению к оси элементов конструкции. 

 

Рисунок 8 - Схема передачи усилий с оболочки на диафрагму 

Конструирование длинных цилиндрических оболочек 

Выбор схемы и очертаний элементов цилиндрических оболочек 

Высоту  оболочки h , включая высоту сечения  бортовой балки, рекомендуется назначать  равной (1/6- l /8) l 1 , а стрелу подъема f равной (1/6-1/8) l 2 .  

Продольные  края оболочки в пролете могут  оставаться свободными или опираться на колонны или стены.  

Поперечное  сечение оболочек может быть очерчено по дуге круга, эллипса или по другой кривой. Рекомендуется принимать круговое очертание как наиболее простое в производстве работ.
Схемы сечений оболочек и складок приведены  на рис. 1- 2. 

Сборные и сборно-монолитные цилиндрические оболочки обычно выполняют ребристыми. Монолитные оболочки предпочтительно делать гладкими, так как устройство ребер усложняет производство работ. Ребристые монолитные оболочки (рис. 9) рекомендуется применять лишь в тех случаях, когда вследствие наличия сосредоточенных нагрузок, особенностей очертания оболочки, условий ее опирания, больших пролетов или других причин поперечные изгибающие моменты настолько велики, что требуют для гладкой оболочки слишком большой толщины и устройства очень массивных бортовых элементов. Ребра в монолитной оболочке могут потребоваться также для обеспечения ее устойчивости. 

 

Рисунок 9 - Ребристая оболочка 

Бортовые  элементы, в которых размещается  основная растянутая арматура, существенно снижают величину напряжений растяжения, уменьшают вертикальные и горизон тальные перемещения краев оболочки. Выбор типа бортовых элементов зависит в основном от условий опирания краев оболочки. Бортовые элементы для оболочек со свободно висящими краями рекомендуется принимать в виде балок, расположенных ниже края оболочки ( рис. 10, а). Для сборных конструкций балки в целях снижения их массы могут быть двутаврового сечения.  

При необходимости  бортовые элементы могут располагаться  выше края оболочки ( рис. 10, б). Они выполняются прямоугольного сечения (возможно, с приливами) или L -образного сечения ( рис.  10, в). Если края оболочки (складки) подперты, то бортовой элемент целесообразно проектировать в виде горизонтальной плиты ( рис. 10, г).  

Размеры сечений бортовых элементов определяются расчетными и конструктивными соображениями. Примерные размеры сечений этих элементов в долях от полной высоты сечения оболочки приведены на рис. 10. Примерную высоту сечения бортовых элементов в долях пролета l 1 рекомендуется принимать равной 1/20-1/30.  

Промежуточные бортовые элементы, соединяющие отдельные  волны многоволновых оболочек, проектируются обычно аналогично крайним бортовым элементам по одному из типов, изображенных на рис. 10. 

 

Рисунок 10 - Бортовые элементы 

Средние и торцевые диафрагмы устраиваются обычно в виде арок с затяжкой (рис. 11). Это решение наиболее экономично по расходу материалов.  

При небольшом  пролете волны оболочки и небольшой  стреле подъема диафрагмы могут  

проектироваться в виде балок переменной высоты. Для облегчения диафрагмы и пропуска коммуникаций в стенке балок устраиваются отверстия.  

Возможны  и другие, реже используемые диафрагмы  в виде криволинейного бруса при  опирании на стену; в виде рам с криволинейным ригелем, если распор воспринимается каркасом пристроек; в виде ферм при значительных пролетах волны оболочки и т.д.  

Диафрагмы обычно проектируются вертикальными, однако, при необходимости, они могут быть наклонными и криволинейными. 

 

Рисунок 11 - Диафрагмы цилиндрических оболочек 

Фонарные  проемы и другие отверстия рекомендуется  располагать в верхней части  оболочки в продольном направлении. Размер отверстий в поперечном направлении рекомендуется назначать не более (1/4-1/3) l 2 , в продольном направлении размеры отверстий не ограничиваются. Отверстия в оболочках окаймляются рамками и усиливаются через 2-3 м распорками (рис. 12). 

 

Рисунок 12 - Схема оболочки с фонарным проемом 

Сборные цилиндрические оболочки собираются либо из бортовых балок длиной на пролет, криволинейных ребристых панелей длиной на пролет волны и затяжек диафрагм (рис. 13, а), либо из криволинейных ребристых панелей с примыкающими к ним частями бортовых балок длиной на половину пролета волны и затяжек диафрагм (рис. 13, б); Верхним поясом диафрагм в оболочках служит усиленное ребро крайних панелей. Панели приняты размерами 3?6 и 3?12 м.

а - из бортовых балок, криволинейных  ребристых панелей  и затяжек диафрагм; б - из криволинейных ребристых панелей с бортовым элементом и затяжек диафрагм
Рисунок 13 - Схемы членения сборных длинных  цилиндрических оболочек  

Каждый  тип конструкции имеет свои преимущества и недостатки, связанные с изготовлением, транспортированием, монтажом и особенностями конструирования.  

Предварительное напряжение бортовых балок и затяжек диафрагм при выполнении их отдельно от оболочки (рис. 13, а) осуществляется заранее на заводе, а при членении по схеме рис. 13, б - на месте строительства.  

При членении оболочки по схеме рис. 13, б перед  установкой на леса сборные элементы объединяют попарно в направлении волны оболочки, сваривая закладные детали криволинейных ребер и устанавливая временные затяжки между бортовыми элементами. 

Элементы  конструкций при членении по схеме  рис. 13 а  могут проектироваться  из разных материалов: бортовые балки и диафрагмы - из бетонов высоких марок с использованием предварительного напряжения; элементы оболочек могут изготовляться из легких или ячеистых бетонов и выполнять при этом кроме несущих и ограждающих функций функцию теплоизоляции.
В средней части оболочек в нормальных сечениях действуют сжимающие и небольшие сдвигающие усилия. Стыки здесь решаются путем замоноличивания шпоночных швов бетоном с вибрированием. 

В нормальных сечениях бортовых элементов действуют  значительные растягивающие усилия. При устройстве стыков в этих сечениях (рис. 13, б) их целесообразно осуществлять предварительно напряженными, используя напрягаемую арматуру в качестве расчетного армирования. Арматура размещается в специально оставленных в элементах каналах и закрепляется по торцам оболочки. При натяжении арматуры обжимаются как сами элементы, так и стыки между ними. Для обеспечения совместной работы предварительно напряженной арматуры с бетоном каналы заполняются цементным тестом под давлением. 

В продольных сечениях оболочек кроме сдвигающих и незначительных нормальных сил действуют изгибающие моменты и сопутствующие им перерезывающие силы. При устройстве здесь стыков помимо заполнения бетоном шва между элементами должна обеспечиваться передача растягивающих усилий стыкованием арматуры ребер соединяемых элементов. При большой ширине шва арматура может соединяться сваркой выпусков, при малой - наиболее целесообразно соединение с помощью накладок через закладные детали сборных элементов. 

В местах соединения собственно оболочки или складки с бортовыми балками и диафрагмами по схеме разрезки на рис. 13а действуют значительные сдвигающие силы и изгибающие моменты (в отдельно стоящих конструкциях величина последних незначительна). В сборных элементах со стороны стыка устраиваются специальные углубления и выпуски арматуры с тем, чтобы после замоноличивания образовывались пересеченные арматурой шпонки, препятствующие их смещению (рис. 14 а). 

 

а - ребристых плит с  бортовыми балками  в отдельно стоящей  складке между  ребрами и в местах ребер; б - панелей в угловых зонах (со сваркой выпусков и со сварными каркасами, устанавливаемыми в углублениях сверху)
Рисунок 14 - Стыки элементов сборных длинных цилиндрических оболочек 


и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.