Бетонная тонкошовная конструкция типы и формы

Что такое бетонная тонкая оболочечная структура?

Бетонная тонкая оболочечная конструкция – это трехмерная пространственная структура, построенная из одной или нескольких изогнутых плит или сложенных пластин. Толщина изогнутых плит и сложенных пластин мала по сравнению с другими размерами.
Отличительной особенностью бетонных тонких оболочек является их трехмерное поведение под нагрузкой, которое зависит от ряда факторов. Например, характер приложенной нагрузки, способ, которым тонкие оболочки поддерживаются, и геометрия форм тонких оболочек.
В этой статье будут представлены различные типы и формы бетонных тонких оболочечных конструкций.

Типы и формы оболочечных конструкций

• Сложенные пластины
• Бочкообразные своды
• Короткие оболочки
• Купола (поверхности вращения)
• Купола из сложенных пластин
• Трансляционные оболочки
• Искривленные поверхности
• Комбинации

1. Сложенные плиты

Это тип бетонной оболочечной конструкции, состоящей из тонких плоских плит. Эти плиты соединяются по краям для создания трехмерной структуры.

Конструкция складчатой плиты

Сложенная плита пролетает до 30 м при толщине всего 60 мм. Тем не менее, можно построить конструкцию из сложенных плит с большими пролетами. Кроме того, она эстетически привлекательна, снижает стоимость материалов и строительства.
Однако недостатками этого типа плит являются сложность опалубки, необходимость в большом количестве рабочей силы и надзора, высокая стоимость и сложность подъема крыши.

Распределение нагрузок в конструкции фальцевых пластин

Существует три типа складчатых пластин, к которым относятся:

Призматические фальцевые пластины

Она состоит из плоских тонких плит, соединяющихся по продольным краям и образующих балочную конструкцию, проходящую между опорами.

Призматическая складчатая плита

Непризматические складчатые плиты

Непризматическая складчатая плита

Гранецентрированные складчатые плиты

Состоит из треугольных или многоугольных плоских тонких плит, соединенных по краям и образующих тонкую пластинчатую конструкцию.

Структура ограненной складчатой плиты

2. Цилиндрические бочкообразные своды

В основном, цилиндрические своды представляют собой глубокие бетонные балки со значительно тонким полотном, которые могут быть спроектированы с использованием обычных железобетонных конструкций.
Более того, этот тип бетонной тонкой оболочки состоит из цилиндра, рамы или связей на концах, включая колонны, и боковых элементов, которые включают цилиндрический элемент; складчатый пластинчатый элемент; колонны; или их комбинацию.

Цилиндрический свод бочки

Кроме того, бочкообразные своды считаются очень эффективными благодаря использованию арочной формы для уменьшения напряжений и толщины в поперечном направлении. Кроме того, пролеты достигают 45,72 м, поэтому бочкообразные своды являются наиболее полезной конструкцией оболочки.
Наконец, бочкообразная оболочка несет нагрузку в продольном направлении как балка и в поперечном направлении как арка. Арка, однако, поддерживается внутренними сдвигами, и поэтому может быть рассчитана.

Различные типы цилиндрических конструкций бочкообразных сводов

Различные конфигурации и элементы конструкции цилиндрического свода

3. Короткая оболочка

Это цилиндрическая оболочка, которая имеет значительно большой радиус по сравнению с ее длиной. Короткая оболочка состоит из пролетов элементов оболочки между арками, арочной конструкции и краевых балок, предусмотренных в самой нижней точке оболочки. В малой конструкции допускается опускать краевые балки в малой конструкции.

Основные элементы короткой оболочки

Кроме того, короткая оболочка несет нагрузку двумя способами: как арка, передающая нагрузку на нижние элементы, и как изогнутая балка на арки. Наконец, благодаря этим свойствам толщина оболочки может быть достаточно тонкой.

Различные типы конструкций коротких оболочек

4. Купола (поверхности вращения)

Это структуры, которые охватывают более или менее квадратную или круглую область. Купола имеют форму полусферы и используются в качестве крыши. К несущим элементам куполов относятся колонны, стены круглой или правильной многоугольной формы.

Структура купола

Кроме того, они являются мембранными конструкциями; внутренние напряжения в них связаны с растяжением и сжатием и являются статически определимыми, если выполняются соответствующие краевые условия.
Кроме того, в куполе равномерной толщины под действием собственного веса кольцевые напряжения являются сжимающими до тех пор, пока угол наклона к вертикали не составит около 57 градусов.
Наконец, если купол меньше полной полусферы, в основании купола требуется кольцо для сдерживания сил.

Купола используются при строительстве торгового центра и спортивного комплекса

5. Купола из складчатых пластин

Это тип тонкой бетонной оболочечной конструкции, состоящей из плоских плит и пластин. Существуют и строятся различные конфигурации куполов из складчатых пластин.

Купола из складчатых плит

Купола могут быть построены с малыми углами между плитами или с большими углами между плитами, и структурное действие может значительно отличаться для каждого типа.
Купольные поверхности со сложенными плитами легче построить, так как они плоские. Тем не менее, при пролетах перекрытия более 16 футов стенка оболочки толще, чем у изогнутой поверхности, поскольку необходимо учитывать изгиб.
звуковые волны в зонах, покрытых куполами из складчатых пластин, не сходятся. Поэтому для использования в зрительном зале более желателен изогнутый купол.
Наконец, структурная конструкция куполов из складчатых пластин повторяет конструкцию стволов из складчатых пластин.

Конструкция купола со сложенными пластинами

6. Переводные оболочки

Переводная оболочка – это купол, установленный на четырех арках. Его форма отличается от сферического купола и создается вертикальным кругом, движущимся по другому кругу. Все вертикальные срезы имеют одинаковый радиус. Ее легче сформировать, чем сферический купол.
Напряжения в переводной оболочке в верхней части подобны куполу, но на уровне арок силы растяжения компенсируются сжатием в арке. Однако в углу возникают большие силы натяжения.

Конструкция переводной тонкой оболочки

7. Искривленные поверхности

Искривленные поверхности имеют большое преимущество для оболочечных конструкций, потому что они могут быть сформированы из досок прямой формы, даже если это поверхности двойной кривизны.
Существует два типа, которые наиболее полезны, а именно коноидная и гиперболическая параболоидная оболочка.

Коноидная оболочечная структура

Гиперболическая параболическая оболочка

8. Комбинации

Приведенные выше конструкции оболочек являются базовыми типами. Таким образом, можно построить различные и более безопасные структуры оболочек, комбинируя части базовых структур оболочек.
Пересекающиеся оболочки, бочкообразные оболочки и складчатые пластины, бочкообразные оболочки и короткие оболочки, бочкообразные оболочки и купола вращения, бочкообразные оболочки и коноиды – все это комбинации конкретных оболочек. Таким образом, можно сформировать многочисленные комбинации для достижения желаемой безопасности и мощности.

Комбинация основных типов оболочечных конструкций; купол и бочкообразный свод

• Типы арочных конструкций по форме, материалу изготовления, качеству исполнения.
• Как выполнять кирпичную кладку в круглых и плоских арках? [PDF].
• Растягивающиеся конструкции – типы, формы и преимущества.
• Виды железобетонных плит – конструкция, стоимость и применение.
• Что такое арка? Различные компоненты арки.
• Проектирование кровельных ферм.
• Мост Ченаб: Строительство самого высокого в мире железнодорожного моста.