5. РАСЧЕТ СВОДОВ
5.1. В сводчатом покрытии подлежат расчету свод, затяжка и опорный узел.
Статический расчет свода двоякой кривизны производят по условной расчетной схеме как плоской двухшарнирной арки. В расчет вводят поперечное сечение одной волны свода.
5.2. Своды рассчитывают на основные сочетания расчетных нагрузок:
1) постоянной (собственный вес свода, утеплителя, гидроизоляционного ковра и т.п.);
2) временной – от снега.
В однопролетных зданиях временная нагрузка от снега принимается по главе СНиП “Нагрузки и воздействия” и распределяется равномерно на половине пролета свода.
В многопролетных зданиях нагрузка от снега распределяется по покрытию невыгоднейшим образом согласно указанной выше главе СНиП с учетом загружения половины пролета сводов и образования снеговых мешков.
При расчете сводов постоянную нагрузку принимают с коэффициентами перегрузки, единицы.
При расчете затяжек и опорных узлов опорные реакции свода определяют при снеговой нагрузке, равномерно распределенной по всему пролету свода. При расчете сводов ветровую нагрузку учитывают для сводов с большой стрелой подъема в ключе , а также при больших величинах напора ветра (для V – VII районов).
Расчет сводов на температурные воздействия не производят.
Таблица 1
f/l |
Значения y и при x/l, равном |
Множитель |
||||||||||
0 |
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
||
По цепной линии |
||||||||||||
1/2 |
y = 0,00 |
0,22 |
0,40 |
0,55 |
0,68 |
0,79 |
0,87 |
0,93 |
0,97 |
0,99 |
1,00 |
f |
2,04 |
1,70 |
1,40 |
1,14 |
0,90 |
0,70 |
0,51 |
0,33 |
0,16 |
0,00 |
– |
||
1/3 |
y = 0,00 |
0,21 |
0,39 |
0,54 |
0,67 |
0,77 |
0,85 |
0,92 |
0,96 |
0,99 |
1,00 |
f |
1,29 |
1,10 |
0,93 |
0,78 |
0,63 |
0,49 |
0,36 |
0,24 |
0,12 |
0,00 |
– |
||
1/4 |
y = 0,00 |
0,20 |
0,38 |
0,53 |
0,66 |
0,76 |
0,85 |
0,92 |
0,96 |
0,99 |
1,00 |
f |
0,94 |
0,82 |
0,70 |
0,59 |
0,48 |
0,38 |
0,28 |
0,19 |
0,09 |
0,00 |
– |
||
1/5 |
y = 0,00 |
0,20 |
0,37 |
0,52 |
0,65 |
0,76 |
0,85 |
0,91 |
0,96 |
0,99 |
1,00 |
f |
0,75 |
0,65 |
0,56 |
0,48 |
0,39 |
0,31 |
0,23 |
0,15 |
0,08 |
0,00 |
– |
||
По окружности |
||||||||||||
1/6 |
y = 0,00 |
0,209 |
0,386 |
0,538 |
0,665 |
0,770 |
0,854 |
0,918 |
0,964 |
0,991 |
1,00 |
f |
0,641 |
0,547 |
0,464 |
0,386 |
0,315 |
0,247 |
0,183 |
0,121 |
0,061 |
0,00 |
– |
||
1/7 |
y = 0,00 |
0,202 |
0,379 |
0,530 |
0,658 |
0,765 |
0,850 |
0,917 |
0,963 |
0,991 |
1,00 |
f |
0,540 |
0,467 |
0,399 |
0,335 |
0,274 |
0,216 |
0,160 |
0,107 |
0,053 |
0,00 |
– |
||
По квадратной параболе |
||||||||||||
y = 0,00 |
0,19 |
0,36 |
0,51 |
0,64 |
0,75 |
0,84 |
0,91 |
0,96 |
0,99 |
1,00 |
f |
|
3,60 |
3,20 |
2,80 |
2,40 |
2,00 |
1,60 |
1,20 |
0,80 |
0,40 |
0,00 |
f/l |
||
Примечание. При очертании сводов по цепной линии и по окружности величины y и для промежуточных значений отношения f/l определяют по линейной интерполяции. |
5.3. Сосредоточенные нагрузки от вентиляционных шахт, подвесного грузоподъемного или другого оборудования следует располагать по возможности симметрично по очертанию свода. Величину каждой из сосредоточенных нагрузок условно распределяют на две волны свода.
5.4. При расчете сводов со стрелой подъема в ключе следует учитывать увеличение постоянной нагрузки, распределенной по горизонтальной проекции свода, в направлении от ключа к пятам (рис. 24) по кривой:
(1)
где g – постоянная нагрузка в ключе свода, кгс/м;
gx – дополнительная постоянная нагрузка, вызываемая уклоном покрытия в сечениях, отстоящих на расстоянии x от опоры, кгс/м;
– угол наклона к горизонту касательной к оси свода в рассматриваемом сечении.
Рис. 24. Расчетная схема свода
5.5. Очертание оси свода и граней примыкания смежных волн для сводов со стрелой подъема f/l >= 1/5 принимают по цепной линии, а для сводов со стрелой подъема f/l < 1/5, распор которых обычно воспринимается затяжками, по дуге окружности. Очертание поперечного сечения волн сводов принимают по квадратной параболе. Величины ординат и тангенсы углов наклона к горизонту касательных к цепной линии, к дуге окружности и к параболе через пролета (рис. 24) приведены в табл. 1.
5.6. Формулы для определения опорных реакций в двухшарнирной арке параболического очертания при равномерно распределенной, параболической и односторонней нагрузках с учетом влияния смещения опор и упругого обжатия арки на величину распора приведены в табл. 2 <*>.
——————————–
<*> В табл. 2 косинусоидальная нагрузка (см. п. 5.4) заменена близкой к ней параболической.
Таблица 2
Схема загружения |
||
Вертикальные реакции |
||
VA = VB = 0,5gl |
VA = VB = 0,167g1l |
VA = 0,375pl; |
VB =0,125pl |
||
Распор |
||
При наличии затяжек коэффициент k учитывает влияние упругого удлинения затяжек и обжатия свода:
При отсутствии затяжек коэффициент k учитывает влияние смещения опор и обжатия свода
где F и I – площадь (см2) и момент инерции (см4) поперечного сечения свода;
Eкл – модуль деформаций кладки свода, кгс/см2 (см. п. 5.9);
Fз и Eз – площадь (см2) поперечного сечения и модуль упругости (кгс/см2) затяжки;
n – коэффициент, принимаемый в зависимости от подъема свода в ключе
f/l |
1/2 |
1/3 |
1/4 |
1/5 |
1/6 |
1/7 |
n |
0,554 |
0,696 |
0,785 |
0,843 |
0,881 |
0,911 |
– горизонтальное смещение опоры у пяты свода (см) при H = 1 кгс.
Для сводов, очерченных по цепной линии и по дуге окружности, величины опорных реакций принимают как для сводов параболического очертания.
При других случаях загружения свода (распределенными и сосредоточенными нагрузками) опорные реакции следует определять по таблицам, приведенным в “Справочнике проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический”. Книга 1, М., Стройиздат, 1972.
При нагрузке от собственного веса кладки свода влияние смещения опор и обжатия свода не учитывают и при определении опорных реакций от этой нагрузки коэффициент k (табл. 2) принимают равным единице.
Примечание. При определении опорных реакций сводов со стрелой подъема в ключе f >= l/3 коэффициент k при всех нагрузках принимают равным единице.
5.7. Изгибающие моменты и нормальные силы в поперечных сечениях свода определяют по формулам:
M = M0 – Hy; (2)
(3)
где M0 и Q0 – изгибающий момент и поперечная сила в соответствующем сечении простой балки пролетом l;
y и – ордината оси свода и угол наклона к горизонту касательной к оси в рассматриваемом сечении (рис. 24), принимаемые по табл. 1.
Изгибающие моменты и поперечные силы в простой балке при параболической нагрузке в сечении, расположенном на расстоянии x от левой опоры (рис. 24), определяются по формулам:
(4)
(5)
В приведенных формулах VA = 0,167g1l; величина g1 – gx (см. табл. 2) вычисляется по коэффициентам, определяющим ординаты квадратной параболы (см. табл. 1), или по формуле
(6)
5.8. Прочность свода при снеговой нагрузке, равномерно распределенной на половине пролета, проверяют в сечениях, расположенных в обеих четвертях пролета, в которых возникают наибольшие положительные и отрицательные изгибающие моменты.
При наличии сосредоточенных нагрузок проверяют сечения с наибольшими положительными и отрицательными изгибающими моментами.
При устройстве в сводах поперечных фонарей верхнего света изгибающие моменты в пределах участков, ослабленных проемами, учитывают при расчете смежных цельных волн свода, в сечение которых включают стенки, расположенные под фонарями, и бетонное заполнение пазух на участках между фонарями и опорными узлами сводов (п. 4.16).
5.9. Прочность свода при внецентренном сжатии в сечениях с наибольшими изгибающими моментами проверяют по главе СНиП “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования”. Расчетные характеристики различных поперечных сечений волн сводов приведены в табл. 3 <*>.
——————————–
<*> Пример определения расчетных характеристик поперечного сечения волны свода приведен в приложении 1.
Наибольшая величина эксцентрицитета приложения нормальной силы в сводах не должна превышать: для основных сочетаний нагрузок 0,7y, где y – расстояние от оси x0-x0, проходящей через центр тяжести сечения до края сечения в сторону эксцентрицитета (при положительном изгибающем моменте y = h – y0, при отрицательном моменте y = y0, см. табл. 3).
Величину площади сжатой зоны сечения Fс определяют последовательным приближением из условия совпадения центра тяжести сжатой зоны с точкой приложения силы N (рис. 25).
Рис. 25. Сжатая зона поперечного сечения свода
а – при приложении нормальной силы выше оси, проходящей
через центр тяжести сечения; б – при приложении нормальной
силы ниже оси, проходящей через центр тяжести сечения
При приложении нормальной силы выше оси, проходящей через центр тяжести поперечного сечения волны свода (при положительном изгибающем моменте, рис. 25 а), величину площади сжатой зоны Fс определяют как разность площадей, ограниченных параболами 1, 2, 3 и 4, 5, 6 <*>, задаваясь расстоянием от нижней грани сечения до границы сжатой зоны y1.
——————————–
<*> Площадь, ограниченная параболой, равна 2/3 произведения основания параболы на ее высоту.
Расстояние от центра тяжести сжатой зоны до нижней грани сечения z определяется как отношение разности статических моментов площадей, ограниченных параболами 1, 2, 3 и 4, 5, 6, относительно нижней грани сечения к площади Fс <**>. Если центр тяжести площади Fс не совпадает с точкой приложения нормальной силы, отстоящей на расстоянии y0 + e0 от нижней грани сечения, то задаются другим значением y1 и вновь определяют площадь сжатой зоны и положение ее центра тяжести.
——————————–
<**> Расстояние центра тяжести площади, ограниченной параболой от ее основания, равно 0,4 высоты параболы.
При расчете сечения принимают то значение площади Fс, при котором ее центр тяжести достаточно близко совпадает с точкой приложения нормальной силы (z ~= y0 + e0). Для первого приближения можно принять y1 = 2,8e0.
При приложении нормальной силы ниже оси, проходящей через центр тяжести поперечного сечения волны (при отрицательном изгибающем моменте, рис. 25, б), площадь сжатой зоны сечения Fс и статический момент ее относительно нижней грани сечения при принятом значении y1 определяют как сумму и разность следующих площадей и их статических моментов: 1, 2, 4, 5 (прямоугольник) + 2, 3, 4 – 6, 3, 7 + 8, 9, 10 – 1, 9, 5.
Таблица 3
Тип сводов |
Расчетное сечение свода (размеры в см) |
Площадь поперечного сечения F, см2 |
Положение центра тяжести сечения y0, см |
Момент инерции сечения относительно нейтральной оси x0–x0 I, см4 |
Радиус инерции сечения r, см |
Полная высота сечения свода h, см |
Предельные пролеты сводов, м (см. п. 5.10) |
||
b |
f0 |
||||||||
Своды кирпичные |
200 |
40 |
6,5 |
1410 |
29,4 |
204 000 |
12 |
46,5 |
12 |
200 |
50 |
6,5 |
1470 |
35,4 |
344 000 |
15,3 |
56,5 |
15 |
|
250 |
50 |
6,5 |
1780 |
35,7 |
409 000 |
15,2 |
56,5 |
15 |
|
200 |
60 |
6,5 |
1540 |
41,5 |
503 700 |
18,1 |
66,5 |
18 |
|
250 |
60 |
6,5 |
1830 |
42,1 |
592 200 |
18 |
66,5 |
18 |
|
200 |
70 |
6,5 |
1610 |
47 |
726 400 |
21,2 |
76,5 |
21 |
|
250 |
70 |
6,5 |
1900 |
48,2 |
844 500 |
21,1 |
76,5 |
21 |
|
200 |
70 |
12 |
2980 |
50,4 |
1 299 000 |
20,9 |
82 |
24 |
|
250 |
70 |
12 |
3500 |
51 |
1 555 400 |
21,1 |
82 |
24 |
|
300 |
70 |
12 |
4040 |
51,8 |
1 825 000 |
21,3 |
82 |
24 |
|
Своды из тяжелых бетонных и природных камней |
200 |
50 |
9 |
2040 |
36,9 |
463 600 |
15,1 |
59 |
15 |
250 |
50 |
9 |
2460 |
37,1 |
566 600 |
15,2 |
59 |
15 |
|
200 |
60 |
9 |
2130 |
43 |
694 700 |
16,1 |
69 |
18 |
|
250 |
60 |
9 |
2530 |
43,3 |
842 600 |
18,2 |
69 |
18 |
|
200 |
70 |
9 |
2230 |
48,6 |
976 500 |
20,9 |
79 |
21 |
|
250 |
70 |
9 |
2600 |
49,5 |
1 159 200 |
21,1 |
79 |
21 |
|
300 |
70 |
9 |
3040 |
49,5 |
1 336 500 |
21 |
79 |
21 |
|
Своды из камней, изготовленных из легкого или ячеистого бетона |
200 |
50 |
16 |
3630 |
41,1 |
854 500 |
15,3 |
66 |
15 |
250 |
50 |
16 |
4360 |
41,1 |
1 037 100 |
15,4 |
66 |
15 |
|
200 |
60 |
16 |
3800 |
47,6 |
1 237 500 |
18,1 |
76 |
18 |
|
250 |
60 |
16 |
4520 |
47,3 |
1 488 000 |
18,1 |
76 |
18 |
|
250 |
70 |
16 |
4670 |
54 |
2 129 000 |
21,1 |
86 |
21 |
|
300 |
70 |
16 |
5400 |
54 |
2 421 000 |
21,2 |
86 |
21 |
|
300 |
80 |
16 |
5550 |
60 |
3 169 000 |
23,9 |
96 |
24 |
Расстояние от центра тяжести площади Fс до нижней грани сечения z определяется как отношение сумм и разностей статических моментов указанных выше площадей к площади Fс.
Значение y1 подбирается таким, чтобы обеспечивалось близкое совпадение центра тяжести площади Fс с точкой приложения нормальной силы (z ~= y0 – e0). Для первого приближения можно принять y1 = h – e0.
Размеры оснований парабол определяют по формулам:
(7)
(8)
Обозначения величин, входящих в формулы (7) и (8), приведены на рис. 25.
Угол , необходимый для вычисления высоты параболы 2, 3, 4 , и величины определяются по величине
Расчетные сопротивления кладки сводов, модули упругости кладки (начальные модули деформации) и коэффициенты продольного изгиба принимают по главе СНиП “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования”. При этом расчетные сопротивления кладки кирпичных сводов толщиной 1/4 кирпича увеличивают путем умножения на коэффициент 1,25. Модуль деформаций кладки сводов принимается Eкл = 0,5E0, где E0 – модуль упругости кладки.
Расчетную длину сводов l0 при определении коэффициентов продольного изгиба принимают равной 0,5S, где S – длина оси свода, определяемая по табл. 4.
Радиус инерции поперечного сечения волн сводов принимают по табл. 3 или для сечений, не включенных в табл. 3, вычисляют в соответствии с примером, приведенным в приложении 1.
Таблица 4
При f/l =1/2 |
1/3 |
1/4 |
1/5 |
1/6 |
1/7 |
S = 1,50l |
1,25l |
1,15l |
1,10l |
1,07l |
1,05l |
Примечания: 1. При применении сводов с размерами поперечных сечений, не включенных в табл. 3, необходимо, чтобы размеры сечений удовлетворяли требованиям п. 2.5 настоящего Руководства.
2. При промежуточных значениях отношения f/l длину оси свода определяют по линейной интерполяции.
3. При расчете сводов коэффициент условий работы кладки mк независимо от площади сечения волны принимают равным единице.
4. Влияние длительного действия нагрузки при расчете сводов не учитывают и коэффициент mдл принимают равным единице.
5.10. Для однопролетных зданий при стреле подъема сводов в ключе f = l/7, нормативной нагрузке от утеплителя и кровли до 150 кгс/м2, отсутствии фонарей верхнего света и сосредоточенных нагрузок и нормативной снеговой нагрузке для III района сечения сводов в зависимости от величины пролета разрешается принимать без расчета по табл. 3.
Во всех остальных случаях прочность сводов должна быть проверена расчетом.
5.11. Для сводов комплексной конструкции (см. п. 2.2) момент инерции поперечного сечения определяется относительно оси x0‘ – x0‘, проходящей через центр тяжести сечения, включающего бетонное заполнение пазух между волнами свода (рис. 26). Поперечное сечение бетонного заполнения разрешается принимать в расчете в виде двух равных прямоугольных треугольников, а сечение кирпичного свода – по табл. 3. Расчетное сопротивление бетона при расчете свода в запас прочности принимается равным расчетному сопротивлению кирпичной кладки свода <*>.
——————————–
<*> Пример определения расчетных характеристик поперечного сечения волны свода комплексной конструкции приведен в приложении 1.
5.12. При расчете затяжек, выполняемых, как правило, из арматурной стали классов А-I, А-II или А-III (см. п. 4.5), расчетное сопротивление стали принимают по главе СНиП “Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования”.
Рис. 26. Расчетное поперечное сечение свода
комплексной конструкции
Площадь сечения (брутто) концов затяжек, изготовляемых из круглой стали класса А-I и ослабленных нарезкой для гаек (см. рис. 12), определяют по формуле
(9)
Площадь сечения круглой стали класса А-I, из которой изготовляют петли для стыков затяжек, определяют по формуле
(10)
В формулах (9) и (10):
Fз – площадь сечения средних звеньев затяжек;
Rа – расчетное сопротивление стали средних звеньев.
Размеры шайб определяют из условия прочности бетона опорных элементов при местном сжатии под шайбами затяжек, принимая
Rсм = 1,5Rпр, (11)
где Rсм – расчетное сопротивление бетона при местном сжатии;
Rпр – расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии.
При стальных опорных элементах прочность кладки под шайбами при местном сжатии принимается
Rсм = 2R, (12)
где R – расчетное сопротивление кладки при сжатии.
Независимо от результатов расчета размер шайб принимают не менее 150 x 150 мм и толщиной не менее 12 мм. При размерах шайб толщина их должна быть не менее 16 мм.
При стальных опорных элементах шайбами являются включенные в их конструкцию пластины, сквозь которые пропускаются затяжки. С наружной стороны пластин, под гайками затяжек, должны устанавливаться дополнительные шайбы размером не менее 150 x 150 мм.
Рис. 27. Расчетная схема опорного узла
свода двоякой кривизны
1 – ось, проходящая через центр тяжести поперечного
сечения свода; 2 – ось стены; 3 – расчетное сечение;
в – ширина волны свода; 4 – очертание пяты
между железобетонными или стальными элементами
5.13. При расчете опорных узлов сводов с затяжками следует учитывать изгибающий момент, возникающий вследствие смещения затяжки относительно пересечения осей свода и стены (рис. 27). В расчетном сечении стены 3-3, расположенном под затяжками, величина эксцентрицитета приложения нормальной силы (где N – вертикальная опорная реакция свода и вес верхней части стены, расположенной выше расчетного сечения) должна быть не более 0,7y, где y – расстояние от оси стены до ее наружной грани. Для соблюдения этого условия вынос опорных железобетонных или стальных элементов относительно оси стены a следует определять по формуле
(13)
Вынос пяты свода на участках между опорными элементами относительно оси стены определяется по формуле
(14)
Обозначения приведены на рис. 27.
Прочность стены в расчетном сечении при внецентренном сжатии должна быть проверена по главе СНиП “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования”.
Примечание. Горизонтально направленное усилие, действующее на стены вследствие удлинения затяжек, при расчете стен не учитывается.
5.14. При отсутствии затяжек опоры, воспринимающие распор сводов (рис. 12), должны быть рассчитаны на внецентренное сжатие и на срез по горизонтальным неперевязанным швам кладки. Величина эксцентрицитета приложения нормальной силы ни в одном из сечений не должна превышать 0,7y, где y – расстояние от оси сечения до наружной его грани.
В расчетную площадь среза включается только площадь сжатой зоны Fс, определяемая при расчете на внецентренное сжатие. Предельная величина усилия, воспринимаемого при срезе, уменьшается путем умножения на коэффициент 0,8.
5.15 Сводчатые покрытия рассматриваются как жесткие опоры для стен или колонн при расстояниях между поперечными устойчивыми конструкциями, приведенных в главе СНиП “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования”, для покрытий из железобетонных настилов. При расстояниях продольные стены и колонны рассчитываются как стойки рам, заделанные в грунт и шарнирно связанные сводчатыми покрытиями. В этом случае сводчатое покрытие является упругой опорой для стен и колонн.
При расчете торцовых стен на ветровую нагрузку сводчатое покрытие рассматривают как неподвижную опору.
Скачать документ целиком в формате PDF
Методика расчета параметров арочного свода
Материал для остекления – сотовый поликарбонат.
При строительстве арочного свода сотовый ПК изгибается в холодном состоянии и крепится по месту к элементам несущей конструкции. Поликарбонат может изгибаться без изменения качеств до определенной степени. Нагрузка на изгиб ограничивается величиной минимального радиуса сгибания. Не следует выгибать сотовые листы, создавая радиусы по величине меньшие, чем допустимый минимальный. Правильный расчет обеспечит строительство надежной и устойчивой конструкции.
Внимание! Не следует путать радиус сгибания с высотой свода (высотой дуги). Различия в этих определениях проиллюстрированы на нижеприведенном рисунке.
Расчетные данные
Толщина листа d, мм | r min, мм |
4,5 | 790 |
6 | 1050 |
8 | 1400 |
10 | 1750 |
16 | 3000 |
Минимальный радиус сгибания можно вычислить самостоятельно по формулам: r min = d х 175 (для листов с вертикальными перегородками) и r min = d х 185 (для листов K-, M-, XX-, XP-, Y-структур).
Параметры арочного свода
h – макс. высота свода;
l – ширина листа;
L – общая ширина свода;
b – длина листа (длина дуги);
r – мин. радиус сгибания;
s – расстояние между горизонтальными краями свода.
Задача
(кровля из листов толщиной 16 мм)
Дано: | s – расстояние между горизонтальными краями свода |
h – макс. высота свода |
Вычислить:
1. радиус сгибания – r
найденная величина радиуса сгибания должна быть ? r min
2. длину дуги – b
Данные | вариант А | вариант B |
s | 4000 мм | 4000 мм |
h | 750 мм | 1000 мм |
r | ? | ? |
Решение:
Радиус сгибания r = h/2 + s²/8 – h
r1 = 750/2 + 4000²/8 – 750 r2 = 1000/2 + 4000²/8 – 1000
r1 = 3040 мм > r min > r2 = 2500 мм
r min = 3000 мм – значение из таблицы расчетных данных.
r1 – правильное решение
____________
Длина дуги: b =√ s² + 16/3 – h²
b = 4360 мм
Татьяна Дементьева
инженер-технолог
Главная / Станок для кирпича / Расчет арки и свода
В основу приближенных методов расчета арки и свода положена так называемая теория предельного равновесия сюда. Сущность этой теории заключается в следующем. Многовековые наблюдения дали возможность установить картину разрушения сводов того или иного очертания, а также опасные швы, по которым может произойти разрушение.
На основании этих опытных данных намечают положение точек приложения равнодействующей давления, которое не может быть получено из одних только уравнений статики, и затем находят точки приложения сил в остальных швах. Соединяя их, получают линию давления в теле свода. Останется на основании построенной линии давления произвести расчет арочного свода и определить его прочность и устойчивость. При построении линии давления обычно пользуются графическими методами, основанными на построении веревочных многоугольников. При этом определяют не действительный распор, который может быть найден только методами потенциальной энергии деформации, а предельное максимальное значение распора. Предельным значением распора называют такое значение, при котором ни в одном из швов не возникают растягивающие напряжения, или, иначе сказать, при котором линия давления не выходит из средней трети сечений свода; кроме того направление давления в швах не превышает угла трения с определенным коэффициентом запаса. Таким образом приближенные способы расчета кирпичного свода по методу предельного равновесия достаточно обеспечивают надежность, но в то же время создают некоторые излишние запасы прочности.
Рис. 1. Характер разрушения полуциркульного и стрельчатого свода от изгиба (при выходе равнодействующей в сечениях, где произошло раскрытие швов, из средней трети сечения)
На рис. 1 и 2 показаны схемы разрушения кирпичных сводов различного очертания. В циркульных сводах разрушаются швы в замке, в пятах и примерно в ⅓ длины дуги полусвода от пяты, т. е. в шве под углом 30° к горизонту. При этом швы в замке и пятах раскрываются внутрь, а швы в третях дуги – наружу.
Рис. 2. Характер разрушения пологого свода от изгиба
В пологих и плоских сводах раскрываются три шва: в замке, внутрь свода и в пятах – наружу. В стрельчатых сводах картина разрушения обратна картине разрушения полуциркульных сводов. Раскрываются также швы в замке и пятах, но не внутрь свода, а наружу. Кроме того раскрывается шов в верхней половине дуги внутрь свода. Положение этого среднего шва также зависит от угла наклона его к горизонту. Наблюдениями и опытами установлено, что шов, в котором происходит разрушение, также расположен (примерно) под углом 30° горизонту. В отмеченных выше швах, где происходит раскрытие швов, а также в швах с углом наклона в 60° к горизонту в полуциркульном своде (рис. 3) может происходить и разрушение от сдвига одной части свода относительно другой.
Рис. 3. Характер разрушения свода от сдвига пят и отдельных участков свода
На основании этих данных можно наметить положение линии давления в теле свода. В тех швах, где происходит раскрытие швов, кривая давления выходит за среднюю треть сечения в сторону, противоположную раскрытию. Поэтому в правильно рассчитанном своде в этих швах кривая давления должна подходить к линиям, ограничивающим среднюю треть сечении свода. Положение кривой давления показано для различных сводов на рис. 4. Произведенные точные расчеты подтвердили эти выводы, основанные на эмпирических данных. Некоторая неточность в определении опасного шва в боковой части свода, при выборе которого принимают угол наклона 30° к горизонту, не имеет значения, так как кривая давления меняет свое положение очень плавно и ошибка в определении угла наклона в 5-10° не меняет существенно относительного положения центра давления в шве.
Рис. 4. Положение кривой давления в сводах различного очертания
При расчете по методу предельного равновесия рассматриваются только возможные крайние случаи положения линии давления; свод считается правильно сконструированным, если при возможных изменениях положения кривой давления она не выйдет из средней трети свода. Здесь конечно неизбежны некоторые излишние запасы прочности. Идею расчета арки и свода по методу предельного равновесия покажем на примере схемы расчета полуциркульного свода (рис. 5). На основании схем разрушения полуциркульных арок мы устанавливаем, что кривая давления у опор находится в наружной половине свода, затем переходит во внутреннюю половину, и в шве с наклоном к горизонту примерно в 30° она ближе всего подходит к внутренней третьей линии. Далее она снова переходит в наружную половину и в ключе ближе всего подходит к наружной третьей линии. Действительное положение линии давления ни в одном из швов неизвестно.
Рис. 5. Анализ приближенных расчетов сводов методом предельного равновесия
Для шва под углом в 30° наихудшие условия получаются в том случае, когда кривая давления максимально придвинута к внутренней линии очертания свода. Это произойдет тогда, когда в пяте и в замке кривая давления будет проходить через средние точки сечения. Если известно положение кривой давления в трех точках, можно считать, что в этих точках имеются шарниры, и, рассматривая арку как статически определимую трехшарнирную, найти тем или иным способом распор и вертикальные составляющие опорных реакций и затем вычертить кривую давления. Из всех возможных кривых давления эта кривая дальше всего отойдет от оси свода и следовательно вызовет наибольшие эксцентриситеты. Если ни в одной точке она не перейдет за внутреннюю линию средней трети, то следовательно даже в худшем случае требуемое положение кривой давления обеспечено.
Однако принятая трехшарнирная схема для полуциркульной арки дает наименьшую величину распора. Для проверки прочности сечений арки нам надо исходить из наибольшей возможной величины распора. Такая величина получится при наибольшем возможном сближении шарниров по высоте. Это будет тогда, когда мы примем положение линии давления в замке по оси свода, а в пяте – на наружной границе средней трети свода. Принимая в этих точках шарниры, получаем новую кривую давления с максимальными возможными величинами давлений, так как кривая построена в предположении максимально возможного распора. Принимая наибольшие эксцентриситеты по каждому из швов из двух полученных по первой и второй схемам расчета, и нормальные силы по второй схеме расчета, мы получаем наиболее невыгодные условия напряжений в каждом шве, по которым и производим расчет швов на внецентренное сжатие. Наконец требуется проверка на поперечный сдвиг отдельных клиньев. Здесь принимаем первую схему расчета, как дающую наименьшую нормальную силу и, следовательно наименьшую силу трения, которая должна с нужным запасом прочности на трение погасить поперечную силу.
Если свод в какой-либо части не удовлетворяет всем перечисленным выше требованиям, то меняются условия работы свода вначале путем некоторых изменений в нагрузке (путем перераспределения забутки), а если этого недостаточно, то путем изменения очертания или размеров сечения свода. Все определения усилий делаются преимущественно графическими методами посредством многоугольников сил и веревочных многоугольников.
Аналогично разобранному случаю производится расчет арок и сводов других очертаний, но при других положениях линий давления соответственно характеру разрушения таких арок. Такими методами расчета в полной мере обеспечиваются прочность и устойчивость сводов, но при этом незнание действительного положения линии давления оплачивается ценой дополнительных запасов прочности.
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ им. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР
РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕДЕНИЮ КАМЕННЫХ СВОДОВ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
центральный научно-исследовательскии институт
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ им. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР
РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕДЕНИЮ КАМЕННЫХ СВОДОВ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ
вать арматуру из стали диаметром 4—6 мм. Арматуру располагают в двух-трех горизонтальных растворных швах в нижней части пяты свода (ниже уровня расположения затяжек) и пропускают на 2—3 м в каждую сторону от температурного шва; общая площадь сечения арматуры должна составлять не менее 2 см2.
4.12. Осадочные швы в сводах должны совпадать со швами в стенах и устраиваться вдоль линии взаимного примыкания смежных волн свода. Конструкцию швов рекомендуется выполнять в соответствии с рис. 18.
При восприятии распора свода затяжками в местах расположения осадочных швов устанавливают парные затяжки и опорные железобетонные или стальные элементы по обе стороны шва.
4.13. По сводам устраивают кровлю из рулонных материалов.
В неутепленных покрытиях рулонный кровельный ковер наклеивают непосредственно па верхней поверхности свода, а в утепленных пок* рытиях по слою асфальта, цементного раствора или другому виду выравнивающего слоя, нанесенного на поверхность утеплителя.
Примерный раскрой и порядок наклейки рулонных кровельных материалов по поверхности свода показан на рис. 19.
Для гидроизоляции сводов, со стрелой подъе* ма в ключе превышающей Vs пролета, допускается применение мастичных кровель.
Для уменьшения влияния солнечной радиации на кровлю рекомендуется окраска ее битумным лаком с добавкой алюминиевой пудры, что обеспечит светлый цвет кровельного покрытия.
4.14. Своды утепляют плитными теплоизоляционными материалами (минераловатные плиты, фибролит и др.) или засыпками (керамзитовый гравий, шлак и т. п.). При применении жестких плитных утеплителей размеры плит должны быть невелики, что обеспечивает возможность укладки их по криволинейной поверхности свода.
До укладки утеплителя на верхнюю поверхность сводов должен быть нанесен пароизоляционный слой из битумной мастики или (при значительной влажности воздуха в перекрывав емых помещениях) из рулонных кровельных материалов. Пазухи ендов в опорных узлах сводов заполняются кирпичным щебнем, шлаком или другими материалами с проливкой раствором (рис. 13).
4.15. В многопролетных зданиях, перекрытых сводами двоякой кривизны, воду отводят в ендовы между сводами, которым путем забутки
в) Lzl |
||||||||
|
Рис. 17. Промежуточные опоры (аркады) сводов в—распор аркады воспринимается каменной кладкой (заполне. вне крайнего проема аркады); б—распор аркады воспринимается жесткой рамой со стальной затяжкой; )—затяжки сводов |
8 3 7 |
Рис. 18. Конструкция осадочного шва /—утеплитель; 2—арматура 0 5—6 мм в швах кладки свода через 50—75 см; 5—арматура 0 5—6 мм; цементный раствор; 5—стержни 0 8—10 мм; б—засыпка шлаком; 7—доски; 8—деревянные пробки; 8—компенсатор из оцинкованной стали |
1 |
Рис. 19. Раскрой рулонных кровельных материалов и порядок наклейки их по поверхности свода /—подтяжки шириной */а рулона; 2—надкарнизная полоса в три слоя; 5—рядовое покрытие в два слоя |
10
Рис. 20. Схема водостоков в многопролетных зданиях со сводчатыми покрытиями а—здание с наружными водостоками; б—здание с внутренними водостоками; /—воронки внутренних водостоков |
;
Рис. 21. Поперечные фонари верхнего света в сводах двоякой кривизны |
/—световой фонарь; 2—затяжки свода 1 |
Рис. 22. Стальная рамка из уголков, окаймляющая проемы в сводах /—уголки; 2—сварка |
придают 1,5—2%-ный продольный уклон. В зданиях длиной до 60 м (что соответствует длине ската ендов до 30 м) воду, собираемую в ендовах, отводят к торцам здания (рис. 20, а). При большей длине здания воду по уклону ендов отводят к воронкам внутренних водостоков (рис. 20, б).
4.16. В сводах двоякой кривизны допускается устройство поперечных фонарей верхнего света.
Поперечные фонари располагают не чаще чем через две смежные волны (рис. 21). Примыкающие к фонарным проемам края волн свода должны быть усилены арматурой таким же образом, как при устройстве осадочных швов. Основанием для фонарей служат армированные кирпичные стенки толщиной в ‘/г кирпича, выкладываемые на своде по периметру фонарных проемов (см. рис. 18).
Продольная арматура, расположенная в швах кладки стенок и под ними, выпускается в пазухи между волнами свода, которые на участках между фонарями и опорными узлами заполняются тяжелым бетоном марок Ml 00— Ml50. Высота заполнения пазух бетоном должна быть не более половины высоты волн свода (см. рис. 4).
Проемы небольших размеров для освещения, пропуска вентиляционных шахт, вытяжных труб и др., меньших ширины волны свода, окаймляют по периметру стальными уголками (рис. 22). Окаймляющие рамки заготовляют заранее и закладывают в процессе кладки свода. Пробивка проемов в законченном своде, как правило, не допускается.
4.17. Своды двоякой кривизны допускаются к применению в качестве покрытий зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью до 10 тс.
Допускается подвеска к сводам легкого грузоподъемного или другого оборудования.
В сводах толщиной в ‘Д кирпича при величинах сосредоточенных нагрузок, не превышающих 0,5 тс, и в сводах большей толщины при величинах нагрузок, не превышающих 0,8 тс, подвески пропускаются сквозь отверстия в гребнях волн свода (рис. 23, а) и закрепляются гайками и шайбами толщиной не менее 12 мм и площадью не менее 200 см2, установленными на цементном растворе. При больших величинах сосредоточенных нагрузок подвески должны быть заанкерены в тяжелом бетоне марок М100—М150, которым заполняются пазухи между волнами свода в пределах всего перекрываемого пролета (рис. 23,6). Высота заполнения пазух должна быть не более указанной в п. 2.2. При нагрузках, превышающих 0,8 тс.
И
бетонное заполнение пазух должно быть усилено расчетной или конструктивной арматурой. 4.18. В перекрываемых сводами помещениях с повышенной влажностью воздуха (относительная влажность более 60%) должно быть уделено особое внимание тщательному устройству пароизоляционного слоя по верхней поверхности свода под утеплителем (см. п. 4.14). Стальные затяжки и подвески периодически |
(не реже одного раза в год) следует покрывать масляной краской, асфальтовым лаком или каменноугольным лаком (кузбасслаком). Вместо окраски рекомендуется антикоррозионная защита затяжек и подвесок алюминием, наносимым по способу металлизации распылением в мастерских, где они изготовляются. Такое покрытие не требует возобновления в течение всего периода эксплуатации здания. 4.19. Своды двоякой кривизны допускается применять в сейсмических районах в покрытиях одноэтажных зданий при расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов. При расчетной сейсмичности 7 баллов высота перекрываемых зданий от пола до пят свода должна быть не более, 8,5 м и пролет не более 18 м, а при расчетной сейсмичности 8 баллов высота должна быть не более 7 м и пролет не более 12 м. Устройство фонарей в сводах зданий, строящихся в сейсмических районах, не допускается. Опорные элементы сводов должны выполняться только из железобетона (п. 4.4). Между ними в пределах толщины стены следует устанавливать сборные или монолитные железобетонные вставки, выполняемые из бетона марки не ниже М200. Вставки, соединяемые с опорными элементами с помощью выпусков арматуры, образуют антисейсмические пояса, расположенные в уровне oqop сводов. Площадь сечения продольной арматуры антисей1 смических поясов должна составлять не менее 0,8% площади сечения пояса. Примечание. При расположении опор сводов в уровне земли допускается увеличение пролета сводов на 25% более величин, указанных в п. 4.19, а также разрешается устройство проемов для ворот (рис. 9, а). |
5. РАСЧЕТ СВОДОВ
5.1. В сводчатом покрытии подлежат расчету свод, затяжка и опорный узел. Статический расчет свода двоякой кривизны производят по условной расчетной схеме как плоской двухшарнирной арки. В расчет вводят поперечное сечение одной волны свода. 5.2. Своды рассчитывают на основные сочетания расчетных нагрузок: 1) постоянной (собственный вес свода, утеплителя, гидроизоляционного ковра и т. п.); 2) временной от снега. В однопролетных зданиях временная нагрузка от снега принимается по главе СНиП «Нагрузки и воздействия» и распределяется равномерно на половине пролета свода. В многопролетных зданиях нагрузка от снега распределяется по покрытию невыгодней- 12 |
шим образом согласно указанной выше главе СНиП с учетом загружения половины пролета сводов и образования снеговых мешков. При расчете сводов постоянную нагрузку принимают с коэффициентами перегрузки, большими единицы. При расчете затяжек и опорных узлов опорные реакции свода определяют при снеговой нагрузке, равномерно распределенной по всему пролету свода. При расчете сводов ветровую нагрузку учитывают для сводов с большой стрелой подъема в ключе (/:>—), а так- и же при больших величинах напора ветра (для V—VII районов). Расчет сводов на температурные воздействия не производят. |
5.3. Сосредоточенные нагрузки от вентиляционных шахт, подвесного грузоподъемного или другого оборудования следует располагать по возможности симметрично по очертанию свода. Величину каждой из сосредоточенных нагрузок условно распределяют на две волны свода. 5.4. При расчете сводов со стрелой подъема в ключе /^-—следует учитывать увеличение 5 постоянной нагрузки, распределенной по горизонтальной проекции свода, в направлении от ключа к пятам (рис. 24) по кривой: gx = g(—— –1). (О cos <р / где g — постоянная нагрузка в ключе свода, кгс/м;
|
gx — дополнительная постоянная нагрузка, вызываемая уклоном покрытия в сечениях, отстоящих на расстоянии хот опоры, кгс/м; Ф — угол наклона к горизонту касательной к оси свода в рассматриваемом сечении. 5.5. Очертание оси свода и граней примыкания смежных волн для сводов со стрелой подъема f/l^’h принимают по цепной линии, а для сводов со стрелой подъема ///<’/5, распор которых обычно воспринимается затяжками, по дуге окружности. Очертание поперечного сечения волн сводов принимают по квадратной параболе. Величины ординат и тангенсы углов наклона к горизонту касательных к цепной линии, к дуге окружности и к параболе через — пролета (рис. 24) приведены в табл. 1. 5.6. Формулы для определения опорных реакций в двухшарнирной арке параболического очертания при равномерно распределенной, параболической и односторонней нагрузках с учетом влияния смещения опор и упругого обжатия арки на величину распора приведены в табл. 21.
Примечание. При очертании сводов по цепной линии и по окружности значений отношения f/l определяют по линейной интерполяции. промежуточных 13 |
При наличии затяжек коэффициент £ учитывает влияние упругого удлинения затяжек и обжатия свода: k = / _1_ 1 + 1,876 Якл , Я ЯзЯз я j
Распор gl/2 Я=0,0238 ~- k 1 При отсутствии затяжек коэффициент k учитывает влияние смещения опор и обжатия свода k = 1 + 1,876 — ’ f 2 где F и 7 — площадь (ом2) и момент инерции (см4) поперечного сечения свода; Екл — модуль деформаций кладки свода, кгс/ем2 (см. п. 5.9); F3 и Е3 — площадь (см2) поперечного сечения и модуль упругости (кгс/см2) затяжки; п — коэффициент, принимаемый в зависимости от подъема свода в ключе |
При других случаях загружения свода (распределенными и сосредоточенными нагрузками) опорные реакции следует определять по таблицам, приведенным в «Справочнике проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический». Книга 1, М., Стройиздат, 1972. При нагрузке от собственного веса кладки свода влияние смещения опор и обжатия свода не учитывают и при определении опорных реакций от этой нагрузки коэффициент k (табл. 2) принимают равным единице. Примечание. При определении опорных реакций сводов со стрелой подъема в ключе /^1/3 коэффициент k при всех нагрузках принимают равным единице. 5.7. Изгибающие моменты и нормальные силы в поперечных сечениях свода определяют по формулам:
|
|
где М0 и Qo—изгибающий момент и поперечная сила в соответствующем сечении простой балки пролетом I; у и ф — ордината оси свода и угол наклона к горизонту касательной к оси в рассматриваемом сечении (рис. 24), принимаемые по табл. 1. Изгибающие моменты и поперечные силы в простой балке при параболической нагрузке в сечении, расположенном на расстоянии х от |
левой опоры (рис. 24), определяются по формулам:
M0 = VAx-
g i*2 2
(gi — gx) *2 4
(4)
Qo = У A — gX +
2 (gi — gx) X 3
(5)
В приведенных формулах Va = 0,167 gl; величина g’l—gx (см. табл. 2) вычисляется по коэффициентам, определяющим ординаты квадратной параболы (см. табл. 1), или по формуле
(б)
5.8. Прочность свода при снеговой нагрузке, равномерно распределенной на половине пролета, проверяют в сечениях, расположенных в обеих четвертях пролета, в которых возникают наибольшие положительные и отрицательные изгибающие моменты.
При наличии сосредоточенных нагрузок проверяют сечения с наибольшими положительными и отрицательными изгибающими моментами.
При устройстве в сводах поперечных фонарей верхнего света изгибающие моменты в пределах участков, .ослабленных проемами, учитывают при расчете смежных цельных волн свода, в сечение которых включают стенки, расположенные под фонарями, и бетонное заполнение пазух на участках между фонарями и опорными узлами сводов (п. 4.16).
5.9. Прочность свода при внецентренном сжатии в сечениях с наибольшими изгибающими моментами проверяют по главе СНиП «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования». Расчетные, характеристики различных поперечных сечений волн сводов приведены в табл. 3*.
Наибольшая величина эксцентрицитета приложения нормальной силы в сводах ео= — не
N
должна превышать: для основных сочетаний нагрузок 0,7 у, где у — расстояние от оси go—х0, проходящей через центр тяжести сечения до края сечения в сторону эксцентрицитета (при положительном изгибающем моменте y=h — уо, при отрицательном моменте у=уо, см. табл. 3).
Величину площади сжатой зоны сечения Fc определяют последовательным приближением из условия совпадения центра тяжести сжатой зоны с точкой приложения силы N (рис. 25).
Рис. 25. Сжатая зона поперечного сечения свода а—при приложении нормальной силы выше оси, проходящей через центр тяжести сечения; б—при приложении нормальной силы ниже оси, проходящей через центр тяжести сечения |
* Пример определения расчетных характеристик поперечного сечения волны свода приведен в приложении 1.
При приложении нормальной силы выше оси, проходящей через центр тяжести поперечного сечения волны свода (при положительном изгибающем моменте, рис. 25 а), величину площади сжатой зоны Fc определяют как разность площадей, ограниченных параболами 1, 2, 3 и 4, 5, 6*, задаваясь расстоянием от нижней грани сечения до границы сжатой зоны у и
Расстояние от центра тяжести сжатой зоны до нижней грани сечения z определяется как отношение разности статических моментов площадей, ограниченных параболами 1, 2, 3 и 4, 5, 6, относительно нижней грани сечения к площади Fc **. Если центр тяжести площади Fc не совпадает с точкой приложения нормальной силы, отстоящей на расстоянии Уо + ео от нижней грани сечения, то задаются другим значением yi и вновь определяют площадь сжатой зоны и положение ее центра тяжести.
При расчете сечения принимают то значение площади FCt при котором ее, центр тяжести достаточно близко совпадает с точкой приложения нормальной силы (гр&уо+е0). Для первого приближения можно принять у1 = 2,8е0.
При приложении нормальной силы ниже оси, проходящей через центр тяжести поперечного сечения волны (при отрицательном изгибаю-
* Площадь, ограниченная параболой, равна */s произведения основания параболы на ее высоту.
** Расстояние центра тяжести площади, ограниченной параболой от ее основания, равно 0,4 высоты параболы.
15
щем моменте, рис. 25, б), площадь сжатой зоны сечения Fc и статический момент ее относительно нижней грани сечения при принятом значении у определяют как сумму и разность следующих площадей и их статических моментов: 1, 2, 4, 5 (прямоугольник) + 2, 3, 4—6, 3, 7 + 8, 9, 10—1, 9, 5. Расстояние от центра тяжести площади Fc до нижней грани сечения z определяется как отношение сумм и разностей статических моментов указанных выше площадей к площади Fc. Значение у подбирается таким, чтобы обеспечивалось близкое совпадение центра тяжести площади Fc с тачкой приложения нормальной силы {гжуо—е0). Для первого приближения можно принять y~h—е$. Размеры оснований парабол определяют по формулам: |
|
тирования». При этом расчетные сопротивления кладки кирпичных сводов толщиной 72 кирпича увеличивают путем умножения на коэффициент 1,25. Модуль деформаций кладки сводов принимается £кл=0,5 Ео, где Е0 — модуль упругости кладки.
Расчетную длину сводов /0 при определении коэффициентов продольного изгиба принимают равной 0,5 S, где 5 — длина оси свода, определяемая по табл. 4. Радиус инерции поперечного сечения волн сводов принимают по табл. 3 или для сечений, не включенных в. табл. 3, вычисляют в соответствии с примером, приведенным в приложении 1.
5.10. Для однопролетных зданий при стреле подъема сводов в ключе /=//7, нормативной нагрузке от утеплителя и кровли до 150 кгс/м2, отсутствии фонарей верхнего света и сосредоточенных нагрузок и нормативной снеговой нагрузке для III района сечения сводов в зависимости от величины пролета разрешается принимать без расчета по табл. 3. Во всех остальных случаях прочность сводов должна быть проверена расчетом. 5.11. Для сводов комплексной конструкции (см. п. 2.2) момент инерции поперечного сечения определяется относительно оси х$—х0‘, проходящей через центр тяжести сечения, включающего бетонное заполнение пазух между волнами свода (рис. 26). Поперечное сечение бетонного заполнения разрешается принимать в расчете в виде двух равных прямоугольных треугольников, а сечение кирпичного свода — по табл. 3. Расчетное сопротивление бетона при расчете свода в запас прочности принимается равным расчетному сопротивлению кирпичной кладки свода2. 5.12. При расчете затяжек, выполняемых, как |
правило, из арматурной стали классов A-I, А-П или A-III (см. п. 4.5), расчетное сопротивление стали принимают по главе СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования». Площадь сечения (брутто) концов затяжек, изготовляемых из круглой стали класса A-I и ослабленных нарезкой для гаек (см. рис. 12), определяют по формуле (9) Площадь сечения круглой стали класса A-I, из которой изготовляют петли для стыков затяжек, огределяют по формуле (Ю>В формулах (9) и (10): F3 — площадь сечения средних звеньев затяжек; R& — расчетное сопротивление стали средних звеньев. Размеры шайб определяют из условия прочности бетона опорных элементов при местном сжатии под шайбами затяжек, принимая = 1 25 ^?пр» (11^ где 7?см — расчетное сопротивление бетона при местном сжатии; Rnр — расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии. При стальных опорных элементах прочность кладки под шайбами при местном сжатии принимается Дсм = 2Я, (12) где R — расчетное сопротивление кладки при сжатии. Независимо от результатов расчета размер шайб принимают не менее 150X150 мм и толщиной не менее 12 мм. При больших размерах шайб толщина их должна быть не менее 16 мм. При стальных опорных элементах шайбами являются включенные в их конструкцию пластины, сквозь которые пропускаются затяжки. 17 |
С наружной стороны пластин, под гайками затяжек, должны устанавливаться дополнительные шайбы размером не менее 150X150 мм. 5.13. При расчете опорных узлов сводов с затяжками следует учитывать изгибающий момент, возникающий вследствие смещения затяжки относительно пересечения осей свода и стены (рис. 27). В расчетном сечении стены 3—3, расположенном под затяжками, величина эксцентрицитета приложения нормальной си-М Нс. лы е0=— = — (где N — вертикальная опорная реакция свода и вес верхней части стены, расположенной выше расчетного сечения) должна быть не более 0,7 у, где у — расстояние от оси стены до ее наружной грани. Для |
Уо _ 0.7 yN di sin <р Н tg ? 2 tg <f соблюдения этого условия вынос опорных железобетонных или стальных элементов относительно оси стены а следует определять по формуле (13) Вынос пяты свода на участках между опорными элементами относительно оси стены определяется по формуле (14) sin f. а.~а — а — 4/q6q (Ь — 60) «2 Обозначения приведены на рис. 27. Прочность стены в расчетном сечении при внецентренном сжатии должна быть проверена по главе СНиП «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования». Примечание. Горизонтально направленное усилие, действующее на стены вследствие удлинения затяжек, при расчете стен не учитывается. 5.14 При отсутствии затяжек опоры, воспринимающие распор сводов (рис. 12), должны быть рассчитаны на внецентренное сжатие и на срез по горизонтальным неперевязанным швам кладки.Величина эксцентрицитета приложения „ М нормальной силые0= — ни в одном из сечений не должна превышать 0,7 у, где у — расстояние от оси сечения до наружной его грани. В расчетную площадь среза включается только площадь сжатой зоны Fc, определяемая пр« расчете на внецентренное сжатие. Предельная величина усилия, воспринимаемого при срезе, уменьшается путем умножения на коэффициент 0,8. 5.15 Сводчатые покрытия рассматриваются как жесткие опоры для стен или колонн при расстояниях между поперечными устойчивыми конструкциями, приведенных в главе СНиП «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования», для покрытий из железобетонных настилов. При больших расстояниях продольные стены и колонны рассчитываются как стойки рам, заделанные в грунт и шарнирно связанные сводчатыми покрытиями. В этом случае сводчатое покрытие является упругой опорой для стен и колонн. При расчете торцовых стен на ветровую нагрузку сводчатое покрытие рассматривают как неподвижную опору. |
6. УКАЗАНИЯ ПО ВОЗВЕДЕНИЮ СВОДОВ
6.1. К кладке сводов следует приступать не ранее 7 дней после окончания устройства их пят (верхних частей стен) при температуре на |
ружного воздуха выше 10° С. При температуре воздуха от 10 до 5° С этот срок увеличивается в 1,5 раза, а при температуре от 5 до 1°С — в |
2 раза. Кладку сводов с затяжками, в пятах которых установлены железобетонные или стальные опорные элементы (рис. 13), допускается начинать сразу же после окончания устройства их пят. 6.2. Кладку сводов выполняют по передвижной, инвентарной, сборно-разборной деревянной или металлодеревянной опалубке, служащей для кладки двух волн свода. Опалубка состоит из двух трехшарнирных деревянных или стальных арок с затяжками, соединенных между собой поперечными связями, обеспечивающими жесткость опалубки при ее передвижке и кладке сводов. Опалубка служит одновременно подмостями для работы каменщиков на всем пролете свода. Рабочие чертежи опалубки должны быть включены в состав проекта сводчатого покрытия. 6.3. Примерная конструкция деревянной опалубки для свода пролетом 21 м приведена на рис. 28, а вариант конструкции металлодеревянной опалубки для этого же пролета — на рис. 29. В этом варианте из одиночных уголков изготовлены только несущие трехшарнирные арки опалубки. Все остальные элементы изготовлены из дерева по такому же типу, как в деревянной опалубке. Использование металлических несущих арок значительно увеличивает оборачиваемость опалубки. Лотки из гнутых реек, расположенные по верхнему ряду поперечных связей, служат опалубкой для кладки граней взаимного примыкания смежных волн свода. По нижнему ряду поперечных связей укладывают сплошной дощатый щитовой настил, служащий подмостями для каменщиков. Деревянные или металлические затяжки опалубки располагают таким образом, чтобы они не мешали передвижке опалубки над установленными затяжками свода. Верхние и нижние элементы поперечных связей соединяют дощатыми подкосами и подвесками, образующими поперечные фермы жесткости (рис. 28, разрез по А—А). Жесткость опалубки должна быть обеспечена также диагональными связями из досок, расположенных в плоскости настила и затяжек, и вертикальными связями, прибитыми к подвескам, поддерживающим затяжку. Опалубку рассчитывают на нагрузку от веса кладки двух волн свода и собственного веса. При большой стреле подъема свода щиты верхнего пояса арок опалубки, образующие трехшарнирную арку, выполняют в виде решетчатых ферм с ломаным верхним поясом. Вследствие большого угла наклона нижнего пояса ферм подмости для каменщиков выполняют в виде площадок из щитов, уложенных |
по горизонтально расположенным раскосам несущих ферм (рис. 30). Отклонения размеров опалубки сводов от проектных не должны превышать: по стреле подъема в любой точке свода V200 величины подъема; по смещению опалубки от вертикальной плоскости в среднем сечении V200 стрелы подъема свода; по ширине волн свода — 10 мм. 6.4. Кладку волн свода производят по шаблонам, представляющим собой сегмент, изготовленный из досок толщиной 19 мм. Верхнюю поверхность шаблонов обшивают кровельной сталью по фанере (рис. 28 и 31). При кладке сводов из кирпича ширину шаблонов принимают равной 250 мм. При кладке сводов из камней ширина шаблонов увеличивается в соответствии с размерами камней. Шаблоны для кладки сводов устанавливают на клиньях и передвигают по гнутым доскам, прибитым к верхнему ряду поперечных связей параллельно лоткам. При кладке сводов с большой стрелой подъема на участках с крутыми уклонами шаблоны поддерживают противовесами (см. схему на рис. 30,а). Распор волн свода в поперечном направлении, возникающий в процессе кладки, передается на лотки из гнутых реек и воспринимается верхним рядом поперечных связей опалубки. После замыкания кладки волн в ключе свода и опускания опалубки они работают в направлении перекрываемого сводом пролета как арки криволинейного тонкостенного поперечного сечения, распор которых воспринимается стальными затяжками или другими элементами. Это дает возможность производить рас-палубливание законченных кладкой волн свода без постановки каких-либо креплений, обеспечивающих жесткость их поперечного сечения. 6.5. Опалубку обычно собирают на земле и поднимают в собранном виде. При опирании сводов на стены опалубку поддерживают двумя рядами стоек, расположенных вдоль внутренней грани стен с уложенными по ним обвязочными брусьями, по которым передвигают опалубку вдоль перекрываемого здания (рис. 32). Для экономии древесины стойки, поддерживающие опалубку, рекомендуется устанавливать лишь на небольшой длине перекрываемого здания и переставлять их по мере передвижки опалубки. В сельскохозяйственных постройках при небольшой высоте стен рекомендуется для поддержания опалубки применять передвижные рамы, примерная конструкция которых изобра- 19 |
УДК 624.074.3.012+69.023.6
Руководство по проектированию и возведению каменных сводов двоякой кривизны. М, Стройиздат, 1976. 32 с. (Центр, науч.-исслед. ин-т строит, конструкций
им. В. А. Кучеренко Госстроя СССР)
В Руководстве содержатся указания по проектированию и возведению каменных сводов двоякой кривизны.
Руководство предназначено для инженерно-технических работников проектных я строительных организаций.
Табл. 5. Ил. 38
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие……………… 3
1. Область применения……………. 3
2. Конструкция сводов…………….. 3
3. Применяемые материалы……………. 4
4. Проектирование сводов……………. 5
5. Расчет сводов………………12
6. Указания по возведению сводов………….. 18
7. Технико-экономические показатели………….27
Приложение L Примеры определения расчетных характеристик поперечного сечения волны свода двоякой кривизны …………. 28
30213—663
р -Инструкт.-нормат., 1—2 вып.—22—76 (Р) Стройиздат, 197®;
047(01)—76 W
Приложение 2. Пример расчета тонкостенного кирпичного свода двоякой кривизны……………….29
ЦНИИСК ИМ. В. А. КУЧЕРЕНКО
РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕДЕНИЮ КАМЕННЫХ СВОДОВ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ
Редакция инструктивно-нормативной литературы Зав. редакцией Г. А. Жигачева Редактор Л. Г. Вальян Мл. редактор Л. М. Климова Технический редактор И. В. Панова Корректоры Е. Н. Кудрявцева, Г. А. Кравченко
Сдано в набор 2/VII 1976 г. Подписано к печати 10/XII 1976 г. Т—20460
Формат 84Xl087i6 Д. л. Бумага типографская № 2 3,36 уел. печ. л. (уч.-изд. 3,45 л.)
Тираж 15. 000 экз. Изд. № XII—6531. Зак. № 1045 Цена 18 коп.
Стройиздат 103006, Москва, Каляевская, 23 а
Московская типография № 8 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Хохловский пер., 7. Тип. зак. 1045
ПРЕДИСЛОВИЕ
Для кладки сводов двоякой кривизны (предложенных канд. техн. наук А. И. Рабиновичем) используются местные строительные материалы (кирпич, бетонные камни из тяжелого, легкого или ячеистого бетонов, пиленые природные камни и т. п.), что наряду с хорошими технико-экономическими показателями этих сводов позволяет рекомендовать их к применению в строительстве в качестве покрытий производственных, складских, общественных, сельскохозяйственных и других зданий. В настоящем Руководстве, предназначенном для строителей — проектировщиков и производственников, содержатся необходимые данные по проектированию и возведению каменных сводов двоякой кривизны. |
При составлении Руководства учитывался опыт проектирования, строительства и эксплуатации зданий различного назначения с каменными сводчатыми покрытиями двоякой кривизны, а также результаты экспериментально-теоретических исследований несущей способности и жесткости этих сводов. Руководство составлено лабораторией прочности крупнопанельных и каменных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Госстроя СССР взамен ранее изданной «Инструкции по проектированию и возведению каменных сводов двоякой кривизны». М., Стройиздат, 1957 г. |
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Тонкостенные своды двоякой кривизны из кирпича или камней прямоугольной формы применяются в качестве покрытий производственных, складских, общественных, сельскохозяйственных и тому подобных зданий. 1.2. Своды двоякой кривизны с открытыми стальными затяжками относятся к группе несгораемых конструкций II степени огнестойкости. При отсутствии затяжек или при условии защиты их от действия высоких температур (обетонированием или другими способами) своды двоякой кривизны имеют I степень огнестойкости. 1.3. Своды двоякой кривизны допускаются к применению в зданиях с мостовыми кранами |
или легким подвесным оборудованием (см. п. 4.17), а также в помещениях с повышенной влажностью воздуха (см. пп. 3.2 и 4.18). 1.4. В сводах двоякой кривизны допускается устройство проемов для световых фонарей, вентиляционных труб, вытяжных шахт и др. (см. п. 4.16). 1.5. Своды двоякой кривизны допускается применять в сейсмических районах для покрытий одноэтажных зданий при расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов. При этом должны учи** тываться требования главы СНиП «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования», а также указания, приведенные в п. 4.19. |
2. КОНСТРУКЦИЯ СВОДОВ
2.1. Своды двоякой кривизны имеют волнообразную поверхность, обладающую большой жесткостью (рис. 1), что позволяет резко уменьшить их толщину и увеличить размеры перекрываемых пролетов по сравнению с массивными каменными сводчатыми покрытиями. 2.2. В зависимости от величины перекрываемого пролета, нагрузки и стрелы подъема свода в ключе кирпичные своды двоякой кривизны имеют толщину в lU кирпича (6,5 см) или в 72 кирпича (120 мм). При пролетах до 21 м толщина сводов обычно принимается равной 74 кирпича. Кирпичи в своде толщиной в 74 кирпича укладывают плашмя и располагают длинной стороной в направлении перекрываемого пролета здания. Перевязка кирпичей достигается смещением смежных рядов на XU кирпича (рис. 2). Кирпичи в своде толщиной в 7г кирпича укладывают на ребро и располагают длинной стороной в направлении, перпендикулярном к перекрываемому пролету здания (рис. 3). Вместо увеличения толщины кирпичных сводов до 7г кирпича площадь поперечного сечения сводов толщиной в 74 кирпича может |
быть увеличена заполнением пазух между волнами тяжелым бетоном марок 100—150 (своды комплексной конструкции), что повышает их несущую способность и величины перекрываемых пролетов. Высота заполнения принимается не более половины высоты волн (рис. 4). 2.3. Своды двоякой кривизны, выкладывав-* мые из камней, выполняют аналогично сводам толщиной в 74 кирпича. На рис. 5 показана перевязка смежных рядов кладки свода двоякой кривизны, выполненного из сплошных камней с размером 390Х 188X90 мм. При выполнении сводов из камней, изготовленных из легкого или автоклавного цементного ячеистого бетона, совмещающего несущие и теплоизоляционные функции, толщина сводов принимается в зависимости от требуемого термического сопротивления покрытия. Примечание. Камни, изготовленные из ячеистого бетона, не допускается применять для кладки сводов пролетом более 18 м. 2.4. Для лучшего заполнения швов верхнюю поверхность сводов толщиной в 74 кирпича в процессе кладки затирают раствором. При большей толщине сводов из кирпича или камней швы кладки дополнительно заливают 3 |
3.1. Для кладки сводов двоякой кривизны применяются обыкновенный глиняный кирпич (полнотелый или пустотелый), силикатный |
кирпич, сплошные камни из тяжелого или легкого бетона (керамзитобетона и т. п.), из автоклавного цементного ячеистого бетона
жидким раствором, при этом затирка раствором верхней поверхности свода не производится. Толщина швов кладки не должна превышать 10—12 мм. 2.5. Ширину волн сводов принимают в пределах от 2 до 2,5 м (обычно 2 м) при толщине сводов в lU кирпича и до 3 м при большей толщине. Высоту поперечного сечения волн сводов в зависимости от величины пролетов, нагрузки и стрелы подъема в ключе принимают от 72,5 до Vs ширины волны. С увеличением высоты поперечного сечения волн сводов возрастает жесткость их поперечного сечения. 2.6. Стрелу подъема сводов в ключе принимают в пределах от 7г до lh величины перекрываемого пролета в зависимости от назначения перекрываемого помещения, способов восприятия распора, архитектурных требований и других условий. Очертание сводов и поперечного сечения их волн принимают согласно п. 5.5.
3. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ4 |
(пено- или газобетона) или другие искусственные камни, а также пиленые природные камни прямоугольной формы. Кирпич и камни, применяемые для кладки сводов, должны удовлетворять требованиям ГОСТов или технических условий. Бетонные камни, применяемые для кладки сводов, изготовляют на тяжелых заполнителях (гравии или щебне) и на естественных или искусственных легких заполнителях (керамзит, пемза, доменный гранулированный шлак, агломерированный топливный шлак и т. п.). Применение бетонных камней, изготовленных на топливных шлаках от сжигания бурых и смешанных углей, не допускается. Кладку сводов ведут из целого кирпича или камней, приколка по месту допускается только в ключе свода при замыкании кладки каждой волны. 3.2. Для кладки сводов двоякой кривизны, перекрывающих помещения с повышенной влажностью воздуха (относительная влажность более 60%), не допускается применение: глиняного кирпича полусухого прессования, силикатного кирпича, шлакового и трепельно-го кирпича, камней из ячеистого бетона и из шлакобетона на котельных шлаках. 3.3. Материалы, применяемые для кладки сводов, должны иметь марки: |
а) по прочности: кирпич — не ниже 75, а при пролетах сводов более 18 м —не ниже 100; камни из тяжелого бетона — не ниже 100; камни из легкого бетона, а также природные камни — не ниже 50, камни из ячеистого бетона — не ниже 35; раствор — не ниже марки 50, а при пролетах сводов более 18 м — не ниже марки 75; б) по морозостойкости не ниже Мрз 15. Примечания: 1. Камни, изготовленные из ячеистого бетона, должны иметь марку по морозостойкости не ниже Мрз 25. 2. При пролетах сводов до 12 м допускается применение природных камней марки не ниже 25. При этом толщина сводов должна быть не менее 90 мм. 3.4. Кладку сводов надлежит вести на цементных растворах с введением пластифицируй ющих добавок (известь, глина и др.). Пяты сводов (верхние части стен) в пределах 6—7 рядов кладки ниже уровня примыкания свода следует выкладывать на растворе марки не ниже 50. Для кладки сводов и их пят следует применять растворы на обычном портландцементе. Применение шлакового и пуццоланового портландцементов, а также других видов цементов, медленно твердеющих при пониженных положительных температурах, для кладки сводов не допускается. |
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВОДОВ
4.1. Распор сводов может восприниматься: а) стальными затяжками; б) контрфорсами или поперечными стенами помещений, примыкающих с обеих .сторон к перекрываемому сводом пролету; в) фундаментами в случаях, когда пяты сводов расположены в уровне земли. Способ восприятия распора выбирают в за-висимости от назначения здания, от конструктивной схемы и других условий. 4.2. На рис. 6—9 изображены примерные схемы применения сводов двоякой кривизны для зданий различных типов и назначения. На рис. 6 показаны одно-, двух- и трехпролетные производственные здания. В зданиях этого типа распор сводов обычно воспринимается стальными затяжками. На рис. 7 показан свод двоякой кривизны в качестве покрытия двухэтажного производственного или гражданского здания. На рис. 8 показана схема применения сводов двоякой кривизны для перекрытия залов |
общественных зданий (кинозалов, клубов, выставочных павильонов и т. п.). Так как применение открытых затяжек в таких помещениях нежелательно, распор свода в этих случаях воспринимается поперечными стенами при* мыкающих к залу помещений (коридоров, фойе и т. п.). Для покрытия складов, зерно- и овощехранилищ, резервуаров и т. п., а также некоторых типов производственных помещений’целесообразно пяты сводчатых покрытий располагать в уровне земли (рис. 9), при этом распор свода передается на фундаменты или воспринимается затяжками, расположенными ниже уровня пола. Такое решение весьма экономично, так как оно позволяет значительно сократить расход материалов по сравнению со зданиями обычного типа, имеющими стены. На рис. 10 изображен внутренний вид помещения, перекрытого сводом, распор которого воспринимается стальными затяжками, а на рис. 11 показан свод двоякой кривизны, опи- 5 |
в
Рис. 8. Схема общественного здания, перекрываемого сводом двоякой кривизны |
Рис. 6. Схемы производственных зданий, перекрываемых сводами двоякой кривизны |
Рис. 7. Схема двухэтажного здания, перекрываемого сводом двоякой кривизны
а)
а—однопролетные; б—двухпролетные; в и г—трехпролетные /—поперечные фонари
1—поперечные стены через 4—6 м |
Рис. 9. Схема здания, перекрываемого сводом двоякой кривизны, опирающимся на фундаменты |
а—примерная схема устройства в своде проема для ворот /—цилиндрический свод; 2—армированная перемычка; 3— металлические затяжки
|
Рис. 10. Свод двоякой кривизны, распор которого воспринимается затяжками
Рис. II. Складское здание, перекрытое сводом двоякой
кривизны
Рис; 12. Опорный узел свода, распор которого воспринимается контрфорсами
1—кладка свода; 2—пароизоляция; 3—утеплитель; 4—цементная или асфальтовая стяжка; 5—рулонный ковер; 5—контрфорс; 7—забутка пазух
6
рающийся на фундаменты и примененный в качестве покрытия складского здания. Примечание. В сводах, опирающихся на фундаменты, допускается устройство проемов для ворот в пределах ширины одной или двух волн свода. При этом должна быть обеспечена передача усилий, действующих ■в ослабленных проемами волнах, на примыкающие к своду стены, окаймляющие проем. Примерная схема устройства в своде проема для ворот показана на рис. 9,а. 4.3. Пяты свода имеют наклонные поверхности, нормальные к оси свода в опорных узлах (рис. 12). Наклонные пяты образуются путем ступенчатой кладки кирпичей или камней и последующей затирки раствором в местах примыкания к ним свода. Ширина поверхности пяты должна обеспечить опирание свода во всех точках его поперечного сечения. В опорных узлах сводов следует устраивать выносные пяты, образующие карниз с внутренней стороны помещения. Выносные пяты повышают устойчивость опорных узлов при действии распора сводов. 4.4. При восприятии распора затяжками в опорных узлах под гранями примыкания смежных волн свода должны быть установлены на растворе железобетонные элементы из бетона марки не ниже 200, армированные конструктивной арматурой диаметром 6—8 мм, или стальные элементы из уголков, листовой и полосовой стали (рис. 13), позволяющие увеличить вынос пят до требуемых размеров (п. 5.13). Сквозь эти элементы пропускают концы затяжек. При стальных элементах отверстия для затяжек образуются раздвижкой кирпичей в тычковом ряду кладки. Во избежание сдвига пяты свода по горизонтальным растворным швам, расположенным выше затяжек, в железобетонных элементах устраивают выступ прямоугольного сечения. При стальных элементах сдвигу пяты препятствуют вертикальные уголки. В пятах сводов, расположенных над промежуточными опорами двухпролетных или многопролетных зданий, устанавливают парные железобетонные или стальные элементы (рис. 14), В этом случае концы затяжек с шайбами и гайками, закрепленными сваркой, пропускают сквозь опорные элементы до их установки и соединяют с затяжками при помощи стяжных муфт. Примечание. Размеры железобетонных и стальных элементов должны быть кратны высоте и ширине рядов кирпичной или каменной кладки. Ширина железобетонных элементов в направлении вдоль стены при кирпичной кладке принимается равной: 510 мм при ширине волн 2 м и 640—770 мм при ширине волн 2,5 и 3 м. Ширина стальных элементов соответственно 530, 660 и 790 мм. 4.5. Затяжки изготовляют, как правило, из круглой арматурной стали класса A-I или из |
арматурной стали периодического профиля классов А-Н или А-Ш и располагают под гранями примыкания смежных волн свода (рис. 13). Стальные опорные элементы, а также шайбы изготовляют из прокатной стали класса С38/23. Затяжки пропускают через отверстия в выступах опорных железобетонных элементов или в пластинах стальных элементов и закрепляют шайбами толщиной не менее 12 мм, установленными на цементном растворе, гайками и контргайками. Примечание. При отсутствии для затяжек стали требуемого диаметра, а также при ширине волн сводов более 2 м допускаются парные затяжки, располагаемые симметрично относительно граней примыкания смежных волн свода. При этом в опорных железобетонных или стальных элементах должно быть предусмотрено устройство двух отверстий для затяжек или должны быть установлены парные опорные элементы. 4.6. Затяжки состоят из нескольких звеньев, длину которых определяют в зависимости от пролета свода и имеющегося в наличии металла (рис. 15). Звенья затяжек, выполняемые из круглых стержней или стержней периодического профиля, шарнирно скрепляют между собой при помощи приваренных к ним петель, изготовляемых из предварительно разогретой круглой стали класса A-I, что облегчает транспортирование и установку затяжек. Крайние звенья затяжек (длиной 1,2—1,5 м), ослабленные нарезкой для гаек или стяжных муфт, следует изготовлять из круглой стали класса A-I большего диаметра. Натяжение затяжек в однопролетных зданиях производят путем завертывания гаек с наружной стороны стен, а в многопролетных зданиях при помощи стяжных муфт, расположенных у промежуточных опор сводов (см. рис. 14). Примечание. Сварку элементов затяжек, выполненных из стали класса A-I, производят электродами типа Э-42. При сварке петель затяжек (сталь класса A-I) со звеньями, изготовленными из стали периодического профиля классов А-П или А-Ш, применяют электроды типа Э-42А. 4.7. При пролете сводов более 18 м затяжки поддерживают двумя подвесками из круглой стали диаметром 10—12 мм, прикрепленными к петлям в стыках затяжек и располагаемыми примерно в третях пролета (рис. 15, г). В случаях, когда затяжки предохраняют от действия высоких температур путем их обетониро-вания или другими способами, при которых значительно повышается собственный вес затяжек, число подвесок следует увеличить, в этом случае подвески устанавливают также и в сводах с пролетами до 18 м. 7 |
8
по рас -. чту *
Рис. 13. Конструкция опорных узлов сводов, распор ко |
торых воспринимается затяжками
а—железобетонный опорный элемент; б—стальной опорный элемент; 1—рулонный ковер; 2—цементная или асфальтовая стяжка; 3—утеплитель; 4—пароизоляция; 5—кладка свода; 6— затяжка; 7—железобетонный элемент; 8—стальной элемент иэ уголков 75X75 или 63X63 мм; 5—забутка пазух; 10—паз для затяжки; И—отверстие для затяжки; 12—конструктивная арматура; 13—подъемные петли; 14—пластина, 6=10—12 мм; 15—полосовая сталь, 6 = 5—6 мм; 16—полоска толя или рубероида, перекрывающая паз
Рис. 14. Опорный узел свода над промежуточными
опорами
1—железобетонные или стальные элементы с установленным» заранее концами затяжек; 2—стяжная муфта
no 2-2 |
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
J |
4.8. Крайние волны сводов вплотную примыкают к торцовым стенам и соединяются сними анкерами из круглой стали диаметром 6—8 мм, расположенными в швах кладки (рис. 16). Расстояние между анкерами должно быть не более 3 м.
4.9. В тех случаях, когда элементы, воспринимающие распор сводов, расположены реже, чем грани примыкания смежных волн (через две или три волны), например при восприятии распора поперечными стенами примыкающих помещений, в пятах сводов должны быть расположены железобетонные пояса, воспринимающие распор сводов на участках между поперечными стенами.
Рис. 16. Примыкание свода к торцовой стене /—анкер 0 6—8 мм; 2—цементный раствор |
Ф
з ссе^Гёёэ:
Рис. 15. Затяжка свода a—затяжка; б—деталь стыка затяжка; в—конец затяжки у промежуточных опор многопролетных зданий; г—подвеска /—утолщенный конец затяжки; 2—звено затяжки; 3—петли; 4—стяжная муфта: 5—подвеска S3 10—12 мм; 6—отверстие дла подвески оставляется при кладке свода: 7—шайба, 6-5—6 мм; 3—квадратная шайба, б> 12 мм; 9—сварка |
4.10. При наличии затяжек наружные стены и промежуточные опоры (в многопролетных зданиях) воспринимают вертикальную реак* цию сводов. Наружные каменные стены из кирпича или камней выполняют такой же конструкции, как и при других типах покрытий; допускается также каркасная конструкция стен: железобетонный, кирпичный или каменный каркас с заполнением.
Промежуточные опоры сводов выполняют в виде сплошных стен или колонн.
По колоннам в продольном направлении должна быть устроена кирпичная или каменная аркада (при колоннах из кирпича или камней) или уложен железобетонный прогон, воспринимающие вертикальную реакцию сво» дов на участке между колоннами. При устройстве аркады распор арок на промежуточных колоннах взаимно погашается, а в крайних пролетах аркады воспринимается каменной кладкой или металлическими затяжками (рис. 17).
В последнем случае крайние пролеты с за» тяжками образуют жесткие рамы с криволинейным ригелем, воспринимающие действие одностороннего распора от смежных арок.
4.11. Температурные швы в сводах двоякой кривизны и в их пятах устраивать не требуется. При наличии температурных швов в стенах над ними в пятах сводов следует проклады-
9
1
А — горизонтальное смещение опоры у пяты свода (см) при Я=1 кгс.
Для сводов, очерченных по цепной линии и по дуге окружности, величины опорных реакций принимают как для сводов параболического очертания.
2
Пример определения расчетных характеристик поперечного сечения волны свода комплексной конструкции приведен в приложении 1.
Согласитесь, очень элегантно в интерьере или в оформлении территории участка смотрятся арочные конструкции. Их широко применяют при кладке печей и каминов, уличных комплексов барбекю, при оформлении проходов между комнатами, при строительстве заборов, беседок и других сооружений. Но качественно выложить арку – задача весьма непростая, требующая немалой сноровки и обязательной выверки каждого производимого действия.
Чтобы арка не получилась непрочной или перекошенной, необходимо строго контролировать ее размерные параметры. Определиться с некоторыми из них – проблем особых нет: например, ширина проема легко промеряется или задается заранее, высоту свода обычно выбирают, исходя из дизайнерской задумки или доступности свободного места. Но как точно определить радиус той дуги, что будет задавать нижний свод арки? Нет никаких проблем, если арка полуциркульная, то есть составляет ровно половину окружности – ее радиус в этом случае равен половине ширины проема. А как быть с лучковой?
Цены на кирпич
кирпич
Предлагаем не искать геометрические формулы в интернете, а применить размещенный в данной публикации калькулятор расчета радиуса лучковой арки. Несколько пояснений будут даны ниже.
Калькулятор расчета радиуса лучковой арки
Перейти к расчётам
Пояснения по проведению расчета
Для возведения арки обычно заранее готовят шаблон – так называемое кружало. Чтобы оно в точности соответствовало необходимой «геометрии», без знания радиуса дуги, образующей свод арки, никак не обойтись. Кроме того, необходимо, чтобы линии швов между кирпичами, создающими арочный свод, сходились точно в одной точке – в центре той окружности, частью которой является дуга. Для этого в этом центре забивают гвоздь, к нему привязывают нитку, и по ней выверяют правильность направления каждого шва кладки. Но чтобы безошибочно наметить этот центр, опять же не обойтись без значения радиуса.
Итак, обычно в распоряжении мастера имеются две «стартовых» величины:
L – так называемая длина арки, то есть расстояние между ее крайними точками по горизонтали. Обычно это будет ширина дверного проема или, например, ширина каминного топочного окна.
Н – высота арки, то есть расстояние по вертикали от горизонтальной линии (хорды), соединяющей ее крайние нижние точки, и самой верхней точкой свода.
Существует геометрическая зависимость, по которой, основываясь на этих двух величинах, можно точно рассчитать и радиус дуги, задающей нижний свод арки (R). Эта формула заложена в предлагаемый калькулятор.
Необходимо всего лишь последовательно указать на слайдерах значения длины и высоты арки – и программа сразу даст ответ с точностью до миллиметра.
Внимание – исходные данные указываются также в миллиметрах.
Сложно ли построить камин для дома самостоятельно?
Безусловно, это задача повышенного уровня сложности, но если есть навыки в выполнении качественной кирпичной кладки, то почему бы не попробовать? Возьмите, например, несложную схему-порядовку, которая приведена в статье нашего портала, посвященной выбору и строительству дровяных каминов для дома.