Предварительно напряженных

Первые исследования свободных колебаний оболочек двойной кривизны с несимметричной структурой пакета, основанные на теории пологих оболочек, были выполнены, по-видимому, МакЭл-маном и Кноеллом [185], а также Ойлером-и Димом [209], которые рассмотрели предварительно напряженные бочкообразные, цилиндрические, гиперболические и сферические оболочки.

В отличие от идеально пластических систем, в которых начальные напряжения совершенно не влияют на максимальную нагрузку, определенную при условии, что на любом из структурных уровней не происходит заметных геометрических изменений, эти напряжения, вероятно, играют значительную роль в хрупких однородных и во многих составных материалах. Следовательно, в композитах стоит создавать искусственно высокие сжимающие начальные напряжения на поверхностях стекловолокон или частиц, изготавливать предварительно напряженные железобетонные армированные балки, задавать начальную систему растягивающих сил в работающих на сжатие элементах статически неопределимых ферм. Также следует предусматривать меры для придания композиту способности к торможению трещин, особенно вблизи поверхности раздела.

В работе то .развитию и укреплению индустриальной базы энергетического строительства особое внимание должно быть уделено повышению качества и степени заводской готовности изделий, а также увеличению выпуска прогрессивных конструкций, обеспечивающих повышение производительности труда и сокращение материалоемкости строительства. К таким конструкциям и изделиям относятся быстромонтируемые здания, сантехка-бины и облегченные перегородки индустриальных типов, включая цементостружечные, для объектов производственного назначения; облегченные металлоконструкции и металлоконструкции «а высокопрочных болтах с использованием высокопрочных сталей и широкополосных балок, «предварительно-напряженные панели перекрытий с подрезкой на опоре, профилированный полиэтилен для гидроизоляции, щитовый паркет, объемно-блочные электротехнические устройства для подстанций, ГРЭС и АЭС.

деревянных и иных элементов повышенной жесткости включают стержни, арки и сквозные системы, которые воспринимают основную долю внешней нагрузки. Принципы проектирования химически стойких композиционных конструкций сводятся к следующим: элементы повышенной жесткости из иных материалов устанавливают в местах возникновения максимальных главных напряжений и по направлению их действия. По направлению действия главных растягивающих напряжений устанавливают элементы с напрягаемой арматурой, расположенной в продольном направлении, а по направлению действия главных сжимающих напряжений — элементы, предварительно напряженные в поперечном направлении;

Здесь могут применяться малые простые машины местного производства, не использующие таких специальных и дорогих материалов, как особые сорта стали или предварительно напряженные стекловидные пластмассы для изготовления роторов.

В последние годы в строительстве и машиностроении применяют предварительно напряженные конструкции. По семилетнему плану развития народного хозяйства намечено, в частности, резко расширить применение предварительно напряженного железобетона.

класса A-IIt с Шагом 20 см. Между собой панели соединены посредством выпусков арматуры и замоноличивания швов. На участках, прилегающих к диафрагме, панели соединялись дополнительно сваркой выпусков арматуры. Верхним поясом диафрагм 12-метрового пролета служат усиленные ребра крайних панелей сечением 12X30 см, армированные двумя плоскими каркасами из арматуры диаметром 14 мм класса A-III. Затяжки этих диафрагм изготавливаются отдельно и представляют собой железобетонные предварительно напряженные элементы сечением 12 X Х20 см с упорами по концам для верхнего пояса. Армируются затяжки тремя 7-проволочными прядями № 15. 18-метровые арки-диафрагмы выполняются предварительно напряженными. Верхний пояс арок очерчен по дуге круга радиуса 23,4 м и имеет прямоугольное сечение размером 12X40 см с консолями длиной 10 см по обеим сторонам для установки плит оболочек. Армирован верхний пояс двумя плоскими сварными каркасами, арматурные выпуски поперечных стержней которых используются для связи с бетоном замоноличивания стыка. Для этой же цели предусмотрены выпуски арматуры из панелей. Поверхности элементов, обращенные в сторону стыка, имеют углубления, заполняя которые бетон замоноличивания образует шпонки. Нижний пояс арки с размерами сечения 20x30 см армируется десятью 7-проволочными прядями № 15, а также четырьмя ненапрягаемыми стержнями диаметром 8 мм из арматуры класса A-III. Подвески 18-метровой арки выполнены железобетонным сечением 12Х Х7 см. Для восприятия нагрузки от подвесных кран-балок (сосредоточенная сила до 135 кН) в подвесках установлен стержень диаметром 22 мм из арматуры A-III с анкерами в виде стальных листов по концам; кроме того, каждая подвеска армируется плоским сварным каркасом. Покрытие рассчитано на равномерно распределенную нагрузку, равную 5900 Н/м2. Приведенная толщина бетона оболочки на 1 м2 покрытия составляет 7,7 см, расход стали —96,3 Н.

Контурными диафрагмами являются железобетонные предварительно напряженные безргскосные цельные фермы. Верхний пояс 18-метровой фермы имеет тавровое сечение с полками внизу н с петлевыми выпусками арматуры на его верхней грани. Оболочка с фермой соединяется омоноличиванием выпусков арматуры из панелей и из верхнего пояса диафрагмы. Верхний пояс 24-метровой фермы имеет прямоугольное сечение и выполняется без выпусков арматуры. Соединение оболочки с этой диафрагмой осуществляется приваркой выпусков арматуры диаметром 20 мм из среднего килевого ребра к закладным деталям верхнего пояса фермы и укладкой арматурных стержней диаметром 10 мм в швах между плитами, примыкающими с двух сторон к диафрагме, к верхнему поясу стержни крепятся при помощи анкера.

Предварительно напряженные контурные фермы (длиной 18, 24, 30 м) выполняются с раскосами. Для передачи на них с оболочки усилий сдвига фермы имеют концевые упоры. Покрытие во взаимно перпендикулярных направлениях спроектировано как многоволновое. Проектом предусматривается тангенциально подвижное сопряжение оболочки с верхним поясом контурной фермы. Технико-экономические показатели этих конструкций приведены в табл. 2.1. Существенное отличие этого проекта от рассмотренных выше состоит в выполнении зоны сопряжения двух оболочек. В центре промежуточной диафрагмы смежные оболочки не имеют жесткого соединения между собой. Ребра панелей у промежуточной диафрагмы соединены между собой и образуют контурный криволинейный брус оболочки, который «свободно» лежит на верхнем поясе фермы в середине ее пролета и упирается в уступы, имеющиеся в ее приопорной зоне. При такой конструкции соединения ячеек покрытия исчезают усилия растяжения между смежными оболочками, действующие у средней зоны промежуточной диафрагмы в перпендикулярном к ней направлении. Однако при этом в зоне «скользящего» опирания оболочки на контур в панелях возрастут положительные краевые моменты, увеличатся усилия растяжения в нижних поясах контурных диафрагм и увеличатся главные сжимающие и растягивающие усилия в углах оболочки. Такое соединение элементов покрытия менее целесообразно в случае приложений к диафрагмам значительных сосредоточенных сил.

Ширина верхней опорной полки тавра равна 40 см. Соединение плит между собой и с балками осуществлялось сваркой закладных деталей и обетонированием петлеобразных выпусков арматуры из плит и балок. Для восприятия усилий сдвига боковые поверхности плиты и верхняя поверхность балки имели шпонки. Контурные диафрагмы — предварительно напряженные железобетонные брусья, шарнирно опертые на качающиеся колонны, рас-

Павильон тяжелого машиностроения выставки в Белграде (СФРЮ) 48x70 9,0 — — Контурные элементы и углы покрытия предварительно напряженные

В ненапряженных конструкциях применяют стали обыкновенного качества, так как сталь не испытывает больших напряжений (СтЗ, Ст5), а в предварительно напряженных конструкциях — среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали в горячекатаном состоянии, а также упрочненные термической обработкой.

Арматурную сталь классов A-I, A-II и A-III применяют для ненапряженных конструкций, а арматурную сталь более высоких классов — для предварительно напряженных конструкций.

Из рассмотренного следует, что прессовое соединение относится к группе неразъемных и предварительно напряженных. Разборка соединения затруднена, связана с применением специальных приспособлений и сопровождается повреждением посадочных поверхностей. Однако в зависимости от натяга и технологии сборки могут быть получены соединения, сохраняющие свою работоспособность при повторных сборках.

Для изготовления ненапряженной арматуры периодического профиля применяют стали 18Г2С, 10ГТ, 38ХС, 25Г2С, а для предварительно напряженных конструкций сталь 23Х2Г2Т.

Освоено производство предварительно напряженных балок. В полку, противоположную действию нагрузки (рис. 270, д), закатывают стержни из высокопрочной проволоки, предварительно йапряженные механически или термически (нагревом). Такие балки можно без нарушения пред-натяга резать на куски произвольной длины.

Большой практический интерес представляют задачи устойчивости предварительно напряженных стержневых элементов конструкций. На рис. 3.3 тонкой линией показан прямолинейный стержень, который был нагружен силой Р (следящей или «мертвой»), а затем шарнирно закреплен. После этого стержень был нагружен распределенной нагрузкой q (следящей или «мертвой»); при расчете таких конструкций требуется определить критическую нагрузку q, при которой стержень может потерять устойчивость. Штриховыми линиями на рис. 3.3 показаны (качественно) возможные равновесные формы осевой линии стержня после потери устойчивости.

Особую специфику имеет расчет на прочность предварительно напряженных конструкций (см.рис. 2.1. , п.п. 2). Это вызвано тем, что кольцевые усилия воспринимаются оболочкой совместно с обмоткой, а продольные усилия — только оболочкой. В связи с этим двухосность нагру-жения стенки предварительно напряженной оболочки варьируется в зависимости от параметров навиваемого бандажа (толщины обмотки и усилия натяжения). Для рассматриваемого случая в /69/ получены формулы для определения напряжений в стенке оболочки

Используя данные соотношения (2.12), можно по известным параметрам навиваемого бандажа оценить величину максимального (раз-рчтиающего) давления для предварительно напряженных оболочковых конструкций.

Эффективность метода предварительной напряженности конструкции путем бандажирования гибким элементом зависит от рационального выбора конструктивно-геометрических параметров бандажа (толщины обмотки /?0. величины предварительного натяжения проволоки или ленты о" и т.п.), назначение которых определяется, как правило, исходя из заданного уровня работоспособности конструкций. В настоящее время разработано несколько типов резервуаров и аппаратов высокого давления предварительно напряженных обмоткой. МИСИ совместно с ГИАП на стадии опытного проектирования данных конструкций разработаны практические рекомендации для изготовления предварительно напряженных конструкций из сталей класса 70/60. Следует отметить, что данные рекомендации, а также основы расчетов бандажированных конструкций, описанные в работах /70, 119 — 124/. ограничиваются классом бесшовных либо однородных конструкций. В то же время практика изготовления сварных конструкций из сталей класса 70/60 свиде-

В этом случае расчет конструктивно-геометрических и силовых параметров бандажа и несушей способности предварительно напряженных оболочковых конструкций должен базироваться на оценке прочности их сварных соединений с учетом фактора механической неоднородности. Отметим, что навивка бандажа на наружную поверхность конструкций приводит не только к усилению стенки конструкции, но и изменяет показатель нагруженности стенки п = (У21 <3\ от его значений п = 0,5 (для линейной части корпуса конструкций) до п - 1. В связи с этим, в первую очередь необходимо определить связь показателя двухосности нагружения стенки оболочки п с параметрами навиваемого бандажа. Следует отметить, что на практике используются три основных типа

Таким образом, как следует из полученного соотношения (3.97), несущая способность предварительно напряженных оболочковых конст-