Мембранные конструкции зданий и сооружений Справочник

Tags: конструктивные элементы несущие конструкции
ISBN: 5-274-01729-0
Similar
Лёгкие металлические конструкции зданий и сооружений
Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*)
Металлические конструкции. Стальные конструкции зданий и сооружений. Том 2
Алюминиевые конструкции. Справочное пособие
Text
                    Центральный
научно-исследовательский институт
строительных конструкций нм. В.А. Кучеренко

Мембранные
конструкции
зданий
и сооружений

Справочное
пособие

В двух частях

4.1

Под общей редакцией

В.И. Трофимова и П.Г. Еремеева

Москва
Стройиздат
1990
УДК 624.074-415 (035.5)

Мембранные конструкции зданий и сооружении: Справ,
пособие: В 2 ч.: Ч. 1 / Под общ. ред. В.И. Трофимова и
П.Г. Еремеева; ЦНИИ строительных конструкций им.
В.А. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1990. — 248 с.: ил. —
ISBN 5-274-01729-0

В части 1 приведены положения по проектированию строительных
конструкций с использованием мембран, номенклатура мембранных
конструкций, материалов, сведения по изготовлению и монтажу,
конструированию пролетных конструкций и опорного контура.

Для инженерно-технических работников строительных и проект-
ных организаций.

Табл. 26, ил- 78, список лит.: всего 111 назв.

Печатается по решению секции ’’Металлические конструкции”
научно-технического совета ЦНИИСК нм. В.А. Кучеренко

Редактор - ДИ. Круглова

Справочное издание

МЕМБРАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ. Ч. 1

Андреева Г.Н., Гольденберг Л.И., Демыгина С.Н. и др.

Технический редактор Р.Я. Лаврентьева

Корректор Л.А- Егорова

Операторы Лв. Марина, В.В. Провоторова

Н/К

Подписано в печать 10.04.90 Формат 60x88 1/16 Бумага
офсетная	Печать офсетная	Усл. печ. л. 15,5

Усл. кр.-отт. 15,88 Уч. изд. л- 14,59 Тираж 5000 экз.
Изд. № ХХ-3463	Заказ №2116	Цена 75 коп.

Заказное

Стройиздат. 101442 Москва, Каляевская, 23а

Московская типография № 9 НПО "Всесоюзная книжная палата”
Государственного комитета СССР по печати

109033, Москва, Волочаевская ул., 40

3305000000 - 348
М ------------------——• Зак.

047(01) -90

ISBN 5-274-01729-0 (Ч. 1)
ISBN 5-274-01306-6

© Центральный научно-исследова-
тельский институт строительных кон-
струкций им. В- А. Кучеренко, 1990.
ПРЕДИСЛОВИЕ

Технический прогресс выдвигает перед строителями требования,
без выполнения которых немыслим дальнейший рост капитального
строительства. Основные из них - снижение стоимости строительных
конструкций, трудоемкости изготовления н монтажа, уменьшение рас-
хода материалов. Этим требованиям успешно удовлетворяют простран-
ственные металлические конструкции, одним из эффективных типов ко-
торых являются висячие тонколистовые системы, позволяющие созда-
вать конструкции с высокими технико-экономическими показателями.

Мембранные системы представляют. собой пространственную кон-
струкцию из тонкого металлического листа, закрепленного на контуре.
Как известно, металлический лист н качестве несущей конструкции пок-
рытия был впервые использован русским инженером В.Г. Шуховым еще
в 1896 г. Хотя с тех пор было построено немало сооружений с мембран-
ными покрытиями, применение их носило эпизодический характер. Тем
не менее уже с 1970-х годов достижения в области строительной механи-
ки, строительных материалов, технологии возведения зданий и сооруже-
ний, создали предпосылки для широкого применения тонколистовых
конструкций. Так, в Москве возведены одни нз крупнейших в мире олим-
пийские сооружения с мембранными покрытиями пролетом до 200 м.
В Ленинграде построен универсальный спортивный зал диаметром 160 м,
перекрытый тонколистовой оболочкой. Мембранные покрытия пролетом
около 60 м применены во Дворце спорта во Фрунзе и в плавательном
бассейне в Харькове. Построены сооружения с тонколистовыми металли-
ческими покрытиями меньших пролетов. С использованием мембранного
покрытия выполнена реконструкция действующего цеха на зводе ’’Комп-
рессор” в Москве.

Мембранные покрытия применяются не только при сооружении уни-
кальных сооружений (крытых стадионов, выставочных павильонов), но
и при возведении зданий массового строительства; киноконцертных
и спортивных залов универсального типа, больших магазинов, рынков.
Они могут использоваться в промышленных зданиях без подвесного кра-
нового оборудования, с мостовыми кранами или напольным транспор-
том, в складских помещениях, гаражах, ангарах, резервуарах, отстойни-
ках и т.д. Мембранные системы могут быть также широко использованы
в ограждающих конструкциях стен, кровель, подвесных потолков. Об-
ластью применения мембран являются и специальные сооружения различ-
ного назначения.

Для широкого внедрения мембранных конструкций в практику
строительства возникла необходимость выпуска справочного пособия
по их проектированию, отвечающего требованиям современного уровня
строительства. Предлагаемое издание (в двух частях) разработано в
ЦНИИСК нм. В.А. Кучеренко Госстроя СССР при участии ряда научно-ис-
следовательских институтов и отдельных специалистов на основе послед-
них экспериментально-теоретических исследований мембранных систем,
опыта их проектирования и строительства.
Над справочным пособием работали:

пп. 1, 2, 4, 5 - д-р техн, наук проф. В.И, Трофимов, в том числе пп. 2.1 —
2.3 ~ д-р техн, наук- П.Д Одесский, пп. 5.13 - 5.19 - кавд. техн, наук
П.Г. Еремеев (ЦНИИСК);

п. 3 — канд. техн, наук П.Г. Еремеев, в том числе пп. 3.44 - 3.54 -
канд. техн, наук Б.Б. Заикин и ннж. С.Н. Демыгина (МНИИТЭП); пп.
3.55—3.63 — Д-р техн, наук, М.И. Повалиев и ннж. Г.Н, Андреева (ЦНИИ-
промзданий);

п. 6 - канд. техн, наук П.Г. Еремеев (ЦНИИСК);

п. 7 - д-р техн, наук, проф. В.И, Трофимов (ЦНИИСК), в том чио

7,14 ~ канД- техн, наук М.Д. Филлнппов (КВЦ Минжилкомхо-

7Л5 “ 7,23 “ канл техи наук ВБ- Никулин (ЦНИИСК), пп.
7-24 - 7.28 - д-р техи, наук, проф. В.В. Трофимович н канд. техн, наук
В.А. Иваненко (КИСИ);

п.	8 - д-р техн, наук, проф. В.И, Трофимов (ЦНИИСК), в том числе
пл. 8.4 - 8.14 — канд. техи, наук А.Б.Арончик(АрмНИИСА), пп. 8.15 -
8.38 - кавд. техн, наук Л.И. Голвденберг (ЦНИИСК), пп. 8.39 - 8.75 -
кандидаты техн, наук Е.Ю. Давыдов и H.JI. Нестеренко (БелПИ);

п.	9 — кавд. техн, наук П.Г. Еремеев (ЦНИИСК). При составлении
пп. 9.18 — 9.22 использованы материалы кавд. техн, наук В.В. Ленского
(ЛФЦИПК);

п.	10 - канд. техн, наук М.А. Иванов и ннж, А.А. Филякин
(НИИЖБ);

п.	11 - кавд. техн, наук П.Г, Еремеев (ЦНИИСК). При составлении
пп. 11.23 - 11.34 использованы материалы кавд. техн, наук В.Б. Присяж-
ного (МФХПИ);

п.	12 - д-р техи. наук, проф. В.И. Трофимов (ЦНИИСК), в том числе
пп. 12.2 - 12.30 - кавд. техн, наук А.М. Ларионов (ЦНИИСК), пп.
12.31 — 12.50— канд. техн, наук Е.Ю, Давыдов (БелПИ);

п.	13, пп. 13.1 - 13.4 - кавд. техн, наук О.А. Курбатов и ннж.
В.Л. Постников (ЛенЗНИИЭП), пп. 13,5 - 13.19 - Д-р архитектуры
В.Г. Штолько (КневЗНИИЭП), пп. 13.20-13.27 - кавд. техн, наук»
В.Б. Мнкулин и ннж. Шаталова Е.П. (ЦНИИСК) ;

п. 14. - д-р техн, наук В.И. Трофимов (ЦНИИСК), в том числе
пп. 14.3 - 14.5 - кавд. техн, наук ИЛ. Ружанский (ЦНИИпроектсталь-
конструкция), пп. 14.16 — 14.33 — канд. техн, наук В.Б. Микулин
(ЦНИИСК), кавд. техн, наук Г.Г. Михайлов, инж, Г.С. Платов,
ннж. Л.В. Красненькова (ВИЛС), пп. 14.36-14.49 - кавд. техн, наук
А.А. Бунякин (ЦНИИСК);
п. 15 - пп. 15.1 - 15.13 - канд. техн. наук А.Я. Прицкер (Укрнии-
проектстальконструкция), пп. 15.14 — 15.22 — канд. техн, наук Л.Н. Лубо
н инж. В.Л. Постников (ЛенЗНИИЭП), пп. 15-23 — 15-30 — канд. техн,
наук Ю.М. Сазанович (Укрниипроектстальконструкция);

п. 16 - д-р техн, наук, проф. В.И. Трофимов, канд. техн, наук
Б.Е. Киселев н ннж. Л.Б. Кацнельсон (ЦНИИСК). При составлении
п. 16.14 использованы материалы канд. техн, наук Ф.Ф. Тамплона (УПИ);

п. 17 — канд. техн, наук И.Н. Лебедич. М.Л. Гринберг (Укрниипро-
ектстальконструкция);

п. 18 - д-р техн, наук, проф. В.И. Трофимов, в том числе пп. 18.1 -
18.16 — канд. техн, наук Б.Е. Киселев и ннж. Л.Б. Кацнельсон, пп. 18.17 ~
18.21 — канд. техн, наук П.И. Гольденберг (ЦНИИСК), пп. 18.32 -
18.37 — канд. техн, наук В.И. Гордин (Гипроцаетмет);

п. 19 - пп. 19.1 - 19.6, 19.43 - 19,47 - кандидаты техн, наук
Н.А. Попов, В.П. Брикса, пп. 19.7 - 19.32 — канд. техн, наук Л.С. Ки-
лимник, 19.33 - 19,42, 19,48 — 19.50 - д-р техн, наук, проф. В.А. Иво-
нич, 19.51 - 19.60 - канд. техн, наук В.Н. Сорокин (ЦНИИСК);

п. 20 — канд. техн, наук Д.В. Ладыженский н ннж. И-В. Роменский
(МакИСИ), в том числе пп. 20.37 — 20.44 — канд. физ.-мат. наук
В.М. Картвелишвили (ЦНИИСК).

Прия. 1 — инж. Л.С Розенберг (ЦНИИСК); пр ил. 2 — канд. техн,
наук Л.И. Гольденберг (ЦНИИСК).

При составлении справочного пособия были использованы мате-
риалы институтов: ЛенЗНИИЭП, ЦНИИпроекстальконструкция
нм. Н.П. Мельникова, Ленпромсгройпроект, Укрниипроектсталькон-
струкция, КиевЗНИИЭП, ВНИПИпромстальконструкция, ЦНИИПром-
з даний, Глав АП У Москвы, Союзспортпроект, Союзкурортпрокт,
НИИЖБ н других организаций.

Работа осуществлялась под общей редакцией заслуженного деяте-
ля науки н техники РСФСР, д-ра техн, наук, проф. В.И. Трофимова н
канд. техн, наук П.Г. Еремеева. В подготовке рукописи к печати при-
нимал участие канд. техн, наук А. А. Фадеев (ЦНИИСК).

Замечания и предложения просьба направяять по адресу: 109428,
Москва, 2 л Институтская ул., д. 6.
1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1.	Предлагаемое справочное пособие предназначено для
специалистов, проектирующих металлические мембранные (тон-
колистовые) конструкции зданий и. сооружений промышлен-
ного, гражданского н сельскохозяйственного назначения.

1.2.	Выбор типа конструкции и материалов при проектиро-
вании мембранных систем следует производить исходя из техни-
ко-экономической целесообразности применения проектных ре-
шений в конкретных условиях строительства (с оценкой по
приведенным затратам) в соответствии с требованиями норма-
тивных документов по проектированию и строительству, а так-
же ’’Технических правил по экономному расходованию основ-
ных строительных материалов” (ТП 101—81*).

1.3.	При выборе н разработке проектных решений необхо-
димо добиваться снижения материалоемкости, трудоемкости,
сметной стоимости строительства, эксплуатационных расходов,
массы несущих и ограждающих конструкций. В проектных ре-
шениях следует стремиться наиболее полным образом исполь-
зовать эффективные строительные материалы и конструкции.

1.4.	При проектировании зданий н сооружений с примене-
нием мембранных конструкции должны быть предусмотрены
мероприятия по обеспечению прочности, жесткости и устойчи-
вости всей системы, а также отдельных элементов и их соеди-
нений как в условиях эксплуатации, так и при транспортировке
и монтаже.

При этом должно быть комплексно решено: очертание кон-
струкции в плане; форма поверхности мембраны; способ стаби-
лизации пролетной конструкции; рациональное воспринятие
распора с мембраны; гидротеплоизоляция ограждений; водоот-
вод с покрытия; устройство различных проходок, фонарных
и других проемов и отверстий.

1.5.	Основными элементами мембранных систем являются
тонколистовая пролетная конструкция — собственно мембрана,
испытывающая в большинстве случаев двухосное напряженное
состояние, и опорный контур, воспринимающий усилия от про-
летной конструкции. Пролетная конструкция может быть под-
креплена системой элементов, используемых для монтажа обо-
лочки, ее стабилизации, устройства подвесного потолка, уста-
новки технологического оборудования и т.п.

1.6.	По конструктивным особенностям мембранные систе-
мы разделяются на: мембранные сплошные оболочки; ленточ-
ные покрытия; двухпоясные комбинированные тонколистовые
покрытия; большепролетные блоки покрытий с мембранными
обшивками; тонколистовые складчатые своды; мембранные,
сплошные и ленточные ограждающие конструкции; панели пок-
рытий с тонколистовыми обшивками; специальные сооружения
с применением мембран.
1.7.	Мембранные оболочки выполняются из отдельных тон-
колистовых полотнищ, объединяемых на монтаже в сплошную
пространственную систему [98]. Ими можно перекрывать
здания с разнообразным очертанием’в плане — треугольным,
квадратным, прямоугольным, круглым, овальным, эллипти-
ческим и т.д. Мембранные оболочки могут иметь различную
форму поверхности покрытия (рис. 1.1):

поверхность нулевой гауссовой кривизны — цилиндричес-
кие и конические оболочки;

поверхность положительной гауссовой кривизны — оболоч-
ки сферические, в ваде эллиптического параболоида, очерченные
по поверхности вращения с вертикальной осью;

поверхность отрицательной гауссовой кривизны — седло-
видные, в том числе в виде гиперболического параболоида,
шатровые;

составную поверхность, в виде комбинации оболочек с оди-
наковой или различной геометрией поверхности (рис. 1.2).

1.8.	Ленточные покрытия (из переплетенных лент и двух-
слойные седловидные) монтируются из отдельных не соединя-
емых одна с другой лент. По статической схеме ленточные пок-
рытия приближаются к вантовым системам.

Покрытия из переплетенных лент имеют провисающую по-
верхность положительной гауссовой кривизны и предназначены
для зданий с круглым или овальным очертанием в плане [104].
Покрытия из переплетенных лент с подкрепляющей системой
имеют провисающую составную поверхность и ггоедназначены
для зданий с многоугольным очертанием в плане (треугольник,
прямоугольник и т.д.) [92]. Двухслойные ленточные покрытия
имеют седловидную форму поверхности н предназначены для зда-
ний с Прямоугольным, овальным или более сложным очерта-
нием в плане [103].

1.9.	К двухпоясным покрытиям относятся комбинирован-
ные системы, у которых один или два пояса пролетной конст-
рукции выполнены в виде мембраны [56]. Пояса объединяют-
ся один с другим распорками или решеткой. Форма поверхности
мембран может быть выпуклой или вогнутой.

1.10.	Большепролетные блоки покрытий состоят из прост-
ранственного стержневого каркаса, включающего продольные
фермы, объединенные системой прогонов и вертикальных свя-
зей, а также верхнюю и нижнюю тонколистовые обшивки [66,
100].

1.11.	Складчатые своды собираются из унифицированных
тонколистовых лоткообразных ромбических или прямоуголь-
ных элементов, перегнутых по диагонали [100]. К конструк-
циям этого типа относятся трансформирующиеся (раздвижные)
своды [100]. Трансформация достигается раздвижкой спакети-
рованных складок с образованием складчатых сводов.
Рис. 1.1. Форма поверхности отдельно стоящих мембранных покры-
тий

а, г — нулевой гауссовой кривизны; б, в — положительной гауссовой
кривизны; д—и — отрицательной гауссовой кривизны

1.12.	Тонколистовые обшивки из объединяемых на монтаже
в сплошную мембрану рулонных полотнищ располагаются по
нижним поясам стержневых систем (структуры, перекрестные
и параллельные фермы) и. включаются в их работу, выполняя
при этом роль подвесных потолков. Мембранная сплошная об-
шивка может располагаться и по верхним поясам стержневых
систем, образуя кровлю.

Ограждающие ленточные мембранные конструкции подвес-
ных потолков, кровель и стен выполняются из отдельных ру-
лонных лент, не объединенных на монтаже одна с другой (по-
листовая сборка). Цепные усилия с лент передаются на основной
каркас здания [100].

1.13.	Тонколистовые конструкции рекомендуется приме-
нять в специальных сооружениях различного назначения - зер-
нохранилищах, градирнях, резервуарах, водонапорных башнях,
экранах и т.п. Мембраны в этих системах включаются в работу
Рис. 1.2. Форма поверхности составных мембранных покрытий
а, г. е, ж, з — отрицательной гауссовой кривизны; б, в, д —
нулевой гауссовой кривизны

основных конструкций и используются в качестве ограждаю-
щих конструкций [100].

1.14.	Мембранные системы на прямоугольном плане реко-
мендуется применять при замене конструкций покрытий рекон-
струируемых промышленных здании [65].

2.	МАТЕРИАЛЫ, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ КОНСТРУКЦИЙ

2.1.	Для изготовления пролетной конструкции мембранных
систем применяются стали углеродистые, низколегированные,
в особых случаях нержавеющие стали и алюминиевые сплавы,
выпускаемые в виде листов или рулонов.
Выбор материала определяется конкретными условиями
эксплуатации мембранных конструкции, технологии их изго-
товления н монтажа, экономической целесообразности. При
этом рекомендуются:

сталь марки ВСтЗпс, поставляемая в листах и рулонах тол-
щиной до 6 мм по ГОСТ 380-71*, ГОСТ 16523—74*, а также по
ТУ 14-1-3579-83;

низколегированная сталь марки 09Г2С и атмосферостонкая
сталь марки 10ХНДП, поставляемые в листах и рулонах толщи-
ной до 4 мм по ГОСТ 17066—80* и в листах толщиной свыше
4 мм по ГОСТ 19282-73*;

низколегированная сталь марки 16Г2АФ, поставляемая
в рулонах толщиной свыше 5 мм по ТУ 14-1-1762—76.

Расчетные сопротивления листовой стали толщиной 4 мм
и выше принимаются согласно СНиП П-23-81* табл. 51. При
толщине листа менее 4 мм расчетные сопротивления стали
рекомендуется назначать как для проката толщиной 4 мм.

2.2.	Допускается для пролетной конструкции мембранных
систем применять поставляемый в рулонах алюминиевый лист
толщиной 1 — 3 мм системы Ak-Mg марки АМг2Н2 (ГОСТ
21631-76*, ГОСТ 13726-78*) расчетным сопротивлением
145 МПа (см. табл.’5 СНиП 2.03.06-85).

2.3.	В зданиях с агрессивной средой допускается применять
нержавеющие стали: марки 08X18Т1 толщиной до 2 мм и марки
12Х18Н1ОТ толщиной до 4 мм, поставляемые в листах н рулонах
по ГОСТ 5582-75*.

2.4.	Для пролетной конструкции мембранных систем исполь-
зуются полотнища, сворачиваемые в рулоны. Длина полотнища
принимается равной всему пролету или для оболочек с круглым
и овальным планом, имеющих центральное кольцо, — половине
пролета. Ширина полотнища принимается не более 12 м и ограни-
чивается габаритами и массой рулона, а также производственны- I
ми возможностями заводагизготовителя. При назначении ширины
полотнища для мембранных оболочек необходимо учитывать i
кривизну Поверхности покрытия.

2.5.	Рулонные полотнища толщиной 3 мм и выше выполняют-
ся в заводских условиях из отдельных листов размером 1,5x6 м,
свариваемых один с другим встык на специальных высокомеха-
низированных установках. Изготовление полотнищ толщиной
менее 3 мм следует предусматривать из рулонных лент, поставля-
емых металлургической промышленностью и соединяемых одна
с другой сваркой в построечных условиях.

2.6.	При изготовлении рулонных заготовок-полотниц следует
соблюдать требования СНиП III-18-7 5 ’’Правила производства
и приемки работ. Металлические конструкции ”, а также следую-
щие дополнительные требования:

а)	допускаемые отклонения от проектных линейных разме-
рой полотнища: по ширине —* 10 мм, по стрелке саблевидности
(отклонение продольной оси ± 1/3000, где 1—длина полотнища);

б)	высота выпучин (хлопунов) на поверхности полотнища
не должна превышать 0,006h, где h — расстояние между противо-
положными краями выпучин; допускается h < 1500 мм;

в)	сварку заводских стыков следует предусматривать автома-
тическую двухстороннюю с контролем мест пересечения швов и
участков швов с признаками дефектов проникающими излуче-
ниями;

г)	при выполнении монтажных соединений отдельных по-
лотнищ на высокопрочных болтах стыковые швы у кромок
рулона зачищаются заподлицо с листом, а сами кромки обрабаты-
ваются согласно требованиям СНиП М-18-75.

2.7.	Ленточные покрытия и ограждающие мембранные кон-
струкции (подвесные потолки, стены) выполняются из рулонных
лент, поставляемых металлургической промышленностью. Кроме
требований стандартов рулонные ленты должны отвечать следу-
ющим дополнительным требованиям: ленты должны поставляться
с обрезными кромками; стрелка саблевидности рулона не должна
превышать * 1/3000, где1— длина рулона.

2.8.	Опорный контур мембранных покрытий рекомендуется
проектировать из сборного или сборно-монолитного железобето-
на. Возможно применение монолитного железобетона. Ввиду того,
что опорный контур в основном работает на внецентренное сжатие
с малыми эксцентриситетами, рекомендуется применение бетона
класса (не ниже В20) и продольной арматуры класса АШ. В неко-
торых случаях при соответствующем технико-экономическом
обосновании в качестве материала опорного контура мембранных
покрытий допускается применение металлопроката массовых
видов.

2.9.	Для изготовления ваит подкрепляющей системы мем-
бранных покрытий рекомендуется применять стальные канаты
согласно п. 2.8 СНиП .11-23-81* или горячекатаную арматурную
сталь с учетом рекомендаций [64].

2.10.	Дополнительные указания по применяемым материалам
для мембранных конструкций некоторых типов приведены в
соответствующих пунктах этого Справочного пособия.

3.	ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ

ПРОЛЕТНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

3.1.	Толщина мембраны определяется расчетом, увеличение
ее для продления срока службы конструкции допускается лишь
в случае невозможности защиты от коррозии и должно быть обо-
сновано соответствующим технико-экономическим расчетом.

3.2.	Очертание плана и форма поверхности мембранных обо-
лочек должны быть взаимоувязаны и назначаться с учетом архи-
тектурно-технологических и производственных требований. Их
выбор рекомендуется производить на основании технико-эконо-
мического анализа с учетом расхода материалов, возможности
технологичного изготовления конструкций и их монтажа, аэро-
динамики покрытий, строительной высоты, вопросов водоотво-
да.

3.3.	По способу формообразования мембранные оболочки
разделяются на покрытия с первоначально заданной стрелой
провиса и первоначально плоские.

3.4.	Покрытия с заданной стрелой провиса в большинстве
случаев собираются навесным способом на предварительно
смонтированной системе вспомогательных элементов (’’пос-
тель”) из отдельных полотнищ с последующим их вэаимообъе-
динением в пространственную мембранную систему. Геометрия
элементов постели определяет начальную форму поверхности
мембранной оболочки и должна соответствовать проектной.

В случае если элементы постели обладают малой изгибной
жесткостью, то их очертание получается расчетом с учетом подат-
ливости контура висячей системы, состоящей из монтажных эле-
ментов, на воздействие нагрузок, прикладываемых к покрытию
до объединения отдельных полотнищ в сплошную оболочку —
собственного веса элементов постели, полотнищ мембраны и
т.д. Нагрузка от собственного веса подвесных потолков, обслу-
живающих мостиков и технологического оборудования учиты-
вается, если их монтаж осуществляется одновременно с монта-
жом постели.

Расчетные длины элементов постели определяются из расчета
гибкой нити с учетом ее упругих деформаций и податливости
контура мембранной системы. Начальная форма поверхности
оболочки может быть задана изгибной жесткостью элементов
постели или использованием предварительно напряженных ван-
товых ферм.

3.5.	Первоначальные плоские мембранные покрытия, соби-
раемые на спланированной площадке или подмостьях, после
подъема или раскружаливания провисают под действием собст-
венного веса. Форма образующейся при этом поверхности и стре-
ла провиса покрытия зависят от следующих факторов:

избыточной площади поверхности мембраны, возникающей
из-за сварочных деформаций; начальных погибей, оставшихся
после правки листов или рулонов; остаточных деформаций,
которые возникают в результате сворачивания и разворачива-
ния рулона и т.п.;

податливости опорного контура;

упругих деформаций мембраны.

Рекомендуется начальную стрелу провеса первоначально
плоских мембран принимать равной не менее 1/60 меньшей
стороны или диаметра покрытия.

3.6.	Пролетную конструкцию мембранных покрытий реко-
мендуется выполнять из полотнищ максимальной площади
(с учетом условий изготовления, перевозки и монтажа), постав-
ляемых на монтажную площадку в рулонах. Полотнища ре-
комендуется располагать в направлении действия максимальных
усилий в покрытии.

3.7.	При существенной неравномерности распределения
цепных усилий в пролетной конструкции для снижения расхода
металла и обеспечения равнопрочности мембраны допускается
местное усиление пролетной конструкции увеличением толщины
листа или постановкой дополнительных листов, крепящихся
по всей их площади к основному полотнищу соединениями,
которые обеспечивают их совместную работу. Листы усиления
рекомендуется выполнять прямоугольными с закругленными
углами. Зазор между основным полотнищем и листами усиле-
ния по их периметру должен быть изолирован для предотвра-
щения щелевой коррозии. Толщина листов усиления не должна
превышать толщину основного листа.

3,8.	В пролетную конструкцию мембранных покрытий в
большинстве случаев включаются элементы подкрепления,
служащие в период монтажа постелью, на которую укладыва-
ются полотнища мембраны. Элементы постели состоят из
направляющих и поперечных связей.

Направляющие связи располагаются вдоль мембранных по-
лотнищ с шагом, равным их ширине. При ширине полотнищ
более 6 м направляющие связи рекомендуется устанавливать
с шагом, равным половине ширины мембранного полотнища.
Шаг направляющих необходимо увязывать с шагом колонн и
размерами сборных элементов опорного контура. Поперечные
элементы постели рекомендуется устанавливать с шагом 3—6 м.
При монтаже покрытия на подмостях или внизу на спланиро-
ванной площадке элементы постели не требуются.

3.9.	Направляющие связи рекомендуется выполнять: длиной
на пролет из стальной полосы, гнутых, прокатных или сварных
элементов (тавр, двутавр, два швелера), легких висячих ферм
с верхней горизонтальной полкой шириной 300—500 мм. Узлы
крепления направляющих к контуру должны обеспечивать воз;
можность выверки геометрии постели. Для этого на одном из
концов направляющих связей рекомендуется устанавливать
хвостовик, подтяжкой которого к упорам на контуре обеспе-
чивается регулировка длины направляющих во время монтажа
(рис. 3.1, 3.2). Другой конец направляющих, которые не обла-
дают большой изгибной жесткостью, крепится к контуру жестко
(рис. 3.3). Изгибно-жесткие направляющие элементы постели
рекомендуется крепить к опорному контуру шарнирно, чтобы
избежать возникновения в контуре дополнительных крутя-
щих моментов, а в ребре — дополнительных изгибающих уси-
лий (рис. 3.4).
Рис. 3.1. Узел крепления анкерных стержней к контуру

1 — контур; 2 — анкерный стержень элемента ’’постели”; 3 —
опорный столик для крепления мембраны; 4 — стальная гильза;

5 - упор

3.10.	Поперечные элементы постели рекомендуется выпол-
нять из гнутых или прокатных профилей, подбираемых расче-
том иа нагрузку от собственного веса полотнища мембраны.
Максимальный прогиб поперечного элемента не должен превы-
шать 1/200 его пролета. Рекомендуется крепление поперечных
элементов к направляющим конструировать таким образом,
чтобы обеспечить их работу по неразрезной схеме (рис. 3.5).
Допускается поперечные элементы с мембраной не соединять.

3.11.	На время проведения монтажных работ жесткость
элементов постели при необходимости рекомендуется обеспе-
чивать одним из следующих способов:

вследствие собственной изгибной жесткости — направляю-
щие выполняются из прокатных или сварных элементов, вися-
чих ферм;
Рис. 3.2. Регулируемый узел
крепления направляющих
элементов постели к контуру
1 — направляющий элемент
"постели”; 2 - хвостовик;:
3 - упор (снимается после
приварки направляющего эле-
мента к столику); 4 - кон-
тур; 5 — опорный столик;

6 - опорный СТОЛИК для
крепления мембраны

предварительным напряжением элементов постели (в обо-
лочках отрицательной гауссовой кривизны) — направляющие
выполняются из полосы, тавра, прокатных элементов;

предварительным напряжением вантовых ферм, верхние
пояса которых являются одновременно направляющими эле-
ментами;

временными оттяжками, заанкеренными в смонтированных
конструкциях или специальных фундаментах.

3.12.	Площадь сечения направляющих рекомендуется вклю-
чать в работу пролетной конструкции при расчетах на эксплуа-
тационную нагрузку. Для этого необходимо обеспечить сов-
местность работы мембраны и направляющих надлежащим сое-
динением их между собой и с опорным контуром.

3.13.	Мембранные полотнища рекомендуется соединять
между собой и с опорным контуром внахлестку на сварке (не-
прерывным угловым швом, точечной сваркой проплавлением)
или высокопрочных болтах. При выполнении стыков односто-


Рис. 3.3. Узел жесткого крепле-
ния направляющих элементов
постели к контуру

1 — направляющий элемент
постели; 2 — контур; 3 — опор-
ный столик; 4 — опорный сто-
лик для крепления мембраны

Рис. 3.4. Узел шарнирного креп-
ления изгибно-жесткого направ-
ляющего элемента постели к кон-
ргру

1 — мембрана; 2 — контур; 3 —
анкеры; 4 — опорный столик
для крепления мембраны; 5 —
шарнир; 6 — направляющей эле-
мент постели
Рис. 3.5. Уз ел сопряжения элементов постели

1 — поперечный элемент постели; 2 — накладка; 3 —
направляющий элемент постели; 4 — монтажный болт

ронним сварным угловым швом обязательна конструктивная
постановка сварных точэк проплавлением или высокопроч-
ных болтов (рис. 3.6). При наличии монтажной постели соеди-
нение отдельных полотнищ рекомендуется осуществлять на
направяющих с нахлесткой кромок полотнищ.

3.14.	Конструктивное решение узла присоединения мем-
браны к бортовому элементу (п. 3-38) должно обеспечивать
надежную передачу значительных цепных (нормальных и каса-
тельных) усилий с пролетной конструкции на опорный кон-
тур. Присоединение мембраны к бортовому элементу контура
рекомендуется выполнять непрерывным с использованием
опорного столика.

3.15.	Ленточные покрытия рекомендуется крепить к опор-
ному контуру’ прижимным способом,' прн котором лист зажи-
маемся высокопрочными болтами между двумя плоскими
стальными элементами. Один из прижймиых элементов, обыч-
но Нижний, может являться частью контура (опорный столик),
а второй — накладной. Нижний элемент рекомендуется выпол-
нять из отдельных полос шириной 100—150 мм и длиной, равной
ширине ленты, 1—1,5 м, к которым прйварены анкеры, соеди-
ненные с опорным контуром. Угол наклона анкеров рекомен-
дуется назначать исходя нз положения 'мембранной оболочки
при максимальной нагрузке на покрытие. Диаметр анкеров
(d) принимается не более 20 мм, а свободная длина между
захватом н гранью контура не менее 12d. Верхний прижимной
элемент рекомендуется выполнять нз( фасонного профиля
(утолок, швеллер).

3.16.	Соприкасающиеся поверхности 'стальных прижимных
Рис. 3.6. Узлы сопряжения полотнищ мембраны

а — без постели; б — р постелью, внахлестку полотнищ мембраны; в —
постелью, внахлестку на направляющих элементах; 1 - мембрана; 2
направляющие элементы постели; 3 — болты или сварные точки' 4
сварка	’

элементов и алюминиевых лент необходимо изолировать для
предотвращения электрохимической коррозии. Рекомендуется
поверхности прижимных элементов покрывать фрикционио-
изоляционной пленкой (ФИЛ), которая одновременно служит
для повышения коэффициента трения. ФИП должна обладать
высокой прочностью и жес-гкостью, обеспечивая передачу усилий
с мембраны на контур, и технологичностью. Рекомендуется
применять составы на основе эпоксидных смол, отверждаемых
алифатическими аминами. В составы могут входить также раз-
бавитель и наполнитель корундовая крошка или кварцевый
песок с размерами зерна 0,6—0,8 мм. Расчет соединения можно
проводить как соединения на высокопрочных болтах.

3.17.	В предварительно напряженных алюминиевых мем-
бранных конструкциях узлы крепления мембраны к контуру
рекомендуется проектировать согласно пп. 3.15, 3.16. Соедине-
ние прижимных планов;: с опорным контуром следует осущест-
влять через натяжные устройства, необходимые для предвари-
тельного натяжения лен;!, подтяжкой муфт или гаек.

3,18.	Незначительней собственный вес мембранных конст-
рукций, их пренебрежимо малая изгибная жесткость определяют
необходимость стабилизации таких систем.

Деформативность тонколистовых покрытий в большой мере
зависит от формы их поверхности. В цилиндрических оболочках
с незакрепленными криволинейными кромками и провисающих
оболочках положительной гауссовой кривизны, если собствен-
ный вес покрытия оказывается меньше величины ветрового от-
соса, стабилизация предотвращает потерю общей устойчивости
оболочки, ее ’’выхлоп” в сторону, противоположную провису.
С этой точки зрения предпочтительны оболочки отрицательной
гауссовой кривизны, которые не могут вывернуться при дейст-
вии ветрового отсоса, так как в них одно из главных напряже-
ний является всегда растягивающим. В большинстве случаев
стабилизация уменьшает повышенную деформативность мемб-
ранных систем при неравномерном нагружении, которая может
привести к расстройству кровли и невозможности нормальной
эксплуатации здания; обеспечивает надежную работу покрытий
на динамические воздействия, в частности ветровые. В некото-
рых случаях стабилизация необходима для предотвращения
местной потерн устойчивости тонкого листа.

Стабилизация тонколистовых ограждающих конструкций
позволяет максимально использовать их в совместной работе
с обрамляющими элементами основного каркаса, повышает
их жесткость и улучшает эксплуатационные качества.

3.19.	Стабилизация тонколистовых покрытий осуществля-
ется одним из следующих способов — увеличением собствен-
ного веса покрытия введением в конструкцию элементов,
обладающих изгибной жесткостью, или предварительным нап-
ряжением (растяжением).

3.20.	Стабилизация покрытия вследствие увеличения собст-
венного веса достигается применением утеплителей t повышен-
ной плотностью, укладкой цементной илн бетонной стяжки,
использованием специальных балластных пригрузов, подвеской
постоянного технологического оборудования (рис. 3.7). Этот
способ обеспечивает растягивающие напряжения в мембране
даже прн ветровом отсосе, уменьшает долю неравномерных
временных нагрузок. В то же время указанный способ приво-
дит к увеличению нагрузок на само покрытие и на нижележащие
конструкции. Однако в большинстве случаев оказывается, что
применяемые в настоящее время традиционные конструкции
кровель совместно с мембраной обеспечивают требуемый для
стабилизации вес покрытия.

3.21.	Стабилизирующие изгибно-жесткие элементы рекомен-
дуется располагать вдоль линий главных кривизн поверхности
оболочек в одном или двух взаимно ортогональных направле-
ниях.

Стабилизирующие элементы, расположение которых в пла-
не должно быть увязано с шириной тонколистовых полотнищ
н шагом наружных колонн, рекомендуется использовать в ка-
честве постели для монтажа мембраны. Они выполняются метал-
лическими из сплошных прокатных или сварных элементов или
в виде висячих ферм (рис. 3.7, б).
Рис. 3.7. Стабилизация покрытий

а — пригруэом; б — с использованием изгибно-жесгких элементов;

1 — мембрана; 2 — пригруз; 3 — кольцевой кран; 4 — основные (про-
дольные или радиальные) ребра; 5 — вспомогательные (поперечные
или кольцевые) ребра

3.22.	Предварительное напряжение мембран осуществляется
различными способами в зависимости от формы поверхности
покрытия:

притягиванием мембраны к контуру с помощью натяжных
устройств или изменением положения опорного контура (обо-
лочки отрицательной гауссовой кривизны, плоские обшивки)
(рис. 3.8, а, б);

натяжением нижнего пояса, элементов решетки или оття-
жек вантовых ферм, включенных в пролетную конструкцию
(оболочки нулевой и положительной гауссовой кривизны)
(рис. 3.8, в, д, ё);

притягиванием концов поперечных элементов постели к
основанию (цилиндрические оболочки) (рис. 3.8, г).

3.23.	Необходимая для стабилизации масса покрытия,
изгибная жесткость ребер, значения предварительного натя-
жения определяются расчетом на нормативные временные
нагрузки в зависимости от назначения стабилизации, а также
пролета, геометрии поверхности покрытия и нагрузок. Способ
стабилизации следует выбирать на основе технико-экономичес-
Рис. 3.9. Узел усиления от-
верстий в мембране

1 — мембрана; 2 — лист
усиления

лизирующие вантры; 3 — центральный пригруз; 4 — оттяжка
Рис. 3.10. Узлы крепления
подвесок к мембране
а — к элементам постели;
б к мембране; 1 — мем-
брана; 2 — поперечный эле-
мент постели; 3 - распре-
делительная шайба; 4 —
подвеска

б)

3

кого обоснования с учетом архитектурно-технологических
требований и возможности упрощения изготовления и монтажа.

3.24.	В пролетной конструкции мембранных систем воз-
можно устройство проемов для установки зенитных фонарей,
пропуска коммуникаций й т.п. Проемы рекомендуется разме-
щать в местах, удаленных от опорных контуров. Проемы необ-
ходимо обрамлять листом, расположенным в плоскости мембра-
ны, и имеющим площадь поперечного сечения не менее полови-
ны площади ослабления мембраны (рис. 3.9).

При больших размерах проемов в мембране в них рекомен-
дуется постановка растяжек, воспринимающих совместно с
листами окаймления расчетные усилия в оболочке. Допускается
устройство круглых, овальных или многоугольных проемов с
закруглениями углов радиусом не менее 200 мм.

3.25.	Крепление технологического оборудования к мембран-
ному покрытию следует осуществлять на гибких подвесках.
При наличии элементов постели подвески крепят к этим элемен-
там (рис. 3.10, а). Возможно крепление подвесок непосредствен-
но к мембране с использованием распределительных шайб (рис.
3.10, б), диаметр и толщина которых подбираются в зависимос-
ти от нагрузки на подвеску.
Провисающая форма поверхности мембранных оболочек
в большинстве случаев предопределяет внутренний водоотвод
с покрытия. Для этого в наиболее низкой части покрытия необ-
ходимо предусматривать установку водосточных воронок
(п. 3.63) н труб для отвода дождевых и талых вод.

ОПОРНЫЙ КОНТУР

3.26.	Различают замкнутый контур, который воспринимает
горизонтальные составляющие цепных усилий на уровне покры-
тия и на нижележащие конструкции передает в основном верти-
кальные усилия, и размокнутый опорный контур, при котором
усилия с пролетной части покрытия передаются непосредственно
на нижележащие конструкции (колонны, рамы, пилоны, конст-
рукции трибун, боковых пристроек).

Ввиду пологости пролетной конструкции величина распора
весьма значительна, поэтому большое значение имеет рациональ-
ное конструирование опорного контура, материалоемкость
н трудоемкость изготовления которого занимают значительный
удельный вес в общих показателях, определяющих экономич-
ность покрытия.

Рекомендуется применять замкнутый опорный контур.
Использование размокнутого контура может быть оправда-
но лишь при наличии конструкций трибун, боковых пристроек
и т.п., способных без существенных дополнительных затрат вос-
принимать значительные горизонтальные составляющие усилий.
Если опорный контур выполнен в виде наклонных плоских арок
или ломаных балок, не лежащих в одной плоскости, он оказы-
вается внешне распорным. Распоры эти рекомендуется воспри-
нимать затяжками, применение контрфорсов менее рациональ-
но.

3.27.	Форма опорного контура определяется лининей пересе-
чения поверхности покрытия с поверхностью стенового огражде-
ния. Его ось может быть очерчена плоской или пространствен-
ной кривой или состоять из отрезков прямых, плоских н прост-
ранственных кривых. Криволинейный опорный контур может
быть заменен полигональным для упрощения изготовления
его элементов.

В конструкцию круглых в плане покрытий кроме наружно-
го опорного контура входит и внутренний опорный коитур-коль-
цо. Наружный опорный контур может лежать на сплошном ос-
новании, образованном стенами, или на отдельных колоннах.

3.28.	В общем случае опорный контур воспринимает сжатие
с изгибом в одной или двух плоскостях. Кроме того, в опорном
контуре могут возникать крутящие моменты. Прн проектиро-
вании необходимо стремиться к тому, чтобы опорный контур
был внешне безраспорным и малоизгибным.
I Напряженно-деформированное состояние неплоского (деп-
| лакированного) опорного контура, опертого на стены или часто
1 расположенные колонны и имеющего, как правило, относитель-
, но небольшое отклонение от плоскости, можно принимать эк-
вивалентным работе плоского опорного контура.

3.29.	Поперечное сечение опорного контура определяется
I расчетом покрытия с учетом его податливости. Уменьшение
| изгибной жесткости в горизонтальной плоскости контура при-
। водит к снижению в нем изгибающих моментов как в горизон-
। тапьной, так и в вертикальной плоскостях в результате пере-
. распределения цепных усилий в пролетной части конструкции.

В связи с этим поперечное сечение опорного контура можно при
1 необходимости развивать в вертикальном направлении при соот-
I ношении сторон прямоугольного сечения до 1/3. При этом сле-
| дует учитывать, что в период монтажа покрытия, когда опорное
। кольцо не связано по всему периметру сплошной мембраной,
। в контуре могут возникнуть изгибающие моменты, превышаю-
щие по величине моменты от эксплуатационных нагрузок.

Связь опорного контура с пролетной конструкцией мем-

1 бранных оболочек на круглом и овальном планах исключает
возможность потери им устойчивости в плоскости покрытия.
В оболочках с прямоугольным планом опорный контур при его
малой изгибной жесткости может потерять устойчивость, что
было вявлено экспериментальными исследованиями. Минималь-
ные значения жесткости опорного контура прямоугольных
систем, при которых не требуется проверка его устойчивости,
приведены в соответствующих пунктах пособия.

Податливость опорного контура мембранных конструкций
характеризуется относительными параметрами ”п” и :

г (EI)k

и =--------; к=----------,	(3.1)

Eta3 Eta

где и (ЕА) _ изгибная (в горизонтальной плоскости) и продоль-
ная жесткости контура; Е, t — модуль упругости и толщина мембраны;
а — характерный размер плана оболочки.

330.	Высота сечения опорного контура принимается при опи-
рании на сплошное основание — по конструктивным соображе-
ниям, а при опирании на отдельно стоящие опоры — из расчета.
В последнем случае следует учитывать, что кручение контура
вызывает в нем дополнительные изгибающие моменты в верти-
кальной плоскости.

3.31.	Форма поперечного сечения железобетонного опорного
контура может быть разнообразной: прямоугольно-сплошной
или пустотелой, тавровой,, двутавровой, трапециевидной, круг-
лой и тд. (рис. 3.11).

Для облегчения сборных железобетонных элементов опор-
ного контура последние выполняют корытообразным профилем
Рис. 3.11. Железобетонный опорный контур

а — сборный или монолитный элемент; б — сборно-моно-
литный элемент; в — сборный элемент; г — трубобетонный
элемент; д — монолитный элемент в металлической опалубке

с последующим заполнением полости монолитным бетоном
с установкой продольной арматуры и замкнутых хомутов
(рис. 3.11, б). Возможны решения, когда опорный контур
бетонируется в металлической опалубке (рис. 3.11, д).

3.32.	Железобетонные сборные н сборно-монолитные эле-
менты опорного контура рекомендуется проектировать из
унифицированных элементов, монтируемых с применением
укрупнительной сборки. Членение сборных элементов необхо-
димо увязывать с шагом опор. Размеры элементов: длина — бо-
лее 12 м, ширина (высота) — более 3,2 м, масса — более 15 т
(учитывая условия перевозки, изготовления и монтажа) —
должны быть специально обоснованы.

3.33.	Несущая способность сборных элементов опорного
контура должна удовлетворять требованиям расчета, форма
и размеры — требованиям технологии их изготовления, пере-
возки и монтажа. Допускается применение крупноразмерных
элементов опорного контура, изготавливаемых на строительной
площадке, во всех случаях, когда это экономически целесооб-
разно.

3.34.	Стыки сборных элементов опорного контура должны
быть проверены расчетом и сконструированы так, чтобы они
могли надежно передавать от одного элемента к другому усилия,
возникающие в соединении при монтаже и в процессе эксплуата-
ции.

Соединение арматуры в стыках рекомендуется осущест-
влять сваркой стержней между собой или с перепуском концов
стержней согласно требованиям п. 16 СНиП 2.03.01—84.

3.35.	Металлическую опалубку монолитного железобетон-
ного опорного контура или корытообразные сборные железо-
бетонные элементы рассчитывают иа усилия от массы уложен-
ного бетона и монтажных нагрузок с учетом их последующей
работы в качестве элемента составного сечения на эксплуата-
ционные нагрузки. Поверхности, соприкасающиеся с монолит-
ным бетоном, и выпуски арматуры должны обеспечивать сов-
местную работу указанных элементов и монолитного бетона.

3.36.	В отдельно стойщих покрытиях, опертых по периметру
на сплошные стены или часто расположенные колонны, в случае
если опорный контур работает в основном на сжатие, его можно
выполнять из трубобетоиа [36, 87]. Стальную трубу рекоменду-
ется заполнять бетоном класса не ниже В20 с обязательным
контролем полноты наполнения бетоном всего сечения. В случае
необходимости трубобетонный опорный контур можно дополни-
тельно армировать. Стыки труб рекомендуется выполнять на
сварке стыковым швом с использованием подкладных колец.

3.37.	Металлический опорный контур мембранных покры-
тий малых и средних пролетов рекомендуется выполнять в виде
стальных балок из прокатных или сварных профилей (рис. 3.12,
а, б). Для покрытий больших пролетов опорный контур реко-
мендуется выполнять коробчатого сечения из листов, усиленных
поперечными, продольными ребрами и диафрагмами, обеспечи-
вающими местную устойчивость стенок, неизменяемость попе-
речного сечения и передачу усилий с мембраны на все сечение
опорного контура (рис. 3.12, в).

При больших размерах покрытия и существенной разнице
в значениях усилий вдоль опорного контура металлические ко-
робчатые элементы заводского изготовления рекомендуется
принимать двух типов поперечного сечения — приопорными
пролетным, отличающихся толщиной листов стенки при сохра-
нении габеритных размеров.

Монтажный стык элементов опорного контура рекоменду-
ется выполнять иа высокопрочных болтах (фланцевым или на
накладках) или сварным. При этом для элементов коробчато-
Рис. 3.12. Металлический опорный контур

а, б — прокатный или сварной элемент; в — коробчатый сварной эле-
мент

го сечения на одном из торцов отправочной марки должно быть
выполнено фрезерование, а иа другом — разделка кромок под
сварку.

3.38.	Для присоединения мембраны к бортовому элементу
контура рекомендуется установка опорного столика, крепяще-
гося иа сварке к закладным деталям или стальной опалубке
железобетонного контура или к стальному опорному контуру
(рис. 3.13). При проектировании необходимо обратить особое
внимание на анкеровку закладных деталей и усиление стенки
стального короба в местах установки столика.

Анкеры закладных деталей железобетонного опорного кон-
тура рекомендуется выполнять из арматуры класса А-И или
А-Ш диаметром не менее 16 мм. Шаг установки анкеров назна-
чается из условия их равнопрочное™ основному сечению мем-
браны, но не более 250 мм. Анкеры необходимо доводить до
противоположной от закладной детали грани опорного конту-
ра (рис. 3.14).

3.39.	Плоскость опорного столика следует выполнять с
наклоном, равным наклону касательной к поверхности мем-
бранной оболочки в месте примыкания к контуру под макси-
мальной нагрузкой. При этом линия действия цепных усилий
в мембране должна иметь минимальные отклонения от центра
тяжести поперечного сечения контура.

Опорный столик необходимо подкреплять вертикальными
ребрами не реже, чем через 300 мм. Толщину опорного столика
рекомендуется назначать не менее 1,3 толщины мембраны, ши-
рину — не менее 300-400 мм. Возможно присоединение мемб-
раны к опорному столику через листовую накладку. В этом
случае ширина опорного столика назначается не менее 150 мм
(см. рис. 3,13,6).

3.40.	Закрепление ’’хвостовиков”, которыми оканчиваются
направляющие, на контуре следует предусматривать с упором
в плиту на наружной грани контура или соединением с выпус-
Рис. 3.13. Узел примыкания мембраны к опорному контуру

1 — мембрана; 2 — опорный контур; 3 — опорный столик;

4 — подкладка

Рис. 3.14. Узел сопряжения опорного столика с железобетон’
ным опорным контуром

1 — контур; 2 — опорный столик; 3 — анкер
ками на его внутренней стороне (см. рис. 3.1, 3.2). Первое ре-
шение рекомендуется применять при относительно малой шири-
не сечения опорного контура (при этом в контурном элементе
предусматривают закладные трубки).

3.41.	Опорные конструкции, находящиеся ниже мембранно-
го покрытая (колонны, стены), воспринимают вертикальные
усилия от поперечной нагрузки на покрытие, горизонтальные
усилия, обусловленные соответствующими перемещениями
опорного контура, горизонтальные нагрузки от давления ветра
на стеновое ограждение, сейсмические воздействия.

Вертикальные нагрузки, передаваемые на опорные конст-
рукции, являются вертикальными составляющими цепных уси-
лий в мембране. Деформации опорного контура от его обжатия
и температурных воздействий вызывают в нижележащих конст-
рукциях изгибающие моменты.

3.42.	При проектировании опорных конструкций необходи-
мо предусматривать мероприятия по уменьшению воздействия
на них горизонтальных перемещений податливого контура.
Для этого гибкие колонны при X > 100 рекомендуется соеди-
нять с опорным контуром и фундаментом жестко. При гибкости
колонн X < 100 используется шарнирный тип их соединения
с фундаментами или жесткая заделка внизу и скользящая опора
в месте сопряжения с контуром (рис. 3.15). При опирании пок-
рытия на несущие стены опорный контур рекомендуется уста-
навливать на монолитный железобетонный распределительный
пояс. Необходима постановка между ними прокладок из фторо-
пласта или стальных пластин с графитовой смазкой (рис. 3.16)
для предотвращения возможных больших перемещений гибкого
опорного контура.

3.43.	При проектировании необходимо предусматривать
мероприятия по обеспечению общей устойчивости сооружения
в период его монтажа и эксплуатации. Для этого в прямогуль-
ных в плане зданиях рекомендуется установка вертикальных
связей между колоннами в середине длины каждой нз сторон.

Общую устойчивость круглых или овальных в плане соору-
жений с висячими мембранными покрытиями рекомендуется
обеспечивать с помощью связей, устанавливаемых с равным ша-
гом между колоннами по периметру здания (принимается не
менее четырех связевых панелей). Если высота колонн более
чем в 1,5 раза превышает шаг их расположения в плане, то
можно устанавливать дополнительные распорки, идущие меж-
ду колоннами по всему периметру сооружения.

Устойчивость сооружения можно также обеспечивать за счет
изги&юн жесткости периметральных колонн, защемленных в
фундаменте и наружном опорном контуре, или с помощью диаф-
рагм. В качестве диафрагм могут быть использованы стены лест-
ничных клеток или другие конструктивные элементы, требуе-
мая жесткость которых достигается без существенных дополни-
Рис. 3.15. Узел скользящего опирания контура на колонны

1 — контур; 2 — фторопластовая прокладка; 3 — колонна;

4 — стальная пластинка

Рис. 3.16. Опирание контура на стены

1 — контур; 2 — стена; 3 — железобетонная обвязка; 4 — фторо-
пластовая прокладка

тельных затрат. В случае круглых или овальных в плане покры-
тий наружный опорный контур крепится к диафрагмам с по-
мощью связей, допускающих радиальные перемещения конту-
ра от его обжатия и температурных деформаций, но препятству-
ющих свободным перемещениям'контура в тангенциальном нап-
равлении.
Расчетные длины колонн рекомендуется определять исходя
из следующих предпосылок. Мембранное покрытие в горизон-
тальной плоскости считается абсолютно жестким диском. Жест-
кость связей или диафрагм следует подбирать такой, чтобы
смещением верха стоек можно было пренебречь. Сопряжение
колонн с наружным опорным контуром из плоскости стен в за-
пас можно считать шарнирным, так как крутильная жесткость
контура обычно относительно мала. Сопряжение колонн с опор-
ным контуром в плоскости стен следует принимать с учетом
соответствующих изгибных жесткостей колонн и контура.
В случае использования скользящей опоры (см. рис. 3.15) ко-
лонна должна рассматриваться как консоль, защемленная в
фундаменте. Соединения колонн с фундаментами в расчетной
схеме принимаются в соответствии с конструктивным оформле-
нием (шарнир, упругое или жесткое защемление). При наличии
промежуточных распорок последние учитываются при определе-
нии расчетных длин стоек в тангенциальном направлении.

Общую устойчивость сооружения следует проверять по де-
формированной схеме. Конструктивные элементы, обеспечива-
ющие общую устойчивость системы, воспринимают также вет-
ровую нагрузку на сооружение.

ПРОТИВОКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА

3.44.	Меры противокоррозионной защиты должны отвечать
требованиям СНиП 2.03.11—85 ’’Защита строительных конст-
рукций от коррозии” и настоящего пособия, учитывающим
особенности мембранных конструкций, выполненных из раз-
личных металлов - углеродистых, атмосферостойких, нержа-
веющих сталей и алюминиевых сплавов.

Противокоррозионная защита назначается в зависимости
от степени коррозионной агрессивности среды (наружной и
внутренней) контакта с различными материалами, типа кровли,
размещения утеплителя (с наружной или внутренней стороны
мембраны). Коррозионная агрессивность среды может усили-
ваться при наличии зазоров между металлическими элемента-
ми, приводящих к развитию щелевой коррозии, а также скопле-
нию воды и пыли.

3.45.	При расположении утеплителя с наружной стороны
мембраны коррозионная агрессивность среды, воздействующая
на внутреннюю поверхность конструкций покрытия, зависит от
назначения сооружения (промышленное здание, бассейн, спор-
тивно-зрелищное здание, гараж, складское помещение, овоще-
хранилище и тд.), режим работы которого определяет основные
параметры коррозионной агрессивности среды: относительную
влажность воздуха, наличие коррозионно агрессивных газов,
аэрозолей и частиц (п. 5.1 гл. СНиП 2.03.11—85).
Степень агрессивного воздействия среды помещении опреде-
ляется пп. 5.1 и 5.2 гл. СНиП 2.03.11—85. При этом., действие
среды на мембрану принимается как для ограждающих конст-
рукций (примечание в табл. 25 гл. СНиП 2.03.11—85).

3.46.	Агрессивность воздействия утеплителя, контактиру-
ющего с мембраной с наружной стороны, зависит от типа утеп-
лителя и его влажности. Скорость коррозии незащищенных
металлов зависит от типа утеплителя и условий его эксплуата-
ции. Коррозия малоуглеродистых и низколегированных сталей
носит язвенный характер. При нормальных условиях эксплуата-
ции кровли, когда влажность утеплителя не превышает макси-
мально сорбционного значения, скорость коррозии материала
мембраны, определяемая по максимальной глубине язвенных
поражений незащищенных участков, составляет 20-50 мкм/год.
В случае водонасыщенного утеплителя типа пенополистироль-
ных пенопластов (ПСБ) скорость язвенной коррозии малоугле-
родистых и низколегированных сталей достигает 100 мкм/год,
а при минераловатных плитах на синтетической связке увеличи-
вается примерно в 3 раза. Скорость коррозии мембраны, выпол-
ненной из нержавеющей стали, практически равна нулю, а из
алюминиевых сплавов не превышает 15 мкм/год (для наиболее
неблагоприятных видов утеплителя и условий его эксплуата-
ции).

3.47.	Агрессивность наружной атмосферы, непосредственно
воздействующей на металлоконструкции, в случае расположения
утеплителя с внутренней стороны мембраны зависит от клима-
тического района расположения сооружения, удаленности его от
источников загрязнений воздуха коррозионно-агрессивными
газами и частицами (Cl2, NH3, NaCl и тд.) и определяется по
пп. 5.1 и 5.2 гл. СНиП 2.03.11—85.

3.48.	При расположении утеплителя с внутренней стороны
на подвесном потолке и находящегося вне контакта с мембра-
ной коррозионная агрессивность среды помещения, воздейству-
ющая как на мембрану, так и на вспомогательные конструкции,
определяется по п. 3.45. В случае приклейки утеплителя или на-
пыления его на мембрану с внутренней стороны — по п. 3.46.

3.49.	Противокоррозионная защита металлических мембран-
ных конструкций, выполненных из углеродистых или низколе-
гированных сталей, а также алюминиевых сплавов, подвергаю-
щихся непосредственному воздействию окружающей среды
(как внутренней, так и наружной), назначается по пп. 5.16 и
5.19 гл. СНиП 2.03.11-85 в зависимости от ее агрессивности,
которая определяется согласно пп. 3.45—4.48.

Степень очистки металлических поверхностей конструкций
перед нанесением лакокрасочных и металлизационных покрытий
должна соответствовать требованиям п. 5.18 гл. СНиП 2.03.11—
85.
В конструкциях, предназначенных для производств со сре-
дой, соответствующей средней и сильной степени агрессивности,
при размещении утеплителя с внутренней стороны помещения
рекомендуется устройство подвесного потолка с вентилируем
мым пространством между подвесным потолком и мембраной.

3.50.	Противокоррозионная защита мембран, выполненных
из углеродистой или атмосферостойкой стали (типа марки
10ХНДП), находящихся в контакте с утеплителем, осуществля-
ется лакокрасочными покрытиями групп Л! и 1У согласно
прил. 15 гл. СНиП 2.03.11—85.

Противокоррозионная защита мембран, выполненных из
алюминиевых сплавов и находящихся в контакте с утепли-
телем, назначается в соответствии с прил. 14 гл. СНиП 2.03.11—
85 (среда среднеагрессивная).

Для мембран, у которых утеплитель расположен с внутрен-
ней стороны помещения, предпочтительно использовать атмос-
феростойкие низколегированные стали марки 10ХНДП. При
этом наружную сторону мембраны допускается не защищать
от коррозии в случае атмосферы со слабоагрессивной степенью
воздействия (п. 5.16 гл. СНиП 2.03.11—85). Для мембран, вы-
полненных из нержавеющей стали, противокоррозионной защи-
ты не требуется.

Мероприятия по защите металла от контактной коррозии
при использовании в конструкции разнородных металлов разра-
батываются в соответствии с ГОСТ-9.005—72 ’’Допустимые и не-
допустимые контакты металлов”, п. 5.14, гл. СНиП 2.03.11—85
и [63].

351.	При проектировании противокоррозионной защиты
следует уделять особое внимание защита нахлесточных соедине-
ний листов мембраны. При выполнении нахлесточных соедине-
ний сплошным сварным швом дополнительных мероприятий
по защите стыка сверху не требуется.

При выполнении нахлесточных соединений точечной сваркой
или на высокопрочных болтах после очистки механическим спо-
собом поверхностей соприкосновения листов от пластовой ржав-
чины, их соединения и окраски наружной поверхности рекомен-
дуется производить заделку (герметизацию) наружного стыка
мембраны однокомпонентным отверждающимся герметиком
’’Геростом” (ТУ 21-29-113-86). Герметик представляет собой
высоковязкую мастику светло-бежевого цвета; он поставляется
готовым к употреблению. Не рекомендуется производить гер-
метизацию во время дождя, снегопада, при мокрых кромках
стыкуемых поверхностей и температуре наружного воздуха
ниже минус 20иС. В зимнее время герметик рекомендуется
подавать в подогретом (до + 2СгС) состоянии.

Герметик наносится электрогерметизатором под давлением
в зазор между металлическими листами; толщина выступягоще-
го снаружи слоя в виде валика должна быть не менее 5 мм. Рас-
ход герметика составляет 200-300 г/м.

3.52.	В зданиях со средней и сильной степенью агрессивности
внутренней среды для предотвращения коррозии в нахлесточном
соединении рекомендуется после сварки и окраски внутренней
поверхности мембраны в зазоры между соединениями листами с
внутренней стороны мембраны инъектировать пленкообразу-
ющий ингибированный нефтяной состав — ПИНС [2]. Расстояние
между инъектируемыми точками не должно превышать 20 см.
Рекомендуемые составы приведены в табл. 3.1. В случае образо-
вания подтеков ПИНСа на внутренней поверхности мембраны
их сразу же следует удалить сухой ветошью.

Таблица 3.1

Марка состава	Норматив- ный доку- мент	Вязкость, с	Расход, г/ма	Стои- мость, РУб/г	Изгото- витель	Тол- щина плен- ки, мкм
НГ-216А	ТУ 38-101- 427-76 с измен.  № 1	•70-80	100-120	730	Орен- бургский масло- завод	30
НГ-216Б	То же	15-40	100-120	697	Тоже	30

Кабинор ТУ 38.	-	100-150 1050 ”	25-30

401495-84
сиэм. 1,2, 3

353.	Соединение полотнищ мембраны на высокопрочных
болтах в зданиях со средней и сильной степенью агрессивности
внутренней среды не рекомендуется, так как применение
ПИНСов (п. 3.52) в данном случае может привести к снижению
коэффициента трения между соприкасающимися поверхнос-
тями.

3.54.	Для мембранных покрытий с нахлесточными соедине-
ниями листов на высокопрочных болтах рекомендуется приме-
нять утеплители с пониженным агрессивным воздействием на
металл (например, полистиролцементные плиты или стяжку
из этого материала).

КРОВЛЯ (ТЕПЛО- И ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ)

3.55.	Проектирование и устройство кровель для мембран-
ных конструкций покрытий отапливаемых зданий следует осу-
ществлять в соответствии с указаниями СНиП 11-26-76 ’’Кров-
ли”, СНиП Ш-20-74* ‘’Правила производства и приемки работ.
Кровли, гидроизоляция, пароизоляция и теплоизоляция” и пред-
лагаемого пособия.
3.56.	При соединении металлических полотнищ одно с дру-
гим на монтаже на точечной сварке или высокопрочных болтах
необходимо предусматривать окрасочную или оклеенную паро-
изоляцию из материалов, применяемых для устройства кровель
(п. 3.58). Перед устройством пароизоляционного слоя следует
выполнить противокоррозионную защиту мембраны. При нали-
чии сплошной сварной металлической мембраны устройство спе-
циального пароизоляционного слоя не требуется.

3.57.	Для теплоизоляции покрытии рекомендуется приме-
нять несгораемые или трудносгораемые эффективные тепло-
изоляционные материалы плотностью до 350 кг/м3. Толщину
теплоизоляционного слоя следует назначать по расчету в соот-
ветствии с требованиями СНиП П-3-79* ’’Строительная теплотех-
ника”. Материалы, используемые для теплоизоляции мембран-
ных покрытий, должны удовлетворять требованиям табл. 3.2
настоящего пособия. Рекомендуется применять минераловатные
плиты на синтетической связке, которые дают меньшую ско-
рость коррозии мембраны, чем минераловатные плиты на орга-
нофосфатной связке.

Для приклейки минераловатных и перлитопластбетонныхл
плит к мембране следует применять мастики с теплостойкостью •
кнеяиже требуемой по СНиП П-26-76

3.58.	Тип кровли рекомендуется назначать по табл. 3.3 с уче-
том конструкции мембранного покрытия и вида материала,
принятого для теплоизоляции. В покрытиях с расположением
утеплителя по верху мембраны (см. табл. 3.3, тип покрытий
Пм-1 — Пм-3) следует предусматривать кровли из рулонных
битуминозных или эластомерных материалов. При применении
эластомерных пленочных материалов по теплоизоляционным
плитам (кроме монолитного пенополиуретана) необходима
предварительная наклейка рулонных битуминозных материа-
лов (тнп Пм-3). В покрытаях с расположением утеплителя под
мембраной (тип Пм-4) функцию кровли выполняет метапли- ,
ческая мембрана с полимерным защитным покрьпием.

3.59.	При устройстве кровель из битуминозных материалов
рекомендуется применение для двух нижних слоев рубероида
марок РКМ-350 А и РКМ-35ОБ, а для верхнего слоя — рубероида
марок РКК-420 А и ИСК-420 Б, которые необходимо покрывать
защитными окрасочными составами [72]. Для приклеивания
полотнищ из битуминозных материалов рекомендуется исполь-
зовать битумополимерную мастику БНК. Допускается приме-
нять бутилкаучуковые составы и мастики, удовлетворяющие
требованиям табл. 3.4.

3.60.	Для устройства кровель из рулонных эластомеров ре-
комендуется применять следующие материалы:

на основе бутилкаучука — битизол (ТУ 38-103301—78), бу-
терол (ТУ 38.3-005—82);
Материал	ГОСТ или ТУ	Плотность, кг/мЗ	Теплопро- водность в сухом состоянии.  ВТ/(мК)	Водо-|Проч-	
				пог- лоще-	ностьнЛ сжатие
				ние, % по	при 10%Ч1
				массе	дефор- мации, не ме- нее, МПа
Перлитопласт- бетонные плиты	ТУ 480-1- 145-74	150-175	0,039 - 0,04	-	0,18-0,2
Минераловатные плиты повышен- ной жесткости (прессового спо- соба производ- ства)	гост 957382	250-350	0,058-0,06	20	0,08
'Мкнераловатные плиты повышен- ной жесткости (из гидромассы)	ГОСТ	200125  22950-78		0,051-0,064 10		0,1
Пенополиурета- ТУ 6-05- новый пенопласт	221-367-  с закрытой ячей- кой, трудновоспла- меняемыйтипа  ППУ-17Н1, ППУ-17Н2		40-70 83	0.041-	0,1-0,3 0,2	

Примечание. Во время производства изоляционных работ не-
обходимо проверять прочность утеплителя. При снижении его прочности
необходимо в качестве основания под кровлю предусматривать укладку
на утеплитель плоских асбестоцементных листов толщниой 10 мм (ГОСТ
18124—75*), огрунтованных с обеих сторон раствором битума в кероси-
не. При этом минимальная прочность у минераловатных плит повышен-
ной жесткости прессового способа производства и из гидромассы должна
быть не менее 0,04 и 0,05 МПа соответственно.

на основе смесей Наирита и других синтетических каучу-
ков — кармизол (ТУ 38.3-018—82);

из смесей бутилкаучука и хлорсульфополиэтилена — гидро-
бутил К-7 и армогидробутил АК-7 по ТУ 21-27-96—82.

Полимерные рулонные материалы должны удовлетворять
требованиям табл. 3.5.

Для приклеивания полотнищ рулонных эластомерных мате-
риалов одного с другим и с основанием рекомендуется приме-
нять следующие составы и мастики:

бутилкаучуковый состав НБВ-2 (ТУ 383034-0—78), представ-
Тип и конструктивная схема	Обозначения
покрытия	

1 — металлическая мембрана, за-
щищенная от коррозии;

2~ битумополимерная мастика
БНК или битумная мастика;

3	— теплоизоляция из перлите-
пластбетонных плит, минераловат-
ных плит повышенной жесткости;

За — пенополиуретановые плиты;
36 — прошивные маты строитель-
ные марки МС-50;

Зв — вспененный пенополиуретан;

4	- кровля из трех-четырех слоев
рубероида на битумной мастике;

5	- защитный окрасочный слой
(состав НБВ-2, мастика МБК,
хлорсульфоиолиэтяленовый лак)
с алюминиевой пудрой;

б	— полимерный рулонный мате-
риал на полимерной мастике;

7	— слой гидростеклоизола или
рубероида на битумной мастике;

8	— пароизоляция — алюминиевая
фольга;

9	— поддерживающая оцинкован-
ная сетка КШОП № 25-1,3

Таблица 3.4

Показатель	Бутилкаучуковый сос- тав НБВ-2	1 Бутилкаучуковая мастика МБК

Прочность соединения 0,2	0,16

с основанием, МПа,
не менее чем через 24 ч
после склеивания

Содержание сухого остат- 25- 55	35

ка, %, не более
Показатель	Материал					*
	Бутизол	Бутерол	Гидробу- тил К	Армогидро- бутил		Карми- зол
				АГ г	АК	
Прочность при растяжении, МПа	0,6	0,3	1	2,2	1,5	2,2
Относительно удлинение, %, не менее	100	200	300	42	40	300
В од опогл ащение за 24 ч, не более, г	20	8	8	6	8  по пленке		8
Гибкость на стерж- не d =10 мм, опре- деляемая отсут- ствием трещин, при t°C	-50	-40	-50	-50	-50	-40

ляющий раствор компонентов А и Б на основе бутилкаучука и
гексановой фракции;

бутилкаучуковую мастику МБК (ТУ 21-27-90-80), представ-
ляющую раствор резиновой бутилкаучуковой смеси в бензине.

Клеящие составы должны удовлетворять требованиям
табл. 3.4.

3.61.	На всех участках мембранных покрытий с уклоном 20%
и более с кровлями из битуминозных и полимерных материалов
следует предусматривать применение клеящих составов с повы-
шенной теплостойкостью согласно СНиП 11-26-76 и закрепление
полотнищ гидроизолирующих материалов к деревянным анти-
септированным рейкам, укладываемым уровень с основанием
под кровлю с учетом ширины рулонов и необходимой нахлест-
ки.

3.62.	Для снижения температуры нагрева кровель, повыше-
ния их долговечности и для защиты кровельных материалов от
непосредственного воздействия атмосферных факторов реко-
мендуется предусматривать окраску кровель из битуминозных
и эластомерных материалов следующими защитными окрасоч-
ными составами:

эмалью ХЦ-799 (ТУ 84-618-75), состоящей из хлорсульфо-
полиэтиленового лака ХП-734 (ТУ 02-13-47—75) и антикорро-
зионных пигментов;

составом хлорсульфополиэтиленового лака ХП-734 и напол-
нителя — алюминиевой пудры в количестве 25% (по массе);

мастикой провлелит (ТУ 21-27-66-78).

3.63.	Детали кровли из битуминозных материалов выполня-
ются с учетом требований СНиП 11-26-76 и технических решений
по серии 2.46Q-17 ’’Узлы покрытий одноэтажных производ-
Рис. 3.17. Примыкание кровли к наружному контуру

1 — мембрана; 2 — теплоизоляция на битумно-полимерной мастике;

3 — слой рубероида на битумной мастике; 4 — полимерный рулонный
материал на полимерной мастике; 5 - защитный окрасочный слой;

6 — дополнительный слой полимерного ковра; 7 — сборный теплоизо-
ляционный элемент; 8 - элемент фасонный; 9 - металлический кос-
тыль; 10 — антисептированная доска

Рис. 3.13. Примыкание кровли к
внутреннему кольцу

1	- радиальный элемент постели;

2	- мембрана; 3 - теплоизоля-
ция на битумно-полимерной мас-
тике; 4 — слой рубероида на би-
тумной мастике; 5 — полимерный
материал рулонный на полимер-
ной мастике; 6 — защитный
окрасочный слой; 7 — сборный
теплоизоляционный элемент; 8 -
металлический костыль; 9 — эле-
мент фасонный; 10 - антисепти-
рованная доска; 11 — дополни-
тельный спой полимерного ковра;

12	— стальное покрытие кольца;

13	— внутреннее стальное коль-
цо; 14 — утеплитель по месту
Рис. 3.19. Устройство водоприемной воронки

1 — мембрана; 2 — теплоизоляция на битумной мастике; 3 — слой рубе-
роида на битумной мастике; 4 — полимерный рулонный материал на поли-
мерной мастике; 5 — защитный окрасочный слой; 6 — дополнительный
слой полимерного ковра; 7 — прижимное кольцо; 8 — съемная крышка
колпака водоприемной воронки; 9 — утеплитель по месту; 10 — поддон;

11 — чаща водоприемной воронки

Рис. 3.20. Пропуск трубы через мембранное покрытие

1 — мембрана; 2 — теплоизоляция на бигумнополимер-
ной мастике; 3 — слой рубероида на битумной масти-
ке; 4 — полимерный рулонный материал на полимер-
ной мастике; 5 — защитный окрасочный слой; 6 —
дополнительный слой полимерного ковра; 7 — сборный
теплоизоляционный элемент; 8 — элемент фасонный;
9 — обжимное кольцо из полосы; 10 — зонт нз оцинко-
ванной стали; 11 — стальной патрубок; 12 — стекло-
вата; 13 — жгут стеклянный; 14 — стальная труба;

15 — антисептнрованная доска; 16 — металлическая
накладка в виде кольца
ственных здании с рулонными кровлями и стальными профили-
рованными настилами”, выпуск 0, 1, 2, разработанных ГПИ
.Промстройпроект и ЦНИИПромзданий.

При устройстве кровель из полимерных рулонных материа-
лов необходимо предусматривать:

в ендовых и на карнизных участках — наклейку снизу допол-
нительного водоизоляционного ковра из одного слоя полимер-
ного материала. Ширина усиления должна составлять в ендове —
до 750 мм с каждой стороны от линии перегиба, на карнизе не
менее 300 мм;

на участках примыкания кровли к наружному (рис. 3.17) и
внутреннему (рис. 3.18) оперному контуру — наклейку сверху
дополнительного водоизоляционного ковра из одного слоя по-
лимерного материала с шириной усиления 250—300 мм. На
участках усиления слои рулонных материалов необходимо
склеивать между собой и с основанием под кровлю;

водоиэоляционный ковер у водосточных воронок (рис.
3.19) — усиление ковра снизу одним дополнительным слоем по-
лимерного рулонного материала размером не менее 1000х
хЮОО мм;

защитные фартуки для элементов отделки примыканий и
пропуска труб (рис. 3.20) из оцинкованной кровельной стали
и стальные полосы с защитным противокоррозионным покры-
тием.

\	,	4. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО МОНТАЖУ

4.1.	Монтаж мембранных систем осуществляется в соответ-
ствии с главами СНиП ’’Правила производства и приемки ра-
бот”, Ш-18-75” Металлические конструкции”, Ш-15-76 ’’Бетон-
ные и железобетонные конструкции монолитные”, Ш-16-80
’’Бетонные и железобетонные конструкции сборные” и с учетом
предлагаемого Справочного пособия.

4.2.	Способ монтажа должен быть решен на стадии проекти-
рования с тем, чтобы в техническом проекте конструкций были
учтены монтажные требования. Работа по монтажу могут произ-
водиться только на основании утвержденного проекта производ
ства работ с обязательным разделом по технике безопасности.

Монтаж мембранных конструкций рекомендуется выпол-
нять без устройства коренных лесов и сплошных подмостей,
используя наиболее прогрессивные и индустриальные методы.

4.3.	Способы монтажа мембранных систем определяются на
основании технико-экономического анализа вариантов в зависи-
мости от типа конструкции, очертания в плане, формы поверх-
ности, принятых в проекте методов формообразования и стаби-
лизации покрытия.

Монтаж мембранных покрытий может выполняться как иа
проектной отметке, так и на земле с последующим подъемом
на проектную отметку.
4.4.	Монтаж мембранных покрытий на проектной отметке
осуществляется после установки колонн основного каркаса
и связей, обеспечивающих их устойчивость. По колоннам.мон-
тируется опорный контур, а затем пролетная часть покрытия.

Перед монтажом пролетной конструкции производится
исполнительная геодезическая съемка опорного контура с про-
веркой соответствия фактических и проектных размеров и от-
меток, а также правильности установки закладных деталей для
крепления элементов пролетной конструкции.

В большинстве случаев при монтаже круглых или овальных
в плане мембранных оболочек в середине покрытия устанавли-
вается центральная опора - постоянная для шатровых оболочек
и временная для провисающих оболочек положительной гауссо-
вой кривизны.

4.5.	Монтаж пролетной конструкции сплошных тонколисто-
вых оболочек с первоначально заданной стрелой провиса реко-
мендуется осуществлять на проектной отметке следующими
способами:

навесным — раскаткой или укладкой полотнищ мембраны
длиной на пролет по системе предварительно смонтированных
монтажных элементов (постель);

укрупненными’ пространственными блоками — сборкой
в кондукторе на уровне земли элементов подкрепляющей
системы, мембраны, подвесного потолка, обслуживающих
мостиков, технологического оборудования и т.п.;

комбинированным — частично блоками (через один) с мон-
тажом россыпью промежутка между ними недостающих эле-
ментов постели и мембраны.

4.6.	Монтаж постели при первом способе монтажа (п. 4.5)
рекомендуется выполнять блоками, включающими как мини-
мум одну пару направляющих длиной на перекрываемый пролет
и расположенные между ними поперечные элементы. В случае
выполнения направляющих из гибких элементов блок рекомен-
дуется собирать на спланированной площадке на уровне земли
с последующим подъемом на проектную отметку полиспастами,
лебедками, траверсами или траверсами-распорками. При выпол-
нении направляющих из элементов, обладающих изгибной жест-
костью, достаточной для сохранения формы от монтажных наг-
рузок, блок рекомендуется собирать на уровне земли в специ-
альных стендах-кондукторах, которые обеспечивают требуемую
геометрию блока, с учетом результатов исполнительной геоде-
зической съемки опорного контура. После установки блоков
проемы между ними заполняются поперечными элементами, ко-
торые рекомендуется поднимать вместе с блоками.

Монтаж постели, определяющей начальную форму поверх-
ности мембранной оболочки, завершается выверкой ее геомет-
рии и окончательным креплением к контуру. Поверхность мон-
тажной сетки рекомендуется регулировать подтяжкой к упорам
Г------------------------------------------------------------

। на контуре хвостовиков, которыми заканчиваются направляю-
I щие. В некоторых случаях монтаж постели можно выполнять

I поэлементно.

4.7.	Раскатку свернутых в рулон на специальный барабан
| полотнищ мембраны по смонтированной и выверенной монтаж-
। ной постели (рис. 4.1) производят с помощью лебедок [95].
I Станок с барабаном устанавливается на опорном контуре или
I на земле за пределами сооружения [6]. В последнем случае на
опорный контур рекомендуется устанавливать приспособление
| в виде вращающейся катушки для плавного перегиба в этом
। месте полотнища мембраны при его вытягивании на покрытие.
I Диаметр барабана и катушки следует назначать в зависимости
I от толщины мембраны по формуле

D>Et/oT,	(4.1)

| где Е, t — модуль упругости, толщина мембраны; о - предел текучес-
। ти материала мембраны.

В некоторых случаях полотнища мембраны могут развора-
I чиваться из рулонов на стендах иа уровне земли с последующим
। подъемом на проектную отметку с помощью траверс-распорок
[88]. При расположении стендов под монтируемым покрытием
| в последнем оставляются монтажные проемы. Поднимаемые
полотнища мембраны рекомендуется оснащать ограждениями
и ходовыми мостиками для безопасного ведения следующих
этапов монтажа покрытия.

После укладки полотнища мембраны в проектное положе-
ние одна из его коротких сторон должна крепиться к контуру
постоянными соединениями. Продольные кромки полотнища
мембраны следует временно крепить к направляющим с по-
мощью кляммер, устанавливаемых шагом не менее 6 м, для пре-
дотвращения выхлопа или срыва полотнища ветром. Перед
закреплением к контуру второго конца полотнища мембраны
рекомендуется предварительно натянуть его с помощью домкра-
тов или форкопфов на усилие, вызывающее в листе напряжение
порядка 15—25 МПа (150—250 кг/см2), для выправления листа
от появившихся во время укладки полотнищ хлопунов и обеспе-
чения совместной работы мембраны с элементами постели.

4.8.	Укрупнительную сборку пространственных блоков при
втором способе монтажа (п. 4.5) рекомендуется производить в
стендах-кондукторах с учетом фактического положения смонти
рованных конструкций контура и закладных деталей [13].
Блок, состоящий из полотнищ мембраны с элементами подкреп-
ления, может включать подвесной потолок с технологическим
оборудованием, утеплитель и гидроизоляционный ковер.
Элементы блока могут изготовляться в виде панелей полной за-
водской готовности. Ширина блока принимается равной ширине
полотнища мембраны, а длина — пролету покрытия или его час-
Рис. 4.1. Навесной способ монтажа мембранного покрытия

1 — отводной блок; 2 — опорный контур; 3 — канат; 4 — разворачиваемое
полотнище мембраны; 5 — барабан с рулоном; 6 — направляющие элемен-
ты постели; 7 — лебедка

ти. В последнем случае используются временные опоры в местах
стыковки блоков. Размеры блока назначаются с учетом грузо-
подъемности кранового оборудования и возможностей его раз-
мещения на строительной площадке. Подъем блоков в проект-
ное положение производится траверсами или траверсами-распор-
ками (рис. 4.2).

4.9.	При монтаже пролетной части покрытия следует учиты-
вать, что в контуре, еще не связанном сплошной Мембраной,
могут возникать значительные изгибающие моменты, которые
превышают соответствующие величины от эксплуатационных
нагрузок. Для предотвращения зтого следует правильно выби-
рать порядок монтажа и количество одновременно устанавли-
ваемых элементов пролетной конструкции, добиваясь снижения
изгибающих моментов в опорном контуре без излишнего услож-
нения технологии монтажа покрытия и увеличения расхода ме-
талла, а также трудозатрат на вспомогательные монтажные прис-
пособления.

Монтаж круглых и овальных в плане покрытий с радиально-
кольцевой системой подкрепления рекомендуется производить
с одновременной укладкой четырех элементов по двум взаим-
но ортогональным направлениям [24]. Следующие четыре эле^
мента покрытия устанавливают посередине мевду смонтиро-
ванными элементами и т.д. Монтаж прямоугольных в плане пок-
рытий с ортогональным расположением подкрепляющий эле-
ментов рекомендуется производить от краев к центру; демон-
таж траверс, траверс-распорок или временных опор необходимо
выполнять после установки нескольких симметрично располо-
женных элементов, развязывающих контур.

Траверсы-распорки, воспринимающие распор от монтиру-
Fhc. 4.2. Монтаж мембранного покрытия блоками

1 — укрупненный блок покрытия; 2 — опорный контур; 3 — траверса-
распорка

емых элементов пролетной конструкции при их подъеме и ус-
тановке в проектное положение, должны быть снабжены уст-
ройством, позволяющим при раскружаливании производить
плавную передачу распора с траверсы на опорный контур.

4.10.	Мембранные покрытия многопролетных зданий с про-
летами до 30 м рекомендуется монтировать конвейерным или
конвейерно-поточным методами с предварительной сборкой
на стендах упрупненных блоков размером на ячейку или ее
часть в случае применения покрытий в виде сочлененных обо-
лочек.

4.11.	Способ сборки мембранных оболочек на уровне земли
рекомендуется для монтажа первоначально плоских покрытий.
Пролетную конструкцию рекомендуется собирать из отдельных
полотнищ на спланированной площадке; формообразование
тонколистовой оболочки из плоской мембраны производится
несколькими способами;

естественным провисанием под действием собственного ве-
са при подъеме покрытия [28];

притягиванием полотнища к вспарушенному крестообраз-
ному опорному контуру [51];

раздвижкой на строго фиксированное расстояние сдвоен-
ных подкрепляющих элементов при подъеме покрытия с после-
дующим объединением их в единую конструкцию после установ-
ки системы “в проектное положение [45], Покрытие поднимают
подъемниками, домкратами, монтажными мачтами и т.п
Для снижения массы поднимаемого покрытия рекомендует-
ся монолитный железобетонный опорный контур выполнять с
жесткой арматурой, рассчитанной на все монтажные нагрузки,
с последующим обетонированием контура на проектной отмет-
ке. С этой же целью может быть применен трубобетонный кон-
тур (с заполнением трубы бетоном после подъема покрытия),
стальной контур, а также конструктивный прием с использова-
нием дополнительного опорного контура, воспринимающего
монтажные нагрузки, с последующим включением его в работу
ранее смонтированного основного каркаса (колонн и контура),

4.12.	Монтаж мембранных оболочек реконструируемых
объектов может быть выполнен с использованием существую-
щих конструкций покрытий в качестве рабочего горизонта. Пос-
ле подращивания колонн основного каркаса и установки на них
опорного контура на покрытии монтируются ленточные подмос-
ти для укладки направляющих или полотнищ мембраны, разво-
рачиваемых из рулонов. После крепления мембраны к контуру
производится раскружаливание подмостей и разборка конст-
рукций старого покрытия.

Монтаж мембранных покрытий реконструируемых соору-
жений возможен и навесным методом (пп. 4.5—4.8).

4.13.	Соединения отдельных полотнищ одного с другим и
с опорным контуром на монтаже выполняются согласно
п. 3.13. При монтаже мембранных покрытий навесным методом
по предварительно навешенным элементам постели соединения
полотнищ одного с другим рекомендуется выполнять после
укладки и временного закрепления всех полотнищ в проект-
ном положении.

4.14.	При сварке полотнищ мембраны рекомендуется приме-
нять автоматическую сварку с минимальным количеством
сварных швов, выполняемых на монтаже.

4.15.	Отверстия под высокопрочные болты рекомендуется
сверлить по месту с использованием специальных приспособлен
ний и устройств. Перед постановкой болтов поверхности мемб-
раны и направляющих элементов нахлесточного соединения
необходимо очищать от грязи и оставшейся после сверления
металлической стружки между листами.

4.16.	При монтаже тонколистовых оболочек в них могут
образовываться складки, обусловленные как дефектами мемб-
ранных полотнищ, так и формообразованием покрытия из пер-
воначально плоских систем, имеющих избыточную площадь
поверхности, и т.п. Появление складок, хотя и приводит к не-
которому местному перераспределению усилий в мембране,
однако практически не снижает общей несущей способности
системы. В то же время наличие складок может ухудшить
эксплуатационные свойства покрытия, в частности нарушить
гидроизоляционный ковер. В связи с этим рекомендуется
большие складки в мембране удалять их разрезкой и выправле-
нием с последующей установкой накладок и обваркой их по
контуру.

4.17.	Особенности монтажа отдельных типов мембранных
конструкций приведены в соответствующих пунктах этого
пособия.

5.	ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ

5.1.	Расчет мембранных конструкций производится соглас-
но главам СНиП 11-23-81* ’’Стальные конструкции”, 2.03.06—85
"Алюминиевые конструкции”, 2.03.01—85’’Бетонные и желе-
зобетонные конструкции” и этого пособия.

5.2.	Расчет мембранных конструкций по предельным состоя-
ниям следует производить для воздействий всех видов на кон
струкцию или ее элементы при изготовлении, транспортирова-
нии, возведении и эксплуатации, причем расчетные схемы и наг-
рузки должны отвечать принятым конструктивным решениям
и воздействиям для каждой стадии.

5.3.	При расчете мембранных конструкций за основные ис-
комые величины принимаются нормальные ох, о и касательные
т напряжения и перемещения пролетной конструкции, изгиба-
ющие Мх, Му и крутящие MRp моменты, продольные усилия
Nj,, поперечные силы и перемещения опорного контура и эле-
ментов подкрепляющей системы от силовых и температурных
воздействий, определяемые на основе уравнений равновесия
и совместности деформаций, геометрических и физических
уравнений с учетом граничных условий.

5.4.	В основу расчета мембранных покрытий может быть
положена теория безмоментных пластинок или оболочек, так
как их напряженное состояние определяется в основном цепны-
ми напряжениями ввиду весьма малой жесткости мембраны на
изгиб. Однако в месте примыкания мембраны к контуру воз-
можно возникновение быстро затухающего моментного напря-
женного состояния.

Ленточные покрытия по расчетной схеме относятся к рабо-
тающим дискретно вантовым сетям, расчет которых рекомен-
дуется проводить как системы перекрестных нитей на податли-
вом опорном контуре (14; 3557].

Комбинированные двухслойные конструкции следует рас-
считывать как пространственные стержневые системы с учетом
включения в работу тонколистовой обшивки.

5.5.	Расчет мембранных систем может выполняться анали-
тическим и численным методами. Точность результатов аналити-
ческих методов расчета, в частности вариационных, в большой
мере определяется удачным подбором аппроксимирующих функ-
ции. Для систем с простой геометрией поверхности (провисаю-
щие оболочки на круглом и прямоугольном планах) и класси-
ческими граничными условиями (кромки мембраны несмеща-
емы) вариационные методы дают результаты с достаточной
для инженерных целей точностью. Для систем со сложной гео-
метрией поверхности и очертанием в плане, податливым кон-
туром, а также при наличии дополнительных конструктивных
особенностей (элементов подкрепления, переменной толщины
мембраны, отверстий и т.п.) применение вариационных мето-
дов осложнено необходимостью преодоления многих серьез-
ных проблем. Главная из них связана с правильным выбором
аппроксимирующих функций, которые, с одной стороны, долж-
ны достаточно точно отражать сложное деформированное сос-
тояние системы, а с другой — не приводить к непреодолимым
математическим трудностям.

5.6.	Выбор метода расчета определяется стадией проектиро-
вания. Для обоснования технических решений и вариантов кон-
струкций, а также на первой стадии рабочего проектирования
рекомендуется использовать приведенную в соответствующих
пунктах приближенную методику, формулы и графики для
предварительного определения усилий и перемещений в основ-
ных элементах мембранных конструкций.

5.7.	Усилия и перемещения на стадии рабочего проектиро-
вания рекомендуется определять с использованием численных
методов расчета на ЭВМ на различные виды нагружения (включая
температурные воздействия) с учетом конструктивных особен-
ностей системы (геометрии поверхности, начальной стрелы про-
виса, переменной толщины мембраны, наличия элементов под-
крепления, проемов, местного изменения жесткости контура
вследствие образования трещин в сечеини железобетонного
опорного контура и т.п.). Расчет мембранных конструкций
рекомендуется выполнять как единой пространственной систе-
мы, с учетом: продольной, изгибной и крутильной жесткостей
опорного контура, связи контура с поддерживающими опор-
ными конструкциями, эксцентриситетов между линией креп-
ления мембраны к опорному контуру и его нейтральной осью
(как по вертикали, так и по горизонтали) и т.д.

5.8.	В большинстве случаев расчет следует вести с учетом
геометрической нелинейности системы. В определенных слу-
чаях при относительно большой начальной стреле провиса мемб-
ранных оболочек их можно рассчитывать по линейной теории
безмоментных пологих оболочек. Границы применимости
линейной и нелинейной теорий приводятся в пунктах этого по-
собия по отдельным видам конструкций.

5.9.	Расчет мембранных покрытий с применением ЭВМ
рекомендуется выполнять с учетом неупругих деформаций
железобетонного или стального опорного контура. В случае
выполнения опорного контура иэ железобетона рекомендуется
учитывать деформации усадки и ползучести бетона, приводя-
щие к увеличению стрелы провиса мембранной оболочки при
длительной эксплуатации. Кроме того, в железобетонном опор-
ном контуре следует учитывать образование трещин на участках,
где ои работает на внецентренное сжатие с большими эксцентри-
ситетами, что приводит к местному снижению его изгибной жест-
кости и соответственно изгибающих моментов в контуре.

При расчете пролетной части мембранных конструкции по
первой группе предельных состояний рекомендуется ограничи-
ваться упругой стадией работы материала. Развитие пластичес-
ких деформаций в тонком листе допускается в комбинирован-
ных мембранно-каркасных системах, в которых основную часть
нагрузки воспринимает стержневой каркас (двухслойные бло-
ки покрытий, ограждающие конструкции стен и подвесных
потолков и т.п.), о чем даны указания в соответствующих пунк-
тах этого Спрайочного пособия.

5.10.	Проверку прочности мембраны, находящейся в двух-
осном напряженном состоянии, следует выполнять по формуле

•У о? - с, с2 + с* С RyTc	(5.1)

ИЛИ

С, < RyTc ,	(5.2)

где Oj, а2 — главные нормальные напряжения в мембране; ус — коэф-
фициент условия работы конструкции, равный I прн пролетах до
120 м н 0,8 при пролетах покрытия свыше 120 м; R - расчетное соп-
ротивление мембраны (см. п. 2.1).	у

5.11.	В предварительно растянутых тонколистовых кон-
струкциях, в которых под действием полезной нагрузки пред-
варительное напряжение уменьшается, его значение задается
из условия исчерпания при полной расчетной нагрузке. При
обеспечении надежного контроля предварительное напряжение
принимается с коэффициентом условия работы 1, прн отсут-
ствии достаточно надежного контроля этот коэффициент реко-
мендуется принимать 0,9.

Если Под действием полезной нагрузки предварительное
напряжение возрастает, его значение задается из условия равен-
ства суммарных напряжений в листе при полной расчетной
нагрузке расчетному сопротивлению материала мембраны.
В этих случаях при Обеспечении надежного контроля предва-
рительное напряжение принимается без коэффициента пере-
грузки, а при отсутствии достаточно надежного контроля —
с коэффициентом перегрузки 1,1. Минимальное предваритель-
ное напряжение тонкого листа из условия обеспечения совмест-
ной работы каркаса и-обшивки принимается 15-30 МПа (150-
300 кг/сма).

5.12.	Для конструкций массового применения расчеты реко-
мендуется проверять экспериментальным исследованием напря-
женно-деформированного состояния головных образцов натур-
ных конструкций на все виды и значения нагрузок. Эксперимен-
тальные испытания моделей необходимы при проектировании
некоторых сложных уникальных пространственных мембранных
конструкций.

5.13.	Расчет мембранных конструкций следует начинать с
подбора толщина мембраны и сечення контура согласно реко-
мендациям по выполнению предварительных расчетов для дан-
ного типа конструкции.

Численные расчеты на стадии рабочего проектирования
рекомендуется выполнять на ЭВМ методом конечных элемен-
тов (МКЭ) или методом стержневой аппроксимации (MCA).
Кроме того, используются стандартные программы МКЭ или
расчет пространственных стержневых систем (для MCA) с уче-
том геометрической и, в случае необходимости, физической
нелинейности.

Допускается применение программ расчета на ЭВМ, осно-
ванных на использовании других численных методов — вариаци-
онно-разностного, конечных разностей и т.п., в том числе не-
стандартных программ при условии их всесторонней апробации
применительно к мембранным конструкциям.

Для повышения надежности результатов рекомендуется
проводить расчеты с использованием различных программ
с сопоставлением и анализом расчетных данных.

5.14.	Точность результатов расчета, выполняемых числен-
ными методами, зависит в основном от густоты сетки дискрет-
ной расчетной модели. Выбор густоты сетки определяется комп-
ромиссом между временем счета задачи на ЭВМ и точностью
расчета. Для задач расчета мембранных покрытии время счета
пропорционально mh2 (где ш — количество неизвестных, h— ши-
рина ленточной матрицы системы уравнений). При оценке точ-
ности решения следует иметь в виду, что порядок сходимости
по перемещениям соответствует X2. а по усилиям X (где X —
шаг расчетной сетки).

Для обоснования дискретной расчетной схемы рекомендует-
ся проводить численный эксперимент, выполняя расчеты при
различной густоте сетки. Оценку погрешности результатов рас-
чета следует проводить по уточненному решению, получаемому
по экстраполяционным формулам [77].

Густоту сетки расчетной модели мембранных покрытии с
податливым контуром рекомендуется в первом приближении
принимать не менее 24. Для мембран с несмещаемыми кромка-
ми густоту сетки можно снизить до 12—16.

5.15.	Геометрическая нелинейность в стандартных програм-
мах численных методов расчета в большинстве случаев учитыва-
ется линеаризацией задачи шаговым методом последовательных
нагружений.

При назначении количества N шагов и значения приращения
нагрузок Aq на каждой ступени метода последовательных на-
гружений следует иметь в виду, что конечные приращения уси-
лий и перемещений должны быть такими, чтобы пренебрежение
их квадратами и высшими степенями на каждом из этапов не
приводило бы к нарушению принятой точности расчета.

Одной из проверок правильности выбора количества шагов
и значения приращения нагрузок для метода последовательных
нагружений является примерное равенство или постепенное уве-
личение приращения прогибов в центре мембраны на каждом из
этапов нагружения. Более точную оценку можно получить чис-
ленным экспериментом при решении задачи с постепенным уве-
личением параметра N.

5.16.	Пролетная конструкция тонколистового покрытия
аппроксимируется прямоугольными или треугольными мемб-
ранными (безмоментными) конечными элементами в МКЭ или
шарнирно-стержневой системой в MCA.

Формирование дискретной системы рекомендуется произво-
дить следующим образом. На план оболочки параллельно конту-
ру наносится сетка с густотой, выбранной согласно п. 5.14 этого
пособия, с учетом симметрии оболочки и нагрузки. В общем
случае размеры типовой ячейки могут быть не равными — с
уменьшением их размеров .на участках, где значения усилий
и перемещений имеют максимальные градиенты. Направление
прямых, образующих сетку, рекомендуются принимать в зави-
симости от очертания плана и геометрии поверхности покры-
тия. Для оболочек нулевой и положительной гауссовой кривиз-
ны с прямоугольным планом сетка наносится параллельно сторо-
нам опорного контура. Для оболочек в форме гиперболическо-
го параболоида на квадратном плане стороны ячеек принимают-
ся параллельно диагонали. Для оболочек вращения с круговым
планом рациональна радиально-кольцевая разбивка. Для оболо-
чек положительной гауссовой кривизны на овальном плане воз-
можна как радиально-кольцевая разбивка, так и ортогональ-
ная разбивка, параллельная осям симметрии.

В некоторых случаях, например при радиально-кольцевой
разбивке, ячейка имеет трапецеидальное очертание, которое в
MCA приводится к осредненной прямоугольной ячейке. Исход-
ную геометрию поверхности дискретной системы, аппроксими-
рующей мембрану, следует принимать с учатом начальной стре-
лы провиса покрытия.

5.17.	Для мембранных покрытий, подкрепленных ребрами,
формирование расчетной системы рекомендуется производить
так, чтобы пояса ячеек модели совпадали с ребрами.

Ребра, обладающие наряду с продольной также и изгибной
жесткостью, рекомендуется в расчетной модели аппроксимиро-
вать отдельными стержнями с соответствующими жесткостями
и с жесткими соединениями между собой в узлах. Соединение
этих элементов с дискретной системой, моделирующей мембра-
ну, следует производить в узлах с помощью стержней, имеющих
повышенную (на два порядка) изгибную и продольную жест-
кости по сравнению с подкрепляющим ребром. Длину этих сое-
динительных стержней следует принимать равной расстоянию
от нейтральной оси ребра до срединной поверхности мембран-
ной оболочки.

5.18.	Опорный контур мембранного покрытия в расчетной
схеме рекомендуется аппроксимировать жестко сопряженными
между собой стержнями, обладающими продольной, изгибными
и крутильной жесткостями, ось которых совпадает с нейтраль-
ной осью контура. Сопряжение опорного контура с пролетной
конструкцией в расчетной схеме рекомендуется осуществлять
в узлах с помощью стержней, жесткость которых на два поряд-
ка больше жесткостей контура, и длиной, соответствующей
расстоянию от нейтральной оси контура до места примыкания
мембраны.

Такая аппроксимация позволяет учесть крутящие и допол-
нительные изгибающие моменты в контуре, возникающие в нем
от нормальных и касательных усилий по кромке мембраны в
результате эксцентричного крепления ее относительно центра
тяжести поперечного сечения опорного контура.

5.19.	В расчетной схеме рекомендуется учитывать пери-
метральные стойки, на которые опирается контур, включением
в пространственную систему соответствующих стержней, кото-
рые обладают проектными жесткостями и соединениями.

6.	ВИСЯЧИЕ ОБОЛОЧКИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ГАУССОВОЙ
КРИВИЗНЫ НА КРУГЛОМ И ОВАЛЬНОМ ПЛАНАХ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

6.1.	Висячие мембранные оболочки положительной гауссо-
вой кривизны на круглом и овальном планах рекомендуется
применять в покрытиях зданий и сооружений общественного,
промышленного и сельскохозяйственного назначений (спортив-
но-зрелищные и выставочные залы, крытые рынки, склады,
гаражи, производственные помещения, овощехранилища и т.п.)
пролетом 30-250 м.

Круговое очератние плана оболочки по сравнению с оваль-
ным предпочтительнее, так как в этом случае более выгодны
условия работы опорного контура, упрощаются изготовление
и монтаж.

6.2.	Покрытие монтируется с начальной стрелой провиса,
назначаемой с учетом архитектурных, конструктивных и тех-
нико-экономических факторов.

При выполнении мембраны из углеродистой стали рекомен-
дуется относительную стрелу провиса назначать f/D = 1/20,
а при использовании низколегированных сталей — 1/30. При
диаметре оболочки менее 60 м относительную стрелу провиса
следует принимать соответственно 1/30 и 1/40.

Срединную поверхность оболочки на круглом плане реко-
мендуется принимать в виде поверхности вращения, а оболочек
на эллиптическом плане — в виде эллиптического параболоида.

6.3.	В производственных зданиях с висячими оболочками
положительной гауссовой кривизны на круглом плане могут
быть предусмотрены поворотные краны с подвеской их в
центре.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

6.4.	Покрытие состоит из пролетной конструкции — мем-
браны, воспринимающей поперечную нагрузку и работающей
на растяжение в двух направлениях, и замкнутого опорного кон-
тура, который воспринимает на уровне покрытия горизонталь-
ные составляющие цепных усилий мембраны и передает на ко-
лонны в основном вертикальные усилия.

Пролетная конструкций собирается из тонколистовых по-
лотнищ прямоугольного или трапециевидного очертания и мо-
жет быть подкреплена системой элементов (постелью) соответ-
ственно взаимно ортогональной или радиально-кольцевой
(рис. 6.1). В последнем случае в середине покрытия устанав-
ливается центральное кольцо, к которому крепятся мембрана
и радиальные элементы подкрепления.

6.5.	При ортогональном расположении в плане элементов
постели и соответственно прямоугольных полотнищах мембра-
ны, когда монтажная нагрузка распределена равномерно по
длине нити (меридиан очерчен по квадратной параболе), урав-
нение поверхности оболочки имеет вид: для покрытий на круг-
лом плане (рис. 6.2, а)

(6.1)

где R, f — радиус, стрела провиса покрытия;

для покрытий на эллиптическом плане (рнс. 6.2, б)

(6.2)

где а, b — полуоси эллипса.

При радиально-кольцевом расположении в плане элементов
постели и трапециевидной форме полотнищ, когда монтажная
нагрузка распределена вдоль нити по трапеции (рис. 6.3) (мери-
Рис. 6.1. Расположение подкрепляющих элементов пролет-
ной конструкции

а — ортогональная система; 6 — радиально-кольцевая систе-
ма; 1 — опорный контур; 2 — мембрана; 3 — основные
(продольные или радиальные) направляющие элементы;

4 - вспомогательные (поперечные или кольцевые) эле-
менты; 5 — центральное кольцо

пиан очерчен по кривой, занимающей промежуточное положение
между квадратной и кубической параболами), уравнение мери-
диана поверхности оболочки имеет вид

: ЧК-Г)

(2q, +чг)К

Гз(Ч1+Чз)-3Чз--- +

L	R
Рис. 6.2. Геометрия поверхности оболочек положительной гауссовой кри-
визны

а — на круглом плане; б — на овальном плане

гДв qp q2 - интенсивность трапецеидальной нагрузки на радиальный эле-
мент постели при монтаже оболочки; г - текущая координата.

Если равномерно распределенная часть монтажной нагрузки
пренебрежимо мала (q* = 0 и меридиан очерчен по кубической
параболе), то уравнение поверхности оболочки имеет вид:

для покрытий на круглом плане (см. рис. 6.2, а)

(6.4)

для покрытий на эллиптическом плане (см. рис. 6.2, б)

(6.5)

Преимуществами провисающих оболочек на круглом плане
с ортогональным расположением подкрепляющих элементов и
прямоугольными полотнищами (вариант 1) являются: мини-
мальная длина сварных швов монтажных соединений (при оди-
наковой максимальной ширине полотнища), отстуствие цент-
ральной (временной) монтажной опоры, лучшие условия работы
пролетной конструкции благодаря равномерности распределе-
ния усилий в мембране по всей поверхности.

Преимуществами провисающих оболочек на круглом плане
с радиально-кольцевой системой подкрепляющих элементов
и трапециевидными полотнищами (вариант И) являются: мини-
мальное число типоразмеров элементов пролетной конструкции
при большой их повторяемости, лучшие условия работы опор-
ного контура в результате меньших сжимающих усилий от экс-
плуатационных нагрузок и изгибающих моментов от монтажных
нагрузок.

Выбирать вариант конструктивного решения следует на ос-
нове технико-экономического анализа. Для покрытий диамет-
ром свыше 100 м рекомендуется принимать радиально-кольце-
вую систему разбивки пролетной конструкции, так как при
таких пролетах определяющими являются условия монтажа.

6.6,	Мембрана обычно'монтируется из выполненных в за-
водских условиях полотнищ (см. пп. 2.4, 2.5), свернутых в ру-
лоны, длину которых принимают равной пролету покрытия
(вариант 1) или радиусу покрытия (вариант II), а ширину —
до 12 м. Трапециевидные полотнища мембраны при радиально-
кольцевой системе постели получают диагональной разрезкой
прямоугольных полотнищ.

6.7.	Площадь сечения направляющих рекомендуется вклю-
чать в работу пролетной конструкции при расчетах на эксплу-
атационную нагрузку (см. п. 3.12), особенно в оболочках с ради-
ально-кольцевой системой постели, что позволяет при постоян-
ной толщине мембраны получать переменную.приведенную тол-
щину пролетной конструкции, которая соответствует эпюре ра-
диальных усилий в оболочке, увеличивающихся от наружного
контура к центру покрытия.

Допускается усиление центральной, наиболее напряженной
части оболочки выполнять применением более толстых листов
или дополнительных листов, крепящихся к основному полотни-
щу (см. п. 3.7).

6.8.	Центральное кольцо в оболочках с радиально-кольцевой
системой подкрепляющих элементов воспринимает растягиваю-
щие усилия с пролетной конструкции. Оно выполняется плос-
ким. Форму его в плане принимают подобной очератнию наруж-
ного контура. Размеры кольца определяются из условия закреп-
ления в нем радиальных элементов подкрепления и мембраны.
При радиально-кольцевой системе постели хвостовики, которы-
ми заканчиваются направляющие (см. п. 3.9), рекомендуется
устанавливать со стороны центрального кольца (рис. 6.4).

Центральное кольцо рекомендуется проектировать металли-
ческим из прокатных или сварных профилей ломаного очерта-
ния в плане. Мембрана может примыкать к кольцу по его центру
Рис. 6.4. Узел примыкания направляющего элемента постели к
центральному кольцу

1 — направляющий элемент; 2 — центральное кольцо; 3 — хвосто-
вик ; 4 — сферическая шайба

(рис. 6.4) или к верхней полке (рис. 6.5). Внутри кольца сле-
дует располагать металлический лист, подкрепленный балочной
клеткой.

Надо иметь в виду, что в период монтажа центральное коль-
цо, устанавливаемое на временную опору, работает из своей
плоскости на изгиб от вертикальных составляющих цепных уси-
лий с пролетной конструкции и собственного веса.

6.9.	Стабилизация пролетной конструкции (пп. 3.18-3.23)
может быть осуществлена собственным весом покрытия, исполь-
зованием системы элементов, обладающих изгибной жесткостью
и предварительно напряженными фермами с помощью системы
вант, связанных с мембраной диагональной решеткой или оттяж-
ками. Нижний пояс стабилизирующих вантовых ферм крепится
к дополнительному кольцевому контуру или непосредственно
к колоннам. Верхний пояс служит постелью для укладки мем-
браны. Имеются решения, когда системой вант стабилизируется
только периферийная часть мембраны, а центр оболочки — под-
веской технологического оборудования [16].

Выбор способа стабилизации покрытия определяется кон-
кретными условиями работы конструкции, ее изготовления
и монтажа, экономической целесообразностью.

6.10.	Наружный опорный контур может быть выполнен с
Рис, 6.5. Центральное кольцо и узел примыкания к нему направ-
ляющего элемента

1 - направляющий элемент; 2 — центральное кольцо; 3 — хвос-
товик

очертанием в плане в виде многоугольника (для упрощения
изготовления его элементов) или кольца (круглого, эллипти-
ческого или овального).

Целесообразно размеры поперечного сечения железобетон-
ного опорного контура в первом приближении назначать исходя
из следующих значений его относительных жесткостей (см. соот-
ношения 3.1):

n = (EOk/EtR3 = 10-s ; k= (EA)k/EtR = 2,5

В случае выполнения контура из металлопроката:

п= 10" 5; k = 0,7.

6.11.	В провисающих мембранных оболочках вращения
в случае осесимметричной нагрузки контур, радиальные пере-
мещения которого не стеснены опорами, безызгибен в своей
плоскости. При замене кругового очертания контура ломаной
линией, а также в случае, если колонны, на которые отирается
контур, препятствуют его свободным горизонтальным переме-
щениям, в горизонтальной плоскости опорного контура возни-
кают изгибающие моменты даже при осесимметричных нагруз-
ках на оболочку [18]. Изгибающие моменты в контурном
кольце такой оболочки возникают и при односторонних схемах
эагружения. Изгибающие моменты в опорном контуре овальных
в плане мембранных оболочек возникают и при равномерно
распределенной нагрузке на покрытии.

6.12.	Монтаж покрытия рекомендуется предусматривать на
проектной отметке навесным способом без лесов и подмостей
по заранее навешенной системе подкрепляющих элементов -
постели. При радиально-кольцевой системе постели для монта-
жа покрытия используется временная центральная башня.

Примером применения висячей оболочки на круглом плане
является мембранное покрытие спортивно-концертного комп-
лекса имени В.И. Ленина, разработанное институтом
ЛенЗНИИЭП [16] и построенное в 1978 г. в Ленинграде. Покры-
тие диаметром 160 м представляет собой опрокинутую сфери-
ческую оболочку со стрелой провиса 10 м, выполненную из
стальной мембраны толщиной 6 мм. По контуру оболочка зак-
реплена в сборно-монолитном опорном кольце сечением 4,6х
х1,3 м. Стабилизация покрытия обеспечивается в периферийной
зоне системой радиальных предварительно напряженных ванто-
вых ферм, а в центральной зоне — массой технологического обо-
рудования.

Отдельные лепестки мембраны соединены между собой на
заклепках через стыковые накладки, являющиеся верхними
элементами вантовых стабилизирующих ферм.

Примером применения висячей оболочки на овальном
плане является покрытие универсального стадиона спорткомп-
лекса "Олимпийский” [20], разработанное в институтах Mog
проект-2 и ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Эллиптическое в плат
не здание размером в главных осях 224x183 м перекрыто сталь-
ной мембраной толщиной 5 мм со стрелой провиса 12,5 м.
Мембрана подкреплена радиально-кольцевой системой ребер.
В средней части покрытия расположено центральное кольцо.
Мембрана по контуру закреплена в монолитном железобетон-
ном кольце размером 5x1,75 м, бетонируемом в металлической
опалубке, включенной в работу контура, и опертом на стальные
колонны, расположенные по периметру оболочки шагом 20 м.

Институтом ЛенЗНИИЭП совместно с ЦНИИСК им. ВЛ. Ку-
черенко разработаны Альбом технических решений (шифр
Э—532.93—83) и рабочие чертежи (шифр Э—532.103-85) прови-
сающих мембранных покрытий на круглом плане диаметром
24—96 м для зданий общественного назначения.

6«13. Выбор метода расчета определяется стадией проекти-
рования, видом нагрузок, наличием конструктивных особен-
ностей. В предварительных расчетах следует использовать, при-
веденную далее (пп. 6.17—6.25), приближенную методику,
позволяющую определять усилия и перемещения в основных
элементах конструкций. На окончательном этапе проектирова-
ния рекомендуется использовать численные методы расчетов
на ЭВМ, позволяющие учесть различные виды загружения пок-
рытия, в том числе температурные воздействия, конструктив-
ные особенности оболочек (форму плана, переменную толщи-
ну мембраны, наличие ребер и проемов, очертание контура,
тип сопряжения контура с колоннами и т.п.), а также продоль-
ную, изгибные (в обеих плоскостях) и крутильную жесткости
опорного контура.
При расчете покрытий следует учитывать схемы распределе-
ния снегового покрова согласно прил. 1. На стадии рабочего
проектирования постоянная и временная технологическая наг-
рузки должны быть откорректированы с учетом расположения
оборудования, подвесных потолков, площадок для обслужи-
вания и т.п.

6.14.	В провисающих тонколистовых покрытиях на круглом
и овальном планах возникает система нормальных Nj, N2 и каса-
тельных N12 усилии в мембране, а также сжимающих усилий
NK, изгибающих х, Мк у и крутящих Мк моментов в
опорном контуре. Шпряжен^о-деформированно’е состояние при
этом зависит от начальной геометрии поверхности покрытия.
При одной и той же стреле провиса оболочки величины и распре-
деление усилий в мембране, а также усилия в опорном контуре
зависят от очертания меридиана.

При очертании меридиана по квадратной параболе главные
нормальные усилия в оболочке примерно равны между собой
и мало изменяются по всей поверхности покрытия. При очерта-
нии меридиана по кубической параболе радиальные усилия воз-
растают от контура к центру покрытия.

6.15.	Приближенная методика расчета провисающих мем-
бранных покрытии основана на беэмоментной теории пологих
оболочек. Формулы для расчета оболочек иа круглом плане
с очертанием меридина по квадратной параболе получены, с ис-
пользованием метода Бубнова—Галеркина, задаваясь функцией
прогиба в виде

w = wu[l- (r/R)n] ,	(6.6)

где w — прогиб в центру покрытия. Показатель степени ”п” зависит от
безрамерного параметра □ и относительной продольной жесткости конту-
ра к:

S = 0,125 А. — f ; к =	.	(6:7)

Е t V t I	EtR

По результатам численных исследований получена эмпири-
ческая зависимость

2S2 + 8,8St 0,7	0,1

S2t 3,5 St 0,03	к

(6.8)

Значения коэффициента п приведены л табл. 6.1.

Для приближенного расчета оболочек с меридианом, отлича-
ющимся от квадратной параболы, и для схем с односторонним
нагружением получены формулы и графики на основе много-
s	Коэффициент п при значениях								
	0,25	0.5	1	2	1_2	4 1	5	| 20	| 4000
0,001	21,56	21,36	21,26	21,21	21.19	21,18	21,17	21.16	21,15
0,002	19,79	19,59	19,49	19.44	19,43	19,42	19,41	19,4	19,39
0,004	17,1	16,9	16,8	16,75	16,74	16,73	16,72	16,71	16,7
0,006	15,15	14,95	14,85	14,8	14,79	14,78	14,77	14,76	14,75
0,008	13,67	13,47	13,37	13,32	13,31	13.3	13,29	13,28	13,27
0,01	12,51	12,31	12,21	12,16	12,15	12,14	12,13	12,12	12,11
0,02	9,13	8,93	8,83	8,78	8,77	8,76	8,75	8,74	8,73
0,04	6,55	6,35	6,25	6,20	6.19	6,18	6,17	6,16	6,15
0,06	5,47	5,27	5,17	5,12	5,11	5,1	5,09	5,08	5,07
0,08	4,88	4,68	4,58	4,53	4,52	4,51	4,5	4,49	4,48
0,1	4,50	4,3	4.2	4,15	4,14	4,13	4,12	4.11	4,1
0,2	3,7	3,5	3,4	3,35	3,34	3,33	3,32	3,31	3,3
0,4	3,26	3,06	2,96	2,91	2,9	2,89	2,88	2,87	2,86
0,6	3,09	2,89	2,79	2.74	2,73	2,72	2,71	2,7	2,69
0,8	3	2.80	2,7	2,65	2,64	2,63	2,62	2,61	2,6
1	2,94	2,74	2,64	2,59	2.58	2.57	2,56	2, S5	2.54
5	2,63	2,43	2,33	2,28	2,27	2,26	2,25	2,24	2,23
10	2,54	2,34	2,24	2,19	2,18	2,17	2,16	2,15	2,14
25	2,46	2,26	2,16	2,П	2,1	2,09	2,08	2,07	2,06
100	2,42	2,22	2,12	2,07	2,06	2,05	2.04	2,03	2,02
вариантных расчетов на ЭВМ методом конечных разностей (осе-
симметричная задача) и методом стержневой аппроксимации
(односторонняя нагрузка).

6.16.	Степень геометрической нелинейности рассматрива-
емой задачи зависит от относительной стрелы провиса оболоч-
ки, толщины мембраны, нагрузки иа покрытии и жесткости
контура. Границы применимости линейнойи нелинейной теорий
рекомендуется определять по графику ”S — 1/k” на рис. 6.6
Расчет провисающих оболочек можно вести в линейной поста-
новке, если S и 1 / к находятся в зоне 1 (см. рис. 6.6).

Расчет иа равномерно распределенную нагрузку по прибли-
женной методике. Расчет оболочки на круглом плане с мериди-
аном, очерченным по квадратной параболе.

6.17.	Прогиб мембранной оболочки в центре покрытия wu
определяется из кубического уравнения

Aw® + Вfwj + Cfwu - G = о .	(6.9)
Коэффициенты уравнения (6.9)

д_ 1 + к(4п-1-?) . в= 1 + к(Зп+1--)) .	0)

8(2n- 1)	’ п(п + 2)

С= 4[1 + к(2п+3-201 . G =	(6.1О)

(n+l)(n+2)2	п(п + 2)

где к — относительная продольная жесткость контура (6.7); п — показа-
тель степени в выражении (6.6), определяемый по формуле (6,8) или
табл. 6.1.

При коэффициенте Пуассона материала мембраны Р = 0,3
коэффициенты А, В, С> G из уравнения (6.10) рекомендуется
определять по табл. 6.2—6.5. Значением к предварительно зада-
ются согласно п. 6.10 с последующим уточнением по формуле
(6.7) и результатам подбора сечения контура.

Решение кубического уравнения (6.9) рекомендуется про-
водить методом Ньютона [3] по формуле

(6.11)

F’(w‘- 1 )

Нулевое приближение при i = 1 следует определять по фор-
муле (6.15).

Наряду с формулой (6.9) прогибы центра мембранной обо-
лочки на круглом плане с меридианом, очерченным по квадрат-
ной параболе, могут быть определены по формуле

wH= m, VT.	(612)

где Wy = w^/t; q = qR4/Et4 ; nij — коэффициент, зависящий от S и k
и определяемый по графикам, приведенным на рис. 6.7, 6.8, или форм*
лам:

при S>250, nij

o,68s_+47oo_	У8

S+ 7600 \7iT

при 10< S < 250,

m, = 0,62 - 0,14(1,05 + 0.0042S)3 + 0,18/v^k?

(6.13)

(6.14)
Коэффициент А при значениях к

	0,25	|	0,5	L1	1	2	3	1.2 _J	5	20	| 4000
0Д)01	0,066	0,129	0,255	0,507	0,759	1,011	1,263	5,045	10087
0,002	0,0663	0,129	0,256	0,508	0,76	1,013	1,265	5,05	10095
0,004	0,0670	0,13	0,257	0,509	0,762	1,015	1,267	5,058	ЮНО
0,006	0,0675	0,131	0,257	0,51	0,764	1,017	1,27	5,066	10125
0Д)08	0,0681	0,132	0,258	0,512	0,765	1,019	1,272	5,073	10139
0,01	0,0686	0,132	0,259	0,513	0,767	1,02	1,274	5,081	10153
0,02	0,071	0,135	0,263	0,518	0,773	1,029	1,284	5,114	10215
0,04	0,0746	0,139	0,268	0,526	0,784	1,042	1,3	5,166	10312
0,06	0,0773	0,143	0,273	0,532	0,792	1,052	1,311	5,205	10385
0,08	0,0793	0,145	0,276	0,537	0,798	1,059	1,32	5,235	10442
0,1	0,0808	0,147	0,279	0,541	0,803	1,065	1,328	5,26	10488
0,2	0,0855	0,153	0,287	0,553	0,818	1,084	1,35	5,334	10627
0,4	0,0892	0,158	0,293	0,562	0,831	1,100	1,368	5,397	10745
0,6	0,0908	0,160	0,296	0,567	0,837	1,107	1,377	5,427	10801
0,8	0,0919	0,162	0,298	0,57	0,841	1,112	1,383		10836
1	0,0926	0,163	0,3	0,572	0,844	1,115	1,387	5,459	10861
5	0,097	0,169	0,308	0,584	0,86	1,136	1,411	5,541	11016
10	0,0985	0,171	0,311	0,589	0,866	1,143	1,42	5,571	11071
25	0,0999	0,173	0,314	0,593	Q871	1,149	1,428	5,597	11121
100	0,1008	0,174	0,316	0,596	0,875	1,154	1,433	5,616	11156
Коэффициент В при значениях к

	0,25	0,5	1	12 J	-1		4	Ll__.	_20__„'	4000
0,001	0,342	0,0669	0,132	0,263	0,394	0,525	0,656	2,621	5240
0,002	0,0371	0,0727	0,144	0,286	0,427	0,569	0,711	2,84	5678
0,004	0,0429	0,0836	0,165	0,328	0,49	0,653	0,815	3,255	6507
0,006	0,0482	0,0938	0,185	0,367	0,548	0,731	0,913	3,641	7278
0‘008	0,0533	0,103	0,203	0,403	0,603	0,803	1,003	4,002	7998
0,01	0,0582	0,113	0,221	0,438	0,655	0,871	1,088	4,339	8672
0,02	0,0789	0,151	0,295	0,582	0,869	1,156	1,443	5,747	11481
0,04	0,109	0,205	0,397	0,779	1,161	1,543	1,925	7,657	15287
006	0,129	0,242	0,464	0,908	1,352	1,796	2,24	8,898	17756
0,08	0,144	0,268	0,513	1,000	1,488	1,975	2,462	9,771	19494
од	0,155	0,288	0,549	1,069	1,589	2,109	2,628	10,422	20786
0,2	0,187	0,343	0,648	1,256	1,862	2,469	3,075	12,169	24254
04	0,211	0,384	0,721	1,392	2,061	2,729	3,398	13,424	26740
0,’б	0,222	0,402	0,753	1,45	2,146	2,841	3,537	13,962	27806
0,8	0,228	0,413	0,772	1,485	2,197	2,908	3,619	14,282	28438
г	0,233	0,421	0,786	1,510	2,232	2,954	3,676	14.503	28876
5	0,259	0,465	0,862	1,649	2,435	3,219	4,004	15,767	31373
10	0,267	0,479	0,887	1,695	2,5	3,305	4,109	16,172	32171
2^ ,	0,275	0,492	0,909	1,734	2.557	3,38	4,202	16,527	32872
100»	0,28	0,5	0,924	1,761	2,595	3,429	4,262	16,76	33331
$

Коэффициент С при значениях к

	0,25			.2	]	г	_L__		5	| 20	I 4000
0,001	0,00398	0,00777	0,0154	0,0305	0,0457	0,0608	0,076	0,303	606
0,002	0,00469	0,00914	0,018	0,0358	0,0536	0,0714	0,0892	0,356	711
0,004	0,00619	0,0120	0,0237	0,047	0,0703	0,0937	0,117	0,467	933
0,006	0,00779	0,0151	0,0297	0,0588	0,088	0,117	0,146	0,583	1166
0,008	0,00945	0,0183	0,0359	0,071	0,106	0,141	0,176	0,704	1406
0,01	0,0112	0,0215	0,0422	0,0835	0,125	0,166	0,207	0,826	1651
0,02	0,0199	0,0380	0,0741	0,146	0,218	0,29	0,362	1,441	2878
0,04	0,0359	0,0679	0,131	0,258	0,384	0,511	0,637	2,532	5056
0,06	0,0489	0,092	0,177	0,346	0,51-9	0,685	0,854	3,393	6771
0,08	0,0592	0,111	0,213	0,416	0,619	0,822	1,025	4,067	8114
0,1	0,0675	0,126	0,242	0,472	0,702	0,931	1,161	4,604	9184
0,2	0,0924	0,172	0,328	0,636	0,945	1,253	1,561	6,184	12528
0,4	0,112	0,209	0,396	0,767	1,138	1,508	1,878	7,431	14809
0,6	0,122	0,225	0,427	0,826	1,225	1,623	2,021	7,992	15926
0,8	0,127	0,235	0,445	0,862	1,277	1,692	2,108	8,332	16601
1	0,131	0,242	0,459	0,887	1,314	1,741	2,168	8,570	17075
5	0,154	0,285	0,537	1,035	1,532	2,029	2,525	9,972	19859
10	(£162	0,299	0,562	1,084	1,604	2,124	2,643	10,433	20776
25	0,168	0,311	0,585	1,127	1,668	2,208	2,748	10,844	21592
100	0,173	0,319	0,601	1,156	1J1	2,264	2,817	11,116	22131
Коэффициент G при значениях к

	0,25	|	0.5	1	. 1		3	к _ __		20	4000
0,001	0,00231	0,00271	0,00344	0,00488	0,00631	0,00774	0,00917	0,0306	57.2
0,002	0,00272	0,00319	0,00406	0,00576	0,00745	0,00914	0,0108	0,0361	67,5
0,004	0,0036	0,00422	0,00538	0,00764	0,00989	0,0121	0,0144	0,048	89,6
0,006	0,00452	0,00533	0,00679	0,00965	0,0125	0,0153	0,0182	0,0607	113.3
0,008	0,00549	0,00648	0Д)0827	0,0118	0,0152	0,0187	0,0221	0,074	138,2
0,01	0,00648	0,00767	0,0098	0,0139	0,0181	0,0222	0,0263	0,0878	164
0,02	0,0116	0,0138	0,0178	0,0253	0,0328	0,0403	0,0478	0,160	299
0,04	0,021	0,0255	0,033	0,0472	0,0613	0,0753	0,0893	0,299	559
0,06	0,0288	0,0352	0,0459	0,0658	0,0855	0,105	0,125	0,418	781
0,08	0,035	0,0432	0,0565	0,0812	0,106	0,13	0,154	0,516	966
0,1	0,0401	0,0498	0,0652	0.0939	0,122	0,15	0,178	0,598	1118
0,2	0,0557	0,0702	0,0927	0,134	0,174	0,215	0,255	0,856	1602
0,4	0,0687	0,0874	0,116	0,168	0,22-	0,27	0,321	1,079	2020
0,6	0,0747	0,0955	0,127	0,185	0,241	0,297	0,352	1,185	2219
0,8	0,0784	0,1	0,134	0,195	0,254	0,313	6,372	1,251	2342
1	0,081	0,104	0,139	0,202	0,264	0,324	0,386	1,297	2431
5	0,0967	0,126	0,169	0,246	0,322	0,397	0.472	1,588	2976
10	0,102	0.133	0,179	0,262	0,342	0,422	0,501	1,689	3166
25	0,107	0,14	0,189	0,276	0,361	0,445	0,529	1,782	3339
100	0,11	0,144	0,195	0,285	0,373	0,46	0,547	1,844	3455
Рис. 6.7. Значения коэффициента для определения проги-

бов, очерченных по квадратной параболе при S 10

Рис. 6.8. Значения коэффициента mi для определения прогибов центра
оболочки с меридианом, очерченным по квадратной параболе при 5^-10
Для оболочек, у которых параметры S и к находятся в зоне
11 (см. рис. 6.6), прогибы в центре покрытия допускается вычис-
лять по формуле

г

= - 0,5 f -- +
В

G j R 4

В Etf ’

(6.15)

где коэффициенты В, С, G определяются по формуле (6.10) или
табл. 6.3-6.5.

Формула (6.15) дает погрешность при определении проги-
бов до 5% в запас по сравнению с формулой (6.9).

Для оболочек, у которых параметры S и S находятся в зо-
не I (см. рнс. 6.6), прогибы в центре покрытия можно найти по
формуле

W„ = 3.8	.

l + k(27 —р) Etfl 2

(6.16)

6.18.	После определения прогиба в центре оболочки нор-
мальные цепные напряжения в центре оболочки оц н в месте
примыкания к контуру а* (радиальные) и о2 k (кольцевые)
находят по формулам; ’

Ewu Г2f l + k(n + l-i>) + nwu
R2[n + 2 l+k(l — p) 8(n-l)

l + k(l— p) 1 ’

= nk______2f t wu ) -

,k 1 +k(l —p) R2 \n + 2	4 / ’

(6.17)

Для оболочек, у которых параметры S и к находятся в зо-
не I (см. рис. 6.6), напряжения в мембране допускается опреде-
лять по формулам:
6.19.	Сжимающее усилие в наружном опорном контуре
NKJf и растягивающее усилие во внутреннем кольце NKB соот-
ветственно равны:

nkh=-ni>Khr:	(6.19)

Nkb’Nx.kb"»-	<6-20’

где N? кн, N? кв радиальные усилия в мембране соответственно
в узлах’примыкания к наружному и внутреннему кольцам:

ni,kh = а1,к ‘;

N.,KB = К,к «в +	(6.21)

где R, RB- радиусы наружного и внутреннего кольца.

При ломаном очертании опорного контура в его горизон-
тальной плоскости возникают изгибающие моменты:

МГ,ОП=-0-0831Чкнг2;

МГ Пр = 0,042 N1KHI2 ,	(6-22)

где Мг оп, Мр - опорный и пролетный моменты в горизонтальной
плоскости прямолинейного участка ломаного наружного опорного кон-
тура; 1— длина прямолинейного участка контура.

Значения изгибающих моментов из плоскости контура,
опертого на стойки:

Мв,оп = - 0,083(0,5qR+gK)as ;

Мв, пр = °-042 <°>5 OR + 8К > а2 ’	(6.23)

где МВ оп’ Мв пр “ изгибающие моменты в вертикальной плоскости
наружного опорного контура над стойками (опорами) и в пролете меж-
ду ними; q — равномарно распределенная нагрузка по поверхности
покрытия; gK - нагрузка от собственного веса опорного контура; л -
шаг стоек.

6.20.	Стойки основного каркаса, на которые опирается
наружный опорный контур, рассчитываются на сжатие с изги-
бом. Усилия сжатия в стойках ( Nc) определяются по формуле

Nc =(0,5qR+ gK)a+gc ,	(6.24)

где q, gK, a - имеют те же значения, что и в формуле (6.23); gc - соб-
ственный вес стоек.

При обеспечении устойчивости сооружения с помощью свя-
зей, устанавливаемых в пролете между стойками, в них возни-
кают дополнительные сжимающие усилия от действия горизон-
тальных нагрузок на сооружение (ветер, сейсмические воздейст-
вия и пр.).

Изгибающие моменты в стойках в радиальном направле-
нии определяются радиальными перемещениями наружного
опорного контура ик (от его обжатия и температурных дефор-
маций) и соответствующими перемещениями верха стоек

Пк = [Икн/<ЕА)к + а	(6.25)

где Nrh, (ЕА)К, а - усилие сжатая, продольная жесткость, коэффици-
ент линейного расширения материала и наружного опорного контура;
At - расчетный перепад температур.

Горизонтальные перемещения мембранного покрытия как
жесткого диска от воздействия ветровых нагрузок на покрытие
и стены здания или от сейсмических воздействий вызывают в
колоннах дополнительные изгибающие моменты в радиальном
и кольцевом направлениях. Если стеновое ограждение соедине-
но с колоннами, то в последних возникают дополнительные
изгибающие моменты в радиальном направлении от ветрового
давления на стены сооружения.

Расчет оболочки на круглом плане с очертанием меридиана,
отличающимся от квадратной параболы.

6.21.	Предварительный расчет оболочки постоянной толщины
с очертанием меридиана, отличающимся от квадратной параболы
(см.п. 6.5), следует проводить в два этапа. На первом этапе вы-
полняется расчет мембранной оболочки по формулам (6.9)—
(6.18) для случая очертания меридиана по квадратной параболе
при принятых основных геометрических (R, f) жесткостных (Е,
t, Ек, Ак) н нагрузочных (q) параметрах. На втором этапе расче-
та полученные значения прогибов wjp и напряжений
<у(р , сДр корректируются применительно к рассчитываемой
оболочке в зависимости от коэффициента.
P=q1/qJ,	(6.26)

определяющего форму поверхности оболочки.
Здесь q, и q2 имеют те же значения, что и в формуле (6.3).

(2)	(2)	(2)	(2)

Прогибы wj'н напряжения Оц , к» к в оболочке

с очертанием меридиана, отличающимся от квадратной парабо-
лы, вычисляют по формулам:

(2)	(1)

wu= klw4 >

„(2)= V

ац k2 °ц 

(2)	v (О

а1,к(2,к) = М1,к(2,к) •

(6.27)

Где к , к2, к3 - корректирующие множители, определяемые по ^графи-
кам, приведенным ня рис. 6.9, 6.10, в зависимости от значений S, к (6.7);
fi (6.26), либо по формулам:

.	,	0,385-0,282

к = 1 + -------------

§0.65

'1 /к
----(1-01,6);

к = 1+ O-OSip-fl1-6)

*	S0,65

[ (6.27,а)

к =1- ££??_ (I-,;1*).
g0,25

Значения 0 изменяются от нуля (меридиан очерчен по куби-
ческой параболе: qt = 0) до 1 (меридиан очерчен по квадрат-
ной параболе: = q2). Промежуточные значения коэффициент
та kj в зависимости от относительной жесткости контура к
могут быть приняты по линейной интерполяции. Усилия в опор-
ном контуре и стойках определяются согласно указаниям
пп. 6.19,6.20.

Расчет оболочки при осесимметричной нагрузке с макси-
мальной интенсивностью в центре покрытия.
Рис. 6.10. Значения коэффициентов Kj и К3 для определения усилий
в оболочке с очертанием меридиана. отличающимся от квадратной
параболы

Рис. 6.9. Значения коэффициента Ку для определения прогибов центра
оболочки с очертанием меридиана, отличающимся от квадратной пара-
болы

6.22.	Методика расчета мембранных оболочек на круглом
плане при осесимметричной нагрузке с максимальной интенсив-
ностью в центре покрытия разработана на основе численных ис-
следований. Данная схема нагружения является определяющей
для вычисления прогибов н усилий в оболочке.

Расчет производится в два этапа. На первом этапе выполня-
ется расчет оболочки на равномерно распределенную нагрузку
(g + у) по формулам (6.9—6.18), (6.26—6.27, с) в зависимости
от очертания меридиана оболочки. На втором этапе полученные
- 1 . (1) (1) (1)

значения прогибов Wy и напряжении Оц , о* к, о2 к коррек-
тируются в зависимости от параметров S,Ic (6.7) и коэффици-
ента

а= g/(g + v) ,

характеризующего соотношение постоянной и суммарной g + w
нагрузок. При этом постоянная составляющая нагрузки g
распределена равномерно по поверхности покрытия, а времен-
ная v возрастает от края покрытия к центру — от 0,5 v до 2v по
линейной зависимости.

Прогибы напряжения	* а2^к ® мембранной

оболочке вычисляют по формулам:

w(3lk Л

ц Ku Ц 

(3)	,	(1)

°Ц = k22 °Ц

(6.28)

(3)
п1,к(2,к)

k32°l,K(2,K)

Для определения коэффициентов к12, к22, к32 могут быть
использованы графические зависимости, приведенные на
рис. 6.11,6.12, или формулы:

кп<А+-в-_)(1_а) + 1;

к„ =(o.i2*^s)(i-“)* 1;

S0'4
к32 = (1,145-0,103а) 0,978
.де А = 0,169—0,283к + 0,053к2 ;

В= 0,08+ 0,33k—0,058k2 ;

п- 0,248 + 0,006 к2 .

(6.28а)

(6.286)
К = 5

а=0,5

Рис. 6.11. Зависимости прогибов центра оболочки при действии осесим-
метричной нагрузки с максимумом в центре (вторая схема) от соотноше-
ния постоянной и суммарной нагрузок а при различных значениях отно-
сительных параметров S и к

Рис. 6-12. Зависимости усилий в оболочке при действии осе-
симметричной нагрузки с максимумом в центре от соотноше-
ния постоянной ^.суммарной нагрузок а при различных зна-
чениях параметра S
а — усилия в центре оболочки; б — усилия в оболочке в месте
примыкания к контуру
Расчет оболочки на эллиптическом плане.

6.23.	Для висячих оболочек положительной гауссовой кри-
визны в форме эллиптического параболоида иа овальном плане с
меридианом, очерченным по квадратной параболе [см. формулу
(6.2) ], главные усилия в мембране без учета податливости кон-
тура в случае равномерно распределенной нагрузки q в линейной
постановке определяются по формулам:

N| = qb2/(4f);

где а, b главные полуоси эллиптического плана оболочки.

Усилия сжатия в наружном опорном контуре возрастают
от точки пересечения контура с большой осью (N ra> K„J к ма-
лой полуоси (N ф) кн):

N(a)KH = qab2/(4f) ;	(6.30)

N(b)KH = qa’b/(40.	(631)

Так как для мембранных оболочек на эллиптическом плане
с другим очертанием меридиана формулы для определения
усилий значительно усложняются, то рекомендуется при соотно-
шении полуосей в пределах а/b = 1,25 проводить расчет по приб-
лиженным формулам для оболочек вращения (см. пп. 6.17—
6.21) f подставляя вместо радиусов значения полуосей эллипса.

Расчет на одностороннюю нагрузку по приближенной мето-
дике.

6.24.	Методика разработана на основе многовариантных
численных исследований на ЭВМ с учетом геометрической нели-
нейности и податливости опорного контура для расчета провиса-
ющих оболочек вращения на одностороннюю нагрузку, постоян-
ная часть которой (g) равномерно распределена по всей поверх-
ности покрытия, а временная снеговая (v) — только на полови-
не покрытия.

Эта схема нагружения — определяющая для выявления мак-
симальных изгибающих моментов в горизонтальной плоскости
наружного опорного контура. Все остальные расчетные парамет-
ры — прогибы и усилия в мембране, перемещения и сжимающие
усилия в контуре — определяются на первой (предварительной)
стадии проектирования расчетом на нагрузку, равномерно рас-
пределенную по всей поверхности покрытия.

6.25.	Максимальный изгибающий момент в контуре опреде-
ляется по формуле
Mmax

= ₽,(EI)KV^-V1

(6.32)

где (EI) - изгибная (в горизонтальной плоскости) жесткость опорного
контура; 0 - коэффициент, определяемый по графику, приведенному
на рис. 6.131 в зависимости от относительной изгибной жесткости опорно-
го контура п (см. п. 6.10) и коэффициента а (см. п. 6.22).

Сжимающее усилие в опорном контуре (NK соОТВ)» кото-
рое соответствует максимальному изгибающему моменту, опре-
деляется по формуле

N = в N

К,СООТВ н2 К, Н’

(6.33)

где N — сжимающее усилие в контуре от полной нагрузки (g + v),
равномерно распределенной по поверхности покрытия (6.19); 0 2 - коэф-
фициент, учитывающий снижение значения сжимающего усилия при одно-
сторонней нагрузке, принимается в зависимости от а :

а= 1/2; 02 = 0,77;

а= 1/3; 02 = 0,72;

а=1/5; 02=О,66.

Пример расчета. Исходные данные: диаметр покрытия 60 м; расчет-
ная равномерно распределенная нагрузка от собственного веса покрытия
и технологического оборудования g = 1,4 кН/м2, расчетная снеговая наг-
рузка v = 1,4 кН/м 8. Мембрана выполняется нз стали марки ВСтЗ, наруж-
ный контур — сборныЧ железобетонный (бетон класса В25). Монтаж
покрытая ведется на проектной отметке по радиально-кольцевой системе
элементов постели.

С учетом рекомендаций пп. 6.2,6.10 принимаем: стрелу провиса обо-
лочки f = 2 м (f/D = 1/30), отиосительиыеизгибную и продольную жест-
кости наружного опорного контура п = 10”’, к = 2,5. Толщина мембра-
ны t = 2 мм, радиальный направляющий элемент ’"постели” из полосы
размером 4x300 мм, внутреннее кольцо диаметром 6 м.

Параметр S по формуле (6.7)

s-=0.1255_

= 0,086.

При принятом методе монтажа (см. п. 6.5) очертание маридиана
поверхности оболочки занимает промежуточное положение между квад-
ратной и кубической параболами (6.3). Интенсивность трапецеидальной
нагрузки на радиальный элемент постели при монтаже оболочки прини-
маем q = 0,15 кН/м; q2 = 1,15 кН/м. По формуле (6.26) определяем
коэффициент 0

0 =-Ч1/ Ч2= 0,15/1,15 = 0,13.
Рис. 6.13. Значения коэффициента fa для определения максимальных
изгибающих моментов в опорном контуре при расположении времен-
ной нагрузки на половине покрытия

— при очертании меридиана по квадратной параболе;

— то же, по кубической параболе

Расчет на равномерно распределенную нагрузку. Расчетная нагрузка
составит

q = g + v = 2.8 кН/ма .

Так как значения S = 0,086 в 1 /к = 0,4 находятся в зоне П (см. рис.
6.6), прогибы в центре покрытия (с очертанием меридиана по квадрат-
ной параболе) определяем по формуле (6.15)
' =-0,5f-~

Ц в

g

В Etf

0,538
=-0Л2---

0,0977

2,8-304

х------г---------

2,06 ;10-0,002-2

= 0,202 м.

Значения коэффициентов В, С, G находим по табл. 6.3-6-5 или
(6.10), а значение п по табл. 6.1 или (6.8): п — 4,4; В = 1,27; С = 0,538;
G =0,0977.

По формулам 6.17 находим нормальные цепные напряжения в центре
оболочки

_EwuT2r l43(n+0’7L + "w“_	-

°ц кИп + 2 l+0,7k	8(n-l) l+0,7k	•*

_ 2,06-10,-0,202 [ 2-2	1 + 2,5 (4,4+ 0,7) t 4,4 0,202

302	[4,4+2	f+0.7-2?5	+ 8(4,4- 1)

Л	-!•’’_] = тзмп.,

1+0,72,5 J

Радиальные напряжения в месте примыкания к контуру

nk	Ewa / 2f , "ЦУ 4,4-2,5

°‘-к l+0,7k R2 ln + 2	4 ) 1+0,72,5

2,06.110е-0,202 / 1-1	+ 0,202

302	\4,4+2	T"'

= 124,9 МПа.

Кольцевые напряжения в месте примыкания к контуру

°2,к = °1,к (0’3	= 124.9(°.3~ 1/2.5) =

= - 12,5 МПа.

В соответствии с п. 6.21 по формулам (6.27) вычисляем прогибы
н напряжения в оболочке с очертанием меридиана, отличающимся от
квадратной параболы:

(2)	(1)

wu = ki wu = i-67'^202 - °«337 м;
°ц =к2°ц = 1.24’155.3 = 192,6 МПа;

(2)	(1)

°1, к = к3 с1, к	=	0,83 *124,9	=	103,7 МПа;

(2)	(1)

ог К =	к	~	-0,83-12.5	= - 10,4 МПа.

'Коэффициенты kt -г к3 определяем по графикам, приведенным на
рис. 6.9 и 6.10 при значениях S = 0,086, к = 2,5 и 0 = 0,13.

Сжимающее усилие в наружном опорном контуре н растягивающее
усилие во внутреннем кольце при равномерно распределенной нагрузке
находим по формулам (6.19) ? (6.21):

NKH = -Cj KtR= - 103.7 106 0.002-30 = 6222КН;

Nkb = KkRb+VR- «ВИТТ-1'»3

= [103,7-3 + 192,6(30 —3>] 10е -5^21 з = 1102 кН.

30

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости прямолинейного
участка (1-=5,89 м) полигонального наружного опорного контура (6.22)
равны:

Мг, оп = °’083 °i. X = - 0,083-103,7 -106-0,002 *5,892 =

= 594 кН-м ;

мг пр = 0,042О1 Ktl2 = 0.042-103,7-106-0,002-5,892 =

= 302 кН-м.

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости контура, изготов-
ленного из сборного железобетона (при расчетном значении нагрузки от
собственного веса — 35 кН/м) н опертого в углах на стойки с шагом
5,89 м, определяем по формулам (6,23) г

Мв, оп = - °’°83 ( 0,5qR +gK ) а2 = - 0,083 (0,5-2,8-30 + 35)5,892 =

= - 221 кН-м ;

Мв,пр = °>042(0,5qR+gK)а2	0,042(0,5-2,8-30 + 35)5,892 =

= 112кН*м.

Расчет на осесимметричное загружение с максимальной интенсив-
ностью в центре покрытия (п. 6.22), Соотношение постоянной и суммар-
ной нагрузок: а ~ v) = 1,4/2,8 =0,5. Коэффициенты А, В. n. kJ2,
k22, k32 при значениях S = 0,086. к = 2,5 и а = 0,5 (6.28а; 6.286);
A — 0,169 - 0,283k + 0,053k2 =0,169- 0,283-2,5 + 0,053'2,52 =

= - 0,207 ;

В = 0,08 + 0,33k - 0,058k2 = 0,08 + 0.33- 2,5 - 0,058-2,52 = + 0,542;

n = 0,248 + 0,006 k2 = 0,248 + 0,006'2,52 = + 0,285 ;

k.2=(A + -|-)(l-«)+l

= (-0,207 +

V	0.0860’285

x (1 - 0,5) + 1 = 1,44 ;

к”=(0Д2+1^г)(1-°,+1=(0Д2

0,25

0,086 0,25 •

x (1—0.5) +1 = 1.29:

k32 = (1.145 - 0,103a) 0,978	= (1,145 - 0,103 0,S) x

x 0,978 °’086 °’4 = 1,084.

Прогиби напряжения в мембранной оболочке (6.28) :

WU ~ ki2wu = I-44’0,202 = 0,291 м ;

(3)	(1)

а = к22 пц = 1.29-!55,3 = 200,3 МПа J

a/3’ = kjjoJ'x = 1,084-124.9 = 135,4 МПа ,

(3)	(1)

°2,К ~ к32 °2. К =	12-Я = - 13,6 МПа.

Сжимающее усилие в опорном контуре и растягивающее во внутрен-
нем кольце (6.21);

(3)	*

NKH = - Oj KtR = - 135,4-106-0,002-30= - 8124 кН ;

NKB= l^KRB+’u(R-

_	-1 л 0.002

= [135,4'3 + 200,3(30-3)] 106 -п^-З = 1163кН.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости в середине проле-
та прямолинейного участка (6,89 м) ив углах полигонального наружного
опорного контура (6.22):

Мг = 0,042 о, tl2 - 0,042-135,4-10*-0,002*5,892 = 395кН-м ;

’ (3) ,

= - 0,083о। Ktl2 = — 780кН*м.
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости опорного контура»
изготовленного из сборного железобетона, имеют те же значения, что и
при расчете иа равномерно распределенную нагрузку (6.23):

М„ ™ = 112кН-м,
в, пр

К4 = - 221 кН-м.
в, оп

Расчет на одностороннюю нагрузку (п. 6.25). Коэффициент а

aeg/(g+v) = 1.4/(1,4 + 1,4) =0,5.

Изгибная жесткость контура прн принятом значении п - 10 5

(E1)K= iiEt R3 = 10*3-2,06-10’-0,002-303 = 11.24-104 кН-м2 .

По формуле (6.32) определяем максимальный изгибающий момент
в горизонтальной плоскости наружного опорного контура

Мп,ах = МЕ1>к V-^-r2— =	*

2»82	1

(2,06* 107 8 * *'0,002) 2 30

= 3,2 кН -м.

Изгибающий момент от односторонней нагрузки оказывается пренеб-
режимо малым по сравнению с изгибающим моментом, вызванным ло-
маным очертанием наружного опорного контура.

7. МЕМБРАННЫЕ ОБОЛОЧКИ НУЛЕВОЙ
ГАУССОВОЙ КРИВИЗНЫ (ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ)

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

7.1. По основным конструктивным признакам цилиндричес-
кие оболочки разделяются на покрытия с замкнутым опорным
контуром на прямоугольном (рис. 7.1, а) и овальном
(рис. 7.1, б) планах и прямоугольные в плане покрытия с разом-
кнутым опорным контуром (рис. 7.1, в). В последнем случае
пролетная часть может иметь подкрепляющие элементы — ван-
товые фермы (рис. 7.1, г). Покрытия с замкнутым опорным
контуром могут выполняться составными в виде комбинации
цилиндрических поверхностей (рис. 7.1, д).

Цилиндрические покрытия рекомендуется выполнять с на-
чальной стрелой провиса f/L = 1/10 ... 1/20 [94].

72. Цилиндрические оболочки с замкнутым прямоуголь-
ным опорным контуром [33] рекомендуется использовать для
покрытия отдельно стоящих зданий пролетом до 120 м, вытяну-
Рис. 7.1. Типы конструкций цилиндрических мембранных по-
крытий

а — на Прямоугольном плане с замкнутым опорным контуром;
б — на овальном плане с замкнутым опорным контуром; в —
на прямоугольном Плане с разомкнутым опорным контуром,
подкрепленных вантовыми фермами; д — на прямоугольном
плане в виде комбинации цилиндрических поверхностей

тых в плане вдоль провисающей стороны покрытия при соотно-
шении сторон 1 — 5 или вдоль прямолинейной образующей при
соотношении сторон 1 — 1,5. Овальные в плане оболочки с замк-
нутым опорным контуром рекомендуется использовать для пок-
рытий отдельно стоящих зданий пролетом до 220 м с соотноше-
нием осей до 1,5.

Пролетная конструкция в этих системах на большей части
поверхности работает на растяжение в двух направлениях. Цеп-
ные усилия мембраны воспринимаются замкнутым опорным
контуром. Поверхность оболочки рекомендуется задавать с не-
большой вспарушенностью, обеспечивающей стабилизацию пок-
рытия и наружный водоотвод с него. Для этого вблизи участков
опорного контура с минимальными отметками необходимо пре-
дусматривать установку водосточных воронок.

Оболочки с замкнутым опорным контуром, образованные
комбинацией цилиндрических поверхностей (рис. 7.1, д), реко-
мендуются для отдельно стоящих зданий пролетом до 200 м.
Для прямоугольных в плане зданий рекомендуется принимать
соотношение сторон плана 1-2. Пролетная конструкция в этих
системах в каждом из секторов, расположенных между диа-
гональными элементами, работает в одном направлении, парал-
лельном сторонам опорного контура. Цепные усилия с мембра-
ны через диагональные элементы передаются в углы опорного
контура. Поверхность оболочки рекомендуется задавать вспа-
рушенной в центре покрытия н пониженной в середине сторон
опорного контура, обеспечивая тем самым наружный водосток.

7.3.	Цилиндрические оболочки с разомкнутым опорным
контуром рекомендуется использовать для покрытий прямо-
угольных в плане зданий, а также многопролетных зданий. Про-
летная конструкция в этих системах работает в одном провиса-
ющем направлении. Цепные усилия мембраны воспринимаются
нижележащими конструкциями пилонов, боковых пристроек,
трибун или оттяжками. Воспринятие цепных усилий с пролетной
конструкции возможно с помощью распорок, устанавливаемых
между противоположными прямолинейными контурными эле-
ментами.

ОБОЛОЧКИ С ЗАМКНУТЫМ ОПОРНЫМ КОНТУРОМ

7.4.	Пролетную конструкцию цилиндрических оболочек ре-
комендуется собирать с начальной стрелой провиса по ортого-
нальной системе элементов постели из прямоугольных полот-
нищ, которые могут быть расположены как вдоль (рис. 7.2, а),
так и поперек пролета (рис. 7.2, б).

Уравнение поверхности оболочек:

для покрытий на прямоугольном плане (рис. 7.2) имеет
ВИД

для покрытий иа овальном плане (рис. 7.3)

х2	v2

* =	02)

a2	b

Опорный контур покрытий зданий на прямоугольном плане
состоит из двух прямолинейных и двух криволинейных борто-
вых элементов. В углах контура рекомендуется устраивать уши-
рения или вводить распорки. Прямолинейные бортовые элемен-
ты рекомендуется выполнять повернутыми вовнутрь на угол,
равный углу наклона касательной к поверхности оболочки в
месте примыкания к контуру. Опорный контур оболочек на
овальном плане рекомендуется выполнять постоянного сечения.
Phu 7-2. Прямоугольное в плане покрытие с замкнутым опорным
контуром

I — металлический опорный контур и продольное расположение
полотнищ мембраны; 11 — железобетонный опорный контур и попе-
речное расположение полотнищ мембраны; 1 — мембрана; 2 — опор-
ный контур; 3 — распорки; А — регулирующая монтажная затяжка;

5 — элементы постелИ

Рис. 7.3. Эллиптическое в плане покрытие цилиндрической формы
с замкнутым опорным контуром

1 — мембрана; 2 — опорный контур; 3 — затяжка; 4 — элементы
постели

7.5.	Основные геометрические параметры конструктивных
элементов мембранных оболочек следует в первом приближении
назначать в соответствии с табл. 7.1 [108].

Приведенную изгибную жесткость опорного контура в гори-
зонтальной плоскости (п. 7.9) необходимо назначать в интервале
пу = 0,0005 ... 0,001.
Параметры	Рекомендуемые значения для плана	
	Прямоуголь- ного	| эллиптического
Стрела провиса в центре покры- тия fj	0,1а	0,1а
Стрела обратного выгиба f2	0.2 Г,	0.2
Толщина мембраны t	0,65 f.Ry	0,65-——	  'А
Размеры сечения опорного контура ак, bR	q а2 b	qa2b
	2f, RK	2f.RK
Длина углового уширения опорного контура!^ Резмеры сечения угловой части контура:	0,4 b	-
аку  Ьку	“к  31>к	

Примечание. Обозначения соответствуют приведенным на
рис. 7.2 н 7.3; q - интенсивность равномерно распределенной нагрузки;
Ry, RK — расчетные сопротивления материала пролетной конструкции
н контура.

7.6.	Монтажную висячую постель рекомендуется выполнять
из стальных полос или арматурных стержней класса А-1, сечение
которых определяется расчетом. Следует предусмотреть
возможность доступа к элементам постели для регулирования
их геометрии в период монтажа (подтяжки для выверки формы
поверхности).

Схема расположения элементов постели определяется при-
нятым в проекте способом монтажа покрытия и его конструк-
тивной схемой. Для цилиндрических покрытий с замкнутым
прямоугольным в плане опорным контуром и уширением его
в углах рекомендуется направляющие (см. рис. 7.2) элемен-
ты постели устанавливать с шагом 3 — 6 м в провисающем нап-
равлении между прямолинейными бортовыми элементами кон-
тура. В поперечном направлении для стабилизации монтажной
постели устанавливаются ( с шагом 6—12 м) связи, сечение ко-
торых рекомендуется принимать в 3—4 раза меньшим, чем сече-
ние направляющих элементов. Полотнища мембраны распола-
гают поперек направляющих элементов постели. Образующийся
при этом провис мембраны между направляющими элементами
следует устранять натяжением полотнищ с помощью анкерных
болтов или монтажного пригруза.

При этом на стадии монтажа системы в опорном контуре
от собственного веса листов мембраны возникают изгибающие
моменты, значительно превосходящие последние от эксплуата-
ционной нагрузки. Для уменьшения изгибающих моментов в
опорном контуре на стадии монтажа оболочек пролетом боль-
ше 18 м рекомендуется вводить регулирующие затяжки
(рис. 7.2; 7.4), закрепляемые в местах окончания утолщений
контура в угловых зонах.

Для оболочек на прямоугольном (с распорками в углах
покрытия) и овальном планах монтажную постель рекомендует-
ся выполнять в виде ортогональной системы элементов с шагом
не менее 6 м в обоих направлениях.

7.7.	Податливый опорный контур цилиндрических покрытий
рекомендуется опирать на гибкие стойки или предусматривать
шарнирный тип сопряжения их с фундаментом или контуром.
Общую устойчивость здания и воспринятие горизонтальных
ветровых нагрузок на него рекомендуется обеспечивать диаф-
рагмами жесткости или вертикальными связями, устанавлива-
емыми в плоскости стен по середине каждой из сторон здания.

Это конструктивное решение было применено институтом
Союзкурортпроект для покрытия хоккейного корта в Ангарске
[34]. Пролетная часть представляет собой цилиндрическую

Рис. 7«4. Регулируемый узел креп-
ления монтажной затяжки к кон-
туру

1 - монтажная затяжка; 2 -
контур; 3 — опорный столик
для крепления мембраны; 4 —
домкрат; 5 — траверса; 6 —
стальная гильза
стальную мембранную оболочку толщиной 3 мм на прямоуголь-
ном плане размером 90x87 м со стрелой провиса, изменяющейся
от 8 до 9,5 м. Опорный контур сечением 1x1,5 м в пролетной его
части запроектирован сборно-монолитным. В угловых зонах
контур на длине 18 м уширяется до 3,8 м. Покрытие по перимет-
ру оперто на качающиеся стойки. Общая устойчивость сооруже-
ния обеспечивается четырьмя элементами жесткости, располо-
женными в середине каждой стороны плана.

Указанное конструктивное решение покрытий размерами
36x18, 42x24, 72x36 м включено в альбом ’’Технические реше-
ния новых типов мембранных покрытий для общественных зда-
ний массового применения” (Э-532.93—83), выпущенный
ЛенЗНИИЭПом.

Институтом Союзспортпроект совместно с ЦНИИСК им.
ВА. Кучеренко разработано и применено в здании Дворца
спорта ’’Измайлово” (Москва) покрытие, форма которого об-
разована комбинацией цилиндрических поверхностей (см.
рис. 7.1, д) [29]. Пролетная часть представляет собой мембран-
ную оболочку из нержавеющей стали толщиной 2 мм, подкреп-
ленную по диагоналям стальными полосовыми элементами.
Размер основного зала дворца 66x72 м; стрела провиса в сере-
дине 4 м. Крепление мембраны к криволинейному сборно-моно-
литному железобетонному опорному контуру осуществлено
листовыми компенсаторами, что позволило в значительной мере
снизить изгибающие моменты в горизонтальной плоскости кон-
тура (см. рис. 7.1, д).

Приведенное конструктивное решение покрытий размерами
в плане 18x36, 24x42, 36x42, 36x72, 50x50, 100x100, 150x150 м
включено в альбом № 1 ”Новые мембранные покрытия”, в том
числе легкие навесы над спортивными площадками” (345—
85), выпущенный Союзспортпроектом при участии ПНИИСК
им. В А. Кучеренко.

7.8.	На стадии рабочего проектирования расчет цилиндричес-
ких мембранных оболочек с замкнутым опорным контуром
рекомендуется выполнять численными методами с использова-
нием ЭВМ с учетом геометрической нелинейности системы.
В предварительных расчетах основные компоненты напряженно-
деформированного состояния следует определять по приближен-
ной методике.

ПРИБЛИЖЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОБОЛОЧЕК
НА ПРЯМОУГОЛЬНОМ ПЛАНЕ

НА РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННУЮ НАГРУЗКУ

7.9.	Приближенная методика расчета разработана на основе
многовариантных численных расчетов на ЭВМ мембранной обо-
лочки с учетом податливости опорного контура и геометричес-
кой нелинейности. Основные геометрические параметры кон-
структивных элементов назначались по табл. 7.1.
Приведенные жесткостные характеристики опорного кон-
тура — изгибная в плоскости покрытия п и продольная же-
сткости с учетом уширенных угловых участков контура длиной
0,4b определяются по формулам:

пу = (EI)K/(0,22Etb3 ) ;	(7.3)

ky= (EA)K/(0,6Etb).	(7.4)

7.10.	Напряжения, перемещения н усилия в элементах мем-
бранного покрытия на прямоугольном плане рекомендуется
определять по следующим формулам:

максимальный прогиб мембраны

/ Ь \ 3 Г па4 нормальные напряжения в центре мембраны:	(7.5)
	(7.6)
	(7.7)
максимальные касательные напряжения в мембране	
	(7.8)

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости прямо-
линейного бортового элемента опорного контура:

в пролете

М1Х = 2,10,(1 - 0,52-1-) (Е1)к^/-2--' ;	(7.9)

в углу

М,х = 57₽,(1 - 0,8±-) (EI)к.	(7.10)
Максимальная сжимающая сила в опорном контуре

NK = W,(l - 0,375 (ЕА)К V-g-

(7.11)

Максимальное горизонтальное перемещение опорного контура

а)
где (EI) к и (ЕА)к - изгибная в плоскости покрытия и продольная жест-
кости опорного контура в средней части; Е — модуль упругости матери-
ала мембраны; t - толщина мембраны; q - интенсивность равномерно
распределенной поперечной нагрузки (прочие обозначения приведены
на рис. 7.2).

Рис. 7.5. Коэффициенты alt 7, у , у для определения

а — максимального прогиба мембраны; б — нормальных напряжений е
центре мембраны о^; в — то же, г — минимальных касательных на-
пряжений в мембране
Числовые коэффициенты ау, рг - 03, ух, уу, у следует оп-
ределять по графикам, приведенным на рнс. 7.5, 7.6 в зависи-
мости от значений относительных жесткостей п н к (7.3),
(7.4).

Напряженно-деформированное состояние цилиндрической
мембранной оболочки на прямоугольном замкнутом податли-
вом контуре с основными геометрическими параметрами, при-
нятыми в соответствии с рекомендациями табл. 7,1, характери-
зуется следующим:
максимальный прогиб мембран имеет место не в центре по-
крытия, а в зонах, примыкающих к серединам сторон прямо-
линейных бортовых элементов; прогиб по центру покрытия
достигает примерно 50% максимального;

напряжения в мембране имеют максимальные значения по
диагоналям оболочки, возрастая от центра покрытия к углам,
но ввиду наличия угловых уширений контура напряжения в

Рис. 7.6. Коэффициенты Pi . . . 0з, aj для определения изгибающих (в
горизонтальной плоскости) моментов
а - прямолинейного бортового элемента опорного контура в середине;
б —'в месте изменения его ширины; в — сжимающего усилия опорного
контура; г — максимального горизонтального перемещения последнего
мембрана включается в работу на растяжение не только в
провисающем, но и в перпендикулярном к нему направлении;
в зависимости от соотношения размеров покрытия в плане нап-
ряжения в этом направлении составляют 50-90% напряжений,
действующих вдоль главной кривизны мембраны;

значения нормальных и касательных усилий, действующих
по периметру мембраны и воспринимаемых замкнутым опор-
ным контуром, возрастают от середины сторон к углам покры-
тия;

распределение сжимающих усилий н изгибающих моментов
в прямолинейном и криволинейном бортовых элементах конту-
ра имеет одинаковый характер; максимальное сжатие возника-
ет в середине бортового 'элемента, а в местах перемены сечения
оно уменьшается до 2 раз; изгибающие моменты в угловых
зонах (в местах изменения ширины контура) оказываются мень-
шими, чем в пролете;

горизонтальные перемещения в середине пролета прямоли-
нейного бортового элемента, как правило, не превышают 1/200
его длины.

ПРИБЛИЖЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ОБОЛОЧЕК НА ЭЛЛИПТИЧЕСКОМ ПЛАНЕ

НА РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННУЮ НАГРУЗКУ

7.11.	Напряженно-деформированное состояние мембранных
оболочек на эллиптическом плане характеризуется следующим:

растягивающие усилия Nx н Ny, ориентированные по направ-
лению главных кривизн, практически равны одно другому по
значению н мало изменяются по поверхности оболочки, за
исключением приконтурных зон. Их значения относятся друг к
другу, как квадраты полуосей

Nxcp/Nycp= a2/b2 •	<713>

где N (Nv ) - среднее значение усилия;N (N )при х (у) - const;

X ср у ср	А у

усилия в мембране в первом приближении рекомендуется
определять по формулам:

N = к —- • N = к 	(7 14)

1Nxmax	» -ушах

усилия в опорном контуре

где q - полная равномерно распределенная нагрузка; f - максимальная
стрела провиса; к = 1 .. .1,3- коэффициент, зависящий от соотношения
осей плана;

изгибающие моменты в податливом опорном контуре малы
по величине;

максимальный прогиб мембраны имеет место в центре обо-
лочки.

РАСЧЕТ ПОКРЫТИЙ НА СТАДИИ МОНТАЖА

Мембранные оболочки иа прямоугольном плане

7.12.	Для оболочек на прямоугольном плане (см. рис. 7.2)
рекомендуется такая последовательность монтажа мембраны:

монтажная постель из арматурных стержней или стальных
полос навешивается и закрепляется в прямолинейных бортовых
элементах контура; стрела провиса каждого элемента постели
соответствует принятой геометрии оболочки; усилия в элемен-
тах постели от собственного веса листов мембраны рекоменду-
ется определять по формуле

Nn = 4,55 pt ah,	(7.16)

где р — плотность материала мембраны; h - шаг элементов постели;
t — толщина мембраны;

вдоль прямолинейных бортовых элементов по концам уши-
рений криволинейных бортов монтируются затяжки — регуля-
торы монтажных усилий;

раскатка полотнищ мембраны производится в прямолиней-
ном направлении с одновременной подтяжкой регуляторов
монтажных усилий поэтапно долями, пропорциональными массе
укладываемых полотнищ, до полного усилия, определяемого
по формуле

Np = 4,64ptab ;	(7.17)

после заварки мембраны выполняется демонтаж элементов
постели и затяжек, что приводит к предварительному напряже-
нию мембраны и соответственно к уменьшению горизонтальных
перемещений бортовых элементов до 20%, снижению нормаль-
ных усилий и изгибающих моментов в контуре до 12—15 %, про-
гибов мембраны — до 15%.

Введение регуляторов монтажных усилий позволяет разгру-
зить пролетную часть прямолинейного бортового элемента, пе-
рераспределив момент в зону мощных угловых уширений.

Эпюры изгибающих моментов в опорном контуре на стадии
монтажа оболочки с учетом симметрии конструкции и нагруже-
ния для четверти покрытия представлены на рис. 7.7. По верти-
Рис. 7.7. Эпюры изгибающих моментов в опорном контуре
на стадии монтажа покрытия

а — от массы полотнищ мембраны; б — от усилия в затяжке;
в — суммарная эпюра (М = 7tab2)

кали отложены изгибающие моменты в прямолинейном борто-
вом элементе контура.

Мембранные оболочки на овальном плане

7.13.	Для покрытий на овальном плане (см. рнс. 7.3) проле-
том до 100 м монтаж мембранных оболочек рекомендуется вы-
полнять по системе ортогональных элементов постели, где про-
висающие ванты несут массу полотнищ мембраны, а ванты, нап-
равленные по прямолинейным образующим (вдоль оси V), вы-
полняют функции затяжек опорного контура.

Для покрытий пролетом свыше 100 м рекомендуется мои
таж полотнищ мембраны выполнять по вантовой постели, сос-
тоящей из системы несущих вант и затяжек, редко расположен-
ных в направлении прямолинейных образующих оболочки и сое-
диняющих шарниры в опорном контуре. После полного объеди-
нения отдельных полотнищ в сплошную мембрану шарниры за-
мыкаются.

При определении первоначальной геометрии покрытия сле-
дует учитывать деформации постели, затяжек и контура на этапе
монтажа.

Сечения основных элементов постели и затяжек рекоменду-
ется предварительно подбирать по усилиям (соответственно Nn
HNp):
ы - ₽,а ь

N------h, ;

п 2fj

h. b2

N^N"M2’

(7-18)

где p — плотность материала мембраны; h. — шаг элементов постели;
h2 — шаг затяжек; прямолинейные образующие поверхности покрытия
направлены вдоль оси у.

7.14.	Расчет опорного контура оболочек на овальном плане
на стадии монтажа рекомендуется производить на ЭВМ в геомет-
рически нелинейной постановке как системы с ортогонально рас-
положенными вантами.

Пример расчета. Исходные данные: размер прямоугольного в плане
покрытия 60x60 м (а = b = 30 м); расчетная равномерно распределенная
нагрузка q = 2,5 кН/м2; опорный контур железобетонный - бетон клас-
са В15 (Е = 0,27-10s МПа, Rr = 11 МПа), мембрана из стали марки ВСтЗ
(Е =2,0640s МПа, R = 230 МПа).

1.	Предварительно подбираем параметры системы (см. табл. 7.1):
стрела провиса в центре оболочки

fj = 0,1а = 0,1-30= Зм;

стрела обратного выгиба

f2 = 0,2ft = 0.6 м ;

толщина мембраны

qa _ 2,5-30

t = 0,65 ----= 0,65 -----------= 0,002 м ;

f, Ry 3-2,3 40s

длина углового утолщения

ly = 0,4b = 0,4-30 = 12м;

площадь сечения пролетной части контура

qaab 2,5-ЗО3	2

Ак = акЬк=0'5	=0’5 —-------4--- =	•

к кк fj RK 3-1,1-10*

Принимаем размеры сечения контура покрытия

aR = 1 м ; Ьк - 1,2 м.

Размеры сечения угловой части контура:

“ку-»к = 1м; Ьку -зьк = з.бм.
2.	Определяем компоненты напряженно-деформированного состояния
оболочки от эксплуатационной нагрузки. Приведенные жесткостные ха-
рактеристики опорного контура (7.3), (7.4):

продольная

(ЕА,к _	27-10б-1,2

у O,6Etb	0,6-2,06-108-0,002-30

нагибная

- _ <Е1>к	_	27-10е- 1,2’

Пу	0,22 ЕЕ Ь3	12-0,22-2,06-10’ 0,002 - 30

Напряжения в мембране, усилия и перемещения контура определяем
по формулам (7.5) - (7.12), значения коэффициентов aJt а2, ?х,
7хуЯ ₽, -	- по графикам на рис. 7.5,7.6:

максимальный прогиб мембраны

3/ 2,5-304

V 2,06-108* 0,002

0,39 м;

нормальные напряжения ov в центре мембраны

30 \ з/ 2,52- 302-2,06-108

2-30 / I	6.0022

143 МПа ;

нормальные напряжения оу в центре мембраны

( Ъ \ 3 / q2 а2 Е '

= о,17ЛИ--!)/--,- =

=0,1-0.17/11 -з-°_ _ г

V 30 J I 0,0022

максимальные касательные напряжения в мембране
= O,O6.O.16fll-3-0- - 1) /2-^20<2.06-_10‘_ = ы МПа
к 30	/ I 0,002*

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости прямолинейного
бортового элемента опорного контура:

в пролете

= ‘932 кН-м;

в углу

М2Х = 57₽2(1 - 0.8 ?-) (Ы)к^-’’__

=57-3^1-0.8-|?-^27-106

1,23 з/ 2,5
Й	2,06-10я- 0.002 /30

= 14055 кН- м ;

максвмальное сжимающее усилие в опорном контуре

NK=2.9₽3(1-0.375 Л-)(ЕА)К

= 2,9-0,04(1 - 0,375 ---)27-10е-1.2	----

4	30 /	Ц2,06-108’0,002

= 7450 кН;

максимальное горизонтальное перемещение опорного контура

0.8-30

= 0,076 м.

f 2,5-30

.2,06 -108- 0,002

3.	Рассчитываем покрытие на стадии монтажа. При навесном способе
монтажа усилия в элементах постели от собственного веса мембраньппри
шаге элементов постели 6 м определяем по формуле (7.16)

Nn - 4,55 ptah = 4,55-78,5-0,002-30-6 * 129кН.
Для уменьшения изгибающих моментов в опорном контуре' исполь-
зуются затяжки, максимальное расчетное усилие в которых вычисляются
по формуле (7.17):

Np = 4,64ptab = 4,64-78,5-0,002 «30-30 = 656 кН.

Изгибающие моменты в опорном контуре покрытия (см. рис. 7.7):
в середине пролета прямолинейного элемента (см. рис. 7.7, в)

М1х = 0,4ptab2 = 0,4 *78.5'0,002 -ЗО3 = 1696 кН-м ;

в углу

м,х = l.Bptab2 = 1,8-78,5-0.002-303 = 7630 кН-м.

Усилие сжатия в прямолинейном элементе опорного контура (см.
рис. 7.7,6}

NK = 4,64»tab =4,64 *78,S*0,002-302 = 656 кН

Суммарные усилия в опорном контуре от монтажных и эксплуата-
ционных нагрузок:

пролетный изгибающий момент

М1х = 1696 + 932 = 2628 кН-м ;

изгибающий момент в углу покрытия

М2х= 7630 + 14055 =21685 кН-м ;

сжимающее усилие

NK = 656 + 7450 = 8106 кН.

ОБОЛОЧКИ С РАЗОМКНУТЫМ ОПОРНЫМ КОНТУРОМ

7.15.	Покрытие состоит из пролетной конструкции в виде
мембраны, опорного контура и опор-пилонов. Поверхность
мембраны рекомендуется принимать параболического очерта-
ния (рис. 7.8), уравнение которой имеет вид

z « f(l —ха/а2) .	(7.19)

В пролетную конструкцию в большинстве случаев включает-
ся подкрепляющая система ортогональных элементов, служащих
для монтажа мембраны и крепления технологического оборудо-
вания.

7.16.	Для уменьшения деформативности пролетной части
мембранного покрытия от действия неравномерных нагрузок
и ветрового отсоса его поверхность нуждается в стабилизации
(см. пп, 3.18-3.23) [54].
Рис. 7.8. Геометрия поверхности цилиндрических оболо-
чек

Стабилизация покрытия в результате увеличения его массы
достигается пригрузом, который должен в 1,2-1,3 раза превы-
шать значения возможных неравновесных нагрузок (сюда вхо-
дят утеплители с повышенной плотностью, бетонная стяжка и
т.п.). В качестве пригруза целесообразно использовать стацио-
нарное технологическое оборудование.

При стабилизации покрытия введением в его состав под-
крепляющих ребер, обладающих изгибной жесткостью, послед-
ние включаются в работу пролетной конструкции. Подекрепля-
ющие ребра рекомендуется устанавливать в направлении прови-
сания оболочки, а их шаг увязывать с шагом опорных конструк-
ций, который чаще всего принимается 6-12 м (рис. 7.9). Для
уменьшения изгибающих моментов в подкрепляющих ребрах
(от податливости опор) их рекомендуется выполнять трехшар-
нирными (рис. 7.10).

В поперечном направлении целесообразна установка (с шаг
гом 3—6 м) поперечных ребер (прогонов), которые участвуют
в стабилизации мембраны и служат основанием для раскатки
мембраны при монтаже. Крепление продольных подкрепляющих

Рис. 7.9. Стабилизация цилиндрического мембранного покрытия под-
крепляющими элементами, обладающими изгибной жесткостью

1 — мембрана; 2 — прогоны; 3 — продольные ребра; 4 — опорная
балка
Рис. 7.10. Узел крепления продольных ребер к опорному контуру

1 — опорный контур; 2 — закладная деталь; 3 — шарнир; 4 — про-
дольное ребро

Рис. 7,11. Стабилизация цилиндрического мембранного покрытия пред-
варительным напряжением мембраны элементами, расположенными
поперек продета

1 - мембрана; 2- поперечные элементы; 3 - тяги; 4 - опорная балка
элементов к опорной конструкции целесообразно выполнять
шарнирным с применением переходных деталей, позволяющих
регулировать их длину (см. рис. 7.10). Стабилизации методом
предварительного напряжения мембраны может осуществляться
конструктивными элементами, расположенными в направлении
прямолинейных образующих оболочки. При этом предваритель-
ное напряжение мембраны производится путем притягивания
ребер к основанию (рис. 7.11).

Значение предварительного напряжения определяется с уче-
том массы временной нагрузки и возможных потерь от релак-
сации, климатических температурных воздействий и прочих фак-
торов.

7.17.	Распор мембранной оболочки воспринимается опорны-
ми конструкциями (рис. 7.12), расположенными вдоль прямо-
линейных участков покрытия. Опорный контур рекомендуется
проектировать из сборного или сборно-монолитного железобето-
на прямоугольного сечения, расположенного горизонтально или
наклонно. В некоторых случаях при соответствующем технико-
экономическом обосновании возможно применение металлопро-
ката.

Нередко для восприятия распора, особенно в высоких зда-
ниях, рекомендуется опорные колонны раскреплять оттяжками,
заанкеренными в грунте (рис. 7.12, а, б). При определенных
условиях стоики могут быть подкреплены подкосами, работаю-
щими на сжатие (рис.'7.12, г). Рекомендуется в качестве опор
использовать рамные конструкции пристроек или трибун (рис.
7.12, в-в).

7.18.	При проектировании следует предусматривать монтаж
покрытия на проектной отметке навесным способом без лесов
и подмостей по заранее смонтированным элементам постели.
Возможен монтаж покрытия подъемом заранее собранной на
земле конструкции. При этом рекомендуется выполнение ряда
работ по обустройству покрытий (вырезание отверстий, подвес-
ку эксплуатационного оборудования, отделочные работы)
производить на земле или в определенной стадии подъема.

Примером конструктивного решения цилиндрической мем-
бранной оболочки с разомкнутым опорным контуром может
служить покрытие плавательного бассейна, построенного в Харь-
кове в 1976 г. по проекту Харьковского ПромстройНИИпроекта
при участии ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко [92].

Прямоугольное в плане здание размером 30x63 м перекры-
то мембраной толщиной 1,5 мм, выполненной из алюминиевого
сплава марки АМг-2п. Стрела провиса оболочки 4,9 м. Мембрана
подкреплена системой продольных и поперечных ребер. Про-
дольные ребра, установленные шагом 6 м, выполнены в виде
опрокинутых трехшарнирных арок, состоящих из двух сварных
двутавров высотой 724 мм. По верхнему поясу ребер с шагом
3 м шарнирно прикреплены стальные прогоны, сваренные из
Рис. 7.12. Виды опорных конструкций

а, б — пилоны с оттяжками; в — пилоны; г — пилоны с подкосами; д —
совмещенная конструкция опор с трибунами; е — опоры рамного типа

двух гнутых профилей, к которым на болтах крепилась мембра-
на. Распор воспринимается железобетонными наклонными пило-
нами, расположенными по торцам здания с шагом б м и объеди-
ненными поверху распределительной балкой.

ПРИБЛИЖЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОБОЛОЧЕК

7.19.	В провисающих цилиндрических мембранных Покры-
тиях на прямоугольном плане с разомкнутым контуром при
воздействии нагрузок возникают нормальные Nj и N2 (причем
Ni > N2) и касательные усилия, а также сжимающие усилия,
изгибающие и крутящие моменты в опорной конструкции.

7.20.	Приближенный расчет покрытий, стабилизация кото-
рых осуществляется увеличением собственного веса, рекомен-
дуется выполнять на основе теории гибких нитей.

В общем случае при действии равномерно распределенной
нагрузки распор в мембране Н2 определяется Выражением

э ГеАсоб5	(6+lMaAt)EAcoS(H

I ад,	ч, 1
XH* —?Aco s’
2l„

где Dj = J Qj dx, D2 = J Q2dx — параметры нагрузки 35,37. В уравне-
2а	2а

нии (7.20) индекс 1 соответствует начальной нагрузке, а 2 — нагрузке
после дополнительного нагружения; ЕА— продольная жесткость мембра-
ны; б — смещение опор в горизонтальной плоскости; у — угол наклона
покрытия, определяемый разностью отметок опор; a. At — соответствен-
но коэффициент линейного расширения материала мембраны и перепад
температур; 1м - пролет мембраны.

Прогиб покрытия с учетом упругого растяжения мембраны
и смещения опор определяется по формуле

(7.21)

7.21.	Покрытия, стабилизация которых осуществляется
предварительным напряжением, рекомендуется рассчитывать
постадийно; первая стадия — предварительное напряжение,
вторая — работа предварительно напряженной системы ла дейст-
вие поперечных нагрузок.

При предварительном растяжении мембраны притягиванием
поперечных ребер к основанию поверхность покрытия становит-
ся квазицилиндрической (рис. 7.13), описываемой уравнением

(7.22)

где f. — стрела провиса в середине покрытия; (fj + f2) — то же, по
краям.

Приближенный расчет такого покрытия рекомендуется вы-
полнять как ванто-балочной системы [64].

7.22.	Приближенный расчет мембранной цилиндрической
оболочки, стабилизированной изгибно-жесткими элементами,
рекомендуется выполнять как совместно работающей системы;
мембрана заменяется гибкой нитью, а подкрепляющие элемен-
ты — жесткими нитями [53]. В случае трехшарнирной жесткой
нити и равномерно распределенной нагрузки прогиб покрытия
и изгибающий момент в жесткой нити с учетом податливости
опор рекомендуется определять по формулам:

w = (1/k2) [2f/a2 — (q +v)/Hl[chkx *[(chka— l)shkx/
Рис. 7.13. Геометрия поверх-
ности покрытия после пред-
варительного напряжения
fl — стрела провиса в исход-
ном состоянии; f2 - стрела
провиса после предварительно-
го напряжения

/shka) —lj ± 4wKx/a+ f + (q + v)a2/2H + wK + [(q + v)/

/2H-f/aI]x’-wK(l-Ixl/a);	(7.23)

M = EI[2f/a2 — (q+ v)/H] ^chkx+ [(chka- l)shkx/
/shka]-l];	(7.24)

1/2	(4 + v)a2

rae k = (H/EI) , H ----------; q - начальная нагрузка; ▼ - доиол-

2f

нительная нагрузка; f - начальная стрела провиса покрытия; х - теку-
щая координата; Н — распор в ребре; EI - изгибная жесткость ребра;
WK — вертикальное перемещение покрытия в середине пропета, вызванное
взаимным смещением опор

WK = -f+ (f2 +6аа-6£а/4)1П .	(7.25)

Распор в мембране на участках между прогонами реко-
мендуется определять по формуле

нм +

8Е A. coss0f qlt	Е.А.\ .

__Jм _ _Л__ Hcos^—*-!-W

3I«	8fM	Е2А2/

2

<«2_£м_Е1А1С0^ о

24	1 1

(7.26)

где Ех Ар Е2А2 - продольные жесткости мембраны и подкрепляющих
ребер; fM, - стрела провиса и пролет мембраны между прогонами.

Совместную работу жесткой нити и мембраны рекомендует-
ся учитывать следующим образом. Первоначально рассчитывают
висячую систему в виде жестких нитей без учета работы мембра-
ны по формулам (7.23), (7.24). Затем по формуле (7.26) опре-
деляют распор в мембране и рассчитывают жесткую нить с уче-
том работы мембраны. Расчет повторяется несколько раз, пока
значения распора в жесткой нити Н не будут близки между со-
бой ( в пределах 5 %).

В случае расположения нагрузки на половине пролета расчет
рекомендуется производить по формулам (7.23; 7.24) с соот-
ветствующей корректировкой — для менее загруженной части
покрытия принимается q, а в более загруженной (q + v).

7.23.	Опорный контур цилиндрических покрытий рассчиты-
вается как многопролетная балка на изгибающие моменты в
двух взаимно перпендикулярных плоскостях и крутящий мо-
мент (в случае эксцентричного крепления к нему пролетной
конструкции). Опоры, на которые опирается' контур, рассчиты-
ваются на сжатие с изгибом.

Пример расчета. Исходные данные: пролет покрытия 60 м. расчетная
нагрузка от собственного веса q = 1,2 кН/м2; расчетная временная наг-
рузка (снег, ветер) v = 1,6 кН/м2. Мембрана выполняется из алюминие-
вого сплава мерки АМг2Н2 (Е =0,7-10’ МПа) толщиной t = 1,5 мм;
остальные элементы из стали марки 14Г2, а опорные пилоны из монолит-
ного железобетона. Схема покрытия представлена иа рис. 7.9, а описание
приведено в п. 7.18.

С учетом рекомендаций п. 7.1 стрелу провисания покрытия прини-
маем f = 4,9 M(f/2a = 1/12), жесткостные характеристики продольных
ребер, расположенных шагом 6 м, приняты: 1х = 7,858 ЧО”4 м4,	=

= 3,14-10~3 м3, А = 153,6-Ю"4 м2 (21 № 50).

Расчет покрытия (продольных трехшернирных ребер) без учета ра-
боты мембраны. 1. Расчет на равномерно распределенную нагрузку. При
равномерно распределенной нагрузке на покрытие нагрузка иа ребро сос-
тавит: q = 7,2 кН/м, v = 9,6 кН/м. Распор в ребре без учета удлинения
продольных ребер (нитей)

Н’

та2

2f”

9,6-ЗО2
2-4.9

= 881,6 кН.

Удлинение оси ребра и приращение стрелы провисания:

ЕА 2.110е- 0,01536

3 Ala 3-0,0163-30
8 f	8-4,9

Перемещение верха пары пилонов, определенное как для
консольно защемленного стержня от распора Н', принято 26а =
- 0,2 м. Вертикальное перемещение покрытия, вызванное смеще-
нием опор (по формуле 7.25),

wK = -ft (I* 16аа - Ьа/4) 1/2 = -4,9 +

+ У 4,92 + 0,2-30 - 0,2* / 4 = 0,577 м.
Новая стрела провиса нити

Г = f + Af + wK = 4,9 + 0,0374 + 0,577= 5,515 м.

Распор в ребре с новой стрелой провисания

9 6-302

Н" =	= 783,3 < 881,6кН.

2-5,515

В дальнейшем расчет повторяется с корректировкой стрелы
провисания до тех пор, пока разница Между значениями распо-
ров в смежных этапах составит величину порядка 5%, после чего
окончательное значение распора используется для дальнейших
вычислений. Расчетом получены следующие окончательные зна-
чения: f = 5,511 м, Н' = 783,9 кН.

Распор в ребре от собственного веса покрытия

Но = А- = -72.2-1~ = 587,8 кН.

2f 2-5,511

Полный распор в системе Н = Н' + Но = 783,9 + 587,8 =
= 1371,7 кН.

к = у/ H/EI ’ = чЛз71,7/2,06-108• 7,858-10“4'=

= 9,2-10*2 1/м.

Прогиб ребра в четверти пролета (при х = 15 м) по формуле
(7.23)

= (1/k2) [2f/a2 — (q + v)/H] £chkx + [(chka 1) Shkx/shka ]-
+wKx/a+f- (q + v)a2/2H + w + [(q+v)/211 f/a2lx2

(9,2-10"2)

2-4,9	7,2 + 9,6

302	1371.7

- 0,5771



15

°-5’7 30

+0>577

2-1371,7

(7,2 + 9^6)	4,9

2*1371,7	зо2

15-

0,204 m.

Изгибающий момент в четверти пролета при х = 15 м по формуле
(7.24)
M = El[2f/a2 — (q + v)/H] ^chkx + [(chka- l)shkx/shka] - ij
= 2,06-108 -7,858 -10~4[2-4,9/302 - (7,2 + 9,6)/1371,7] [2,113 +
+ I-------- ( - 1,86211 = 116 kH-m.

L 7,868	J J

2, Расчет на одностороннюю нагрузку. Покрытие загружено по всему
пролету равномерно распределенной нагрузкой q = 7,2 кН/м и распреде-
ленной временной нагрузкой v = 14,4 кН/м на половине пролета.

Распор в системе без учета удлинения нити от временной нагрузки

Н' = —
2f

14,4- ЗО2

—---------= 661,2 кН.

2-4,9

Далее определяется удлинение и приращение стрелы провиса по фор-
мулам, аналогично предыдущему случаю, и вычисляется распор в системе
покрытия. Вычислениями получено: f = 5,423 м, Н' = 597,4 кН, Но -
= 597,4 кН; Н =1194,8 кН б +1м<1Д1 =0,0011 м.

Прогиб в четверти пролета при х = 15 м по формуле (7.23) в менее
загруженной части покрытия

w « (1/k2) [2f/a2 q/H] { chkx + [(chka - 1) shkx /shka] —11 -
T-)X±f’(4+ T)a2/2H + WK+ [ ч/2Н - 17a2 ]x2 -

7,2

1194,8

- wK(l -

|x|/a) =---------

(8,5-10

2-4.9

302

+ (6,443 — 1) (—1,648)	1	/14,4-30	0,4979 \

“ 6,365	’ J 1194,8	30	]*

f 14.4 \ 302

x (-15) +4,9 [7,2+ -2_ ]--— 1194,8 + 0,4979 +

f	\.	-»2 / 2	ч

+ [-Ж8 -	7? 1152- O’497^ - -35“)= - °’0389 -•

Изгибающий момент в четверти пролета при х — — 15 м по формуле
7.24 для менее загруженной части пролета

М= Ef[2f/a2- q/H]Jchkx + [(chka - l)shkx/shka] - 1 j =

= 2,06-108-7,858-IO*"4 Ь-4,9/302I {1,929 +

L	1 1У4, c J, u

+ ^112- (_ 1,648)] - 11 = 385,2 kH-m.

6,365	J

Значения прогибов и изгибающих моментов в более загруженной
части покрытия определяются по приведенным выше формулам с подста-
новкой действующей на этой части покрытия нагрузки (вместо q под-
ставляется q + v) нс учетом знаков, зависящих от расположения коорди-
натных осей.
Поскольку значение изгибающего момента в четверти пролета конст-
рукции для односторонней нагрузки получилось большим, чем при равно-
мерном загружении, расчет системы (с учетом работы мембраны) для
случая несимметричного нагружения приводится ниже. Принимаем шаг
поперечных ребер (пролет мембраны) 3 м, стрелу провисания 2 см, вес
мембраны q =2,5:1 С-3 кН/м, временную нагрузку v = 14,4 кН/м. Рассмат-
ривается более загруженная половина покрытия.

Ординаты у для сечения продольных ребер, отстоящих на расстоянии
х = 12 и х =15 м, согласно формуле (7.19) будут иметь значения Ур2)=
= 4,116 м, у 05) = 3,675 м. При воздействии нагрузки (из предьцуущего
расчета) эти ординаты будут иметь значения: у (и) =4,7283 иу(15) =
= 4,2587;

Ду = Уц2) - Ур5) =4,7283- 4,2587= 0,4696 ;

Ду	0,4696	о .

tg<- = — = ---------= 0,1565, ф = 8° 54', cos^ =0,988,

Ах 3

41 = q/cos# = 0,00253 кН/м ;

а «Л

Н1

0,00253-3‘

8-0,02

= 0,142 кН;

= v/costf = 14.5774 кН/м ;

Dj

D3

_ 0,00253 2.33

”12	12 ’

_ 14,577’. 33

12	12

= 0.0000144 = 1,44 10 5

= 478,1 кН2- м .

кН2-м ;

Распор в мембране Н^, определяемый по формуле (7.20)

ЕAcos'ф	<6

----- t D, - Н, ♦-------------------

21мН1

0,710'-0,0015 X

Е Acos’и _ I Гх 6-0,988’ 1,4410“'

HZ +1	~x~~

21M	L 2-3*0,1422

- 0,142 +

0,7-10*-0,0015-6 x
P,0011-0,7*108-0,0015*6 «0,988	2 x 478,1-0,9885

, _ __ ____---------------------j H2------------------------

= 0. H2= 426,26 кН.

Вертикальная составляющая опорной реакции Н2 tg ф = 66,71 кН
Проведя аналогичные вычисления для сечений ребер с координатами
х = 18 и х =21 м будем иметь H^tg^ =85,05 кН. Таким образом, разница
между вертикальными опорными реакциями мембраны на прогонах сос-
тавит

n'tg* -	= 85,05-66,71 = 18,34 кН.

Опорная реакция на опорах прогонов

А = В = qa = 14.4025-3 = 43,2 кН.

Уменьшение этой реакции в результате работы мембраны составляет
43,2 — 18,34 = 24,87 кН. Фиктивная нагрузка на продольные ребра
(q. + v) = 24,87/3 = 8,29 кН/м. Таким образом, на продольные ребра
действуют постоянная нагрузка q = 7,2 кН/м и временная v = 8,29 кН/м,
которые н следует учитывать при расчете ребер (подборе сечений и пр.).

ОБОЛОЧКИ, ПОДКРЕПЛЕННЫЕ ФЕРМАМИ

7.24.	Покрытие [107] состоит из провисающей мембраны,
подкрепленной вантовой системой, разомкнутого опорного кон-
тура и стоек с наклонными оттяжками (рис. 7.14). Предвари-
тельно растянутая подкрепляющая вантовая система, верхним
поясом которой является мембрана, предназначена для стабили-
зации покрытия. Конструкция рекомендуется для применения
в покрытиях однопролетных, прямоугольных в плане, а также
многопролетных зданий пролетом 30-90 м.

Поверхность цилиндрической оболочки и очертание нижнего
пояса стабилизирующих ферм рекомендуется принимать по
квадратной параболе со стрелами провиса мембраны и подъема
нижнего пояса фермы равными 1/15 — 1/20 пролета. В централь-
ном узле нижний пояс фермы объединяется с мембраной.

7.25.	Подкрепляющие фермы рекомендуется устанавливать
шагом, равным (3300 — 5000) t, где t — толщина мембраны.
Решетку стабилизирующей фермы следует выполнять треуголь-
ной, с наклоном раскосов под углом 45°. Сжатые раскосы вы-
полняются жесткими, а растянутые — гибкими, за исключением
раскосов, расположенных вблизи центрального узла, которые
рекомендуется выполнять также жесткими (для уменьшения
предварительного растяжения). Гибкие элементы вантовой
фермы выполняются из арматуры, высокопрочной проволоки,
тросов, а жесткие элементы — из тонкостенных замкнутых про-
филей.

7.26.	Крепление раскосов стабилизирующих ферм к мембра-
не следует осуществлять через направляющие элементы постели
с усилением мест крепления листовой накладкой (рис. 7.15).
Для воспринятая горизонтальных усилий со стоек фахверка
между двумя крайними стабилизирующими фермами, примыка-
ющими к торцам здания, рекомендуется установка дополнитель-
ных вертикальных и горизонтальных связей (рис. 7.16). Примы-
кание торцевой стены к мембранному покрытию необходимо
выполнять скользящим, не препятствующим свободным проги-
бам оболочки.
Рис. 7.14. Конструктивное решение мембранно-вантового покрытая на
прямоугольном плане с разомкнутым опорным контуром

1 - мембрана; 2 - трос; 3 - гибкий раскос; 4 - жесткий раскос; 5 -
инъекционный анкер

Z-2

3-3

Рис. 7.15. Узел креп-
ления раскосов фер-
мы к мембране
1 - мембрана; 2 -
элементы постели;
3 - точечная сварка
проплавлением (элек-
трозаклепки)
Узел[

Рис. 7.16. Узел примыкания стойки продольного фахверка к мем-
бране

1 — мембрана; 2 — элемент постели; 3 — решетка фермы; 4 -
нижний пояс; 5 — связи по нижнему поясу; 6 — связи вертикаль
ные; 7 - стойка фахверка; 8 — секционный фартук; 9 — лист;
10 — фторопластовые накладки

7.27.	Монтаж покрытия можно осуществлять двумя спосо-
бами. По первому из них на стендах собираются вантовые фер-
мы, верхним поясом которых служат направляющие элементы
постели. Фермы устанавливаются в проектное положение с по-
мощью траверс-распорок. Предварительно устанавливаются
стойки с оттяжками. По смонтированной постели раскатываются
и крепятся полотнища мембраны. Второй способ монтажа сос-
тоит в сборке покрытия иа уровне земли с последующим подъе-
мом его лебедками в проектное положение.

7.28.	Расчет предварительно напряженного мембранно-ван-
тового покрытия на стадии рабочего проектирования рекомен-
дуется выполнять на ЭВМ методами оптимального проектирова-
ния по деформированной схеме с учетом конечной жесткости
опорного контура [106]. Приближенная методика основана на
использовании расчетной схемы в виде плоской стержневой сис-
темы, состоящей из вантовой фермы с верхним поясом из мем-
браны шириной, равной шагу ферм. Считается, что мембрана
испытывает одноосное напряженное состояние. Расчет ведется
в линейной постановке.
8.	МЕМБРАННЫЕ ОБОЛОЧКИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ
ГАУССОВОЙ КРИВИЗНЫ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

8.1.	Мембранные оболочки отрицательной гауссовой кри-
визны на прямоугольном и овальном планах рекомендуется
применять в покрытиях зданий промышленного, сельскохо-
зяйственного и общественного назначения. Для многопролет-
ных зданий с укрупненной сеткой колонн 18x18, 24x24 м и бо-
лее рекомендуются покрытия в виде сочлененных мембранных
оболочек на прямоугольном и квадратном планах. Рациональной
является квадратная форма плана ячейки (секции).

Оболочки на овальном н прямоугольном планах рекоменду-
ются для покрытий общественных зданий пролетом’3CU200 м.
Панели в форме гипара с применением профилированного нас-
тила предназначены для покрытий прямоугольных в плане зда-
ний с пролетами до 24 м.

8.2.	Покрытия отрицательной гауссовой кривизны имеют
поверхность, провисающую в одном и выпуклую в перпен-
дикулярном направлении. Эта поверхность может быть в виде
гиперболического параболоида (гипара) или седловидной.
Форма поверхности оболочки определяет наружный или пристен-
ный внутренний водоотвод с покрытия.

8,3.	Важным преимуществом мембранных покрытий отри-
цательной гауссовой кривизны является повышенная жесткость
и возможность работы покрытий на ветровой отсос без допол-
нительных конструктивных мероприятий по стабилизации мемб-
раны. Особенность работы таких оболочек — возможность вос-
принятая мембраной определенной части сжимающих усилии в
направлении линий главных кривизн поверхности в выпуклом
направлении [19; 101].

ОБОЛОЧКИ В ФОРМЕ ГИПАРА НА ПРЯМОУГОЛЬНОМ ПЛАНЕ,
В ТОМ ЧИСЛЕ СОЧЛЕНЕННЫЕ

8.4.	Покрытие одной секции сочлененных мембранных обо-
лочек на прямоугольном плане [23] состоит из наружного опор-
ного контура, внутреннего опорного контура (коньковые элемен-
ты), четырех мембранных оболочек (ячеек) (рис. 8.1). Геомет-
рия контурных элементов секции определяет возможные вари-
анты расположения колонн (рядовое, шахматное) н компонов-
ки многопролетного покрытия (рис. 8.2).

Для воспринятая горизонтальных усилий, передающихся с
контурных элементов на нижележащие конструкции, рекомен-
дуется предусматривать постановку затяжек. Для многопролет-
ных покрытий затяжки рекомендуется устанавливать только в
крайних секциях покрытия.
Рис. 8.1. Конструктивные элементы секции сочлененных оболочек
1 — наружный опорный контур; 2 — внутренний опорный контур;

3 - ячейки (мембранные оболочки); 4 - затяжки (для крайних и
угловых ячеек)

Рис. 8.2. Многопролетное покрытие из сочлененных мембранных обо-
лочек в форме гмлара

8.5.	Уравнение срединной поверхности оболочки в форме
гипара на квадратном плане в декартовых координатах имеет
вид f

z = --ху,	(8.1)

где f - подъем углов оболочки по отношению к ее центру, а - половина
стороны ячейки оболочки.
В этом случае нз производных второго порядка, определяю-
щих кривизны поверхности оболочки, отлична от нуля только
одна, характеризующая кривизну кручения

Kxv = f/a2 .	(8.2)

Рекомендуется значения относительной стрелы провиса f/a
принимать 0,14—0,25.

8.6.	Пролетная конструкция собирается из тонколистовых
полотнищ прямоугольного очертания, изготовленных нз сталь-
ных или алюминиевых лент без заводского передела. Ширина
листов не должна превышать 1/8 — 1/10 размера стороны ячей-
ки.

8.7.	При монтаже отдельной оболочки на прямоугольном
плане рекомендуется использовать вспомогательные элементы
(постель), располагаемые параллельно-прямолинейным образу-
ющим поверхности оболочки. Элементы постели могут быть
съемными инвентарными приспособлениями (легкая балочная
клетка, листы профилированного настила и т.п.) или оставаться
в составе покрытия после завершения монтажных работ. Первый
вариант рекомендуется для оболочек малого пролета, второй —
для среднего и большого пролетов. Опорный контур отдельно
стоящих покрытий следует выполнять железобетонным.

8.8.	Для многопролетных покрытий в виде сочлененных
мембранных оболочек при небольших размерах ячеек (до
18x18 м) рекомендуется блочный метод монтажа укрупнен-
ными монтажными элементами. Мембранная оболочка каждой
ячейки (опорный контур, мембрана) собирается на земле в кон
дукторе с помощью инвентарных прямолинейных элементов
постели. После установки отдельных ячеек в проектное положе-
ние внутренние контурные элементы смежных ячеек соединя-
ются между собой. При этом следует контурные элементы вы-
полнять нз гнутых швеллеров, которые после объединения
образуют замкнутое коробчатое сечение.

8.9.	Увеличение податливости контурных элементов в го-
ризонтальной плоскости существенно повышает степень прост-
ранственной работы мембранной оболочки — значения главных
сжимающих напряжений, воспринимаемых оболочкой, увеличи-
ваются в 2-2,5 раза по сравнению с мембраной на недеформиру-
емом контуре, достигая 0,2-0,4 значений главных растягиваю-
щих напряжений. При этом улучшаются и условия работы кон-
турных элементов — уменьшаются значения изгибающих момен-
тов в горизонтальной плоскости контура, так как с увеличением
его податливости уменьшаются нормальные усилия, передава-
емые с мембраны на контур. Гибкость элементов контура в
горизонтальном направлении рекомендуется принимать в
пределах X = 60 ... 100.
8.10.	В многопролетных покрытиях взаимное примыкание
контурных элементов четырех смежных секций н их опирание
на колонны рекомендуется выполнять через металлический
оголовок или столик. Возможные варианты узлов приведены
на рис. 8.3. В покрытиях в виде сочлененных оболочек на пря-
моугольном плане допустима подвеска технологического илн
кранового оборудования к коньковым элементам опорного
контура.

Примером применения конструкции в виде четырех сочле-
ненных мембранных оболочек в форме гипара является покры-
тие павильона строительной выставки в Минске [96] размером
в плане 24x24 м. Проект покрытия выполнен Белорусским по-
литехническим институтом при участии ЦНИИСК им. В.А. Куче-
ренко. Покрытие монтировали отдельными блоками (ячейка-
ми) размером 12x12 м. Опорный контур в виде замкнутой четы-
рехугольной пространственной рамы с разницей в отметках
углов, равной 4 м, выполнен нз гнутых швеллеров 400x140x6.
Оболочка собиралась из алюминиевых лент толщиной 1 мм н
шириной 1,5 м, расположенных вдоль прямолинейных образую-
щих поверхности покрытия. Соединения лент между собой н
опорным контуром осуществлялись на высокопрочных болтах.

8.11.	На стадии предварительного проектирования расчет
покрытия (этап 1) рекомендуется выполнять заменой мембра-
ны системой условных нитей, расположенных по линиям глав-
ных кривизн поверхности в провисающем направлении. Число
нитей, заменяющих мембрану рекомендуется принимать не ме-
нее 10—16. Расчет такой системы может приводиться по прибли-
женным формулам [35 * 57]. Расчет системы условных нитей
можно выполнить н на ЭВМ, используя шарнирно-стержневую
модель с числом последовательно соединенных стержней, обра-
зующих каждую нить, не менее 10. Используемые программы
должны учитывать геометрическую нелинейность системы.

По результатам предварительного расчета мембранной
оболочки назначаются сечения мембраны н контура н выпол-
няется этап 11 расчета, который рекомендуется проводить на
ЭВМ численными методами. При этом учет возможности вос-
принятая мембраной определенной части сжимающих усилий
может быть выполнен двумя способами — либо рассматривая
расчетную модель мембранной оболочки как условно-орто-
тропную систему с пониженной продольной жесткостью в нап-
равлении действия сжимающих напряжений, либо как изотроп-
ную систему с конечной изгибной жесткостью и с использова-
нием поля начальных погибей исходной поверхности покры-
тия.

8.12.	При условно-ортотропной расчетной модели рекомен-
дуется использовать метод стержневой аппроксимации с шарнир-
но-стержневой системой, состоящей из повторяющихся ячеек
с четырьмя поясными и двумя диагональными элементами, об-
a)

падающими только продольной жесткостью. Поверхность мемб-
раны разбивается прямоугольной (квадратной) сеткой на систе-
му чеек так, чтобы поясные элементы располагались по линиям
главных кривизн поверхности оболочек. При этом обеспечивает-
ся принадлежность всех шести элементов каждой нз ячеек одной
плоскости. Густоту сетки разбивки мейбраны рекомендуется
принимать не менее 10x10.
Рис. 8.3- Узел опирания иа колонну контурных элементов смежных яче-
ек кжогопролетного покрытия
а — на оголовок колонны; б — через вспомогательный столик

Площади элементов квадратной ячейки определяются по
формулам:

Апх = ^»75^inbt ;

АПу - 0»75 k2Rbt;
Ад = 0,532 k^t,

(8.3)

где b - шаг разбивки мембраны; t - толщина мембраны; k2n, k2jf
кд - коэффициенты, учитывающие условную ортотропность расчетной
схемы для стержней, расположенных соответственно в направлении
Действия растягивающих (к 2п) и сжимающих (к2п) усилий и по диаго-
налям (к ), определяемые по табл. 8.1 в зависимости от отношения
Е/Е* или v*. Здесь Е — модуль упругости материала мембраны; Е* - ус-
ловный (пониженный) модуль упругости мембраны в выпуклом (сжа-
том) направлении поверхности оболочки; и* — коэффициент Пуассона
условно-ортотропной расчетной модели. Значения Е/Е* или v* рекомен-
дуется устанавливать на основании экспериментальных данных, а при их
отсутствии принимать: г* = 0,15 ... 0,2; Е/Е* = 5... 10.

8.13.	При расчете мембранной оболочки как изотропной
системы с конечной изгибной жесткостью и с использованием
поля начальных погибей исходная геометрическая поверхность,
зоны расположения, конфигурация и начальные погиби рекомен-
дуется принимать по результатам испытаний моделей. Прн отсут-
ствии экспериментальных данных начальные погиби (выпучины)
следует ориентировать по линиям главных кривизн поверхности
оболочки в провисающем направлении. Соотношение размеров
вьшучин в продольном н поперечном направлениях (длина к
ширине) следует принимать не менее чем 5:1, а их высоту — со-
измеримой с толщиной мембраны.

В этом случае для расчета рекомендуется использовать ме-
тоды конечных элементов или стержневой аппроксимации с эле-
ментами или стержнями, обладающими продольной и изгибной
из плоскости ячейки жесткостями. Густоту разбивки дискрет-
ной модели надо назначать из условия, чтобы каждая иэ вьшу-
чин в поперечном направлении состояла не менее чем из 3—5 эле-
ментов.

Таблица 8.1

Е/Е*	*>•	Коэффициент		
			к2п	|	кд
ОО	0	1,00	0,00	0,00
25	0,10	0,909	0,002	0,143
9j62	0,15	0,869	0,010	0,217
4,85	0,20	0,833	0,039	0,295
2,64	0,25	0,800	0,124	0,377
1,48	0,30	0,770	0,360	0,470
1,0	0.333	0,752	0,752	0,523

8.14.	В отдельно стоящем покрытии из четырех сочлененных
оболочек усилия в мембране н в контурных элементах имеют
максимальные значения прн равномерно распределенной нагруз-
ке на всех четырех ячейках, а максимальные значения прогибов
мембраны — прн загружении одной иэ четырех ячеек секций.

В многопролетном покрытии максимальные значения уси-
лий в мембране н контурных элементах отмечаются в средних
секциях, максимальные прогибы — в угловых.
СЕДЛОВИДНЫЕ ОБОЛОЧКИ НА ОВАЛЬНОМ ПЛАНЕ

8.15.	Покрытие состоит из металлической седловидной мем-
бранной оболочки, элементов опорного контура и нижележащих
конструкций — затяжек и фундаментов. Оно может проектиро-
ваться в виде отдельно стоящей седловидной оболочки (рис. 8.4,
а, б). В этом случае контурные наклонные арки должны иметь
вертикальные опоры, поддерживающие контур по длине. Для
снижения деформативности покрытия его рекомендуется проек-
тировать составным, состоящим из двух и более седловидных
оболочек (рис. 8.4, в— Э). При этом опорные контуры внутрен-
них краев оболочек рекомендуется соединять между собой
решетчатыми связями (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Конструктивные схемы седловидных оболочек на овальном
плане

а, 6 — одиночные; в—д — сочлененные
Рис. 8-5. Конструктивная схема сочлененной оболочки на овальном плане

8.16.	Геометрия поверхности седловидных оболочек мо-
жет задаваться в виде поверхности переноса, у которой направ-
ляющая и образующая кривые представляют собой квадратные
параболы. Рекомендуется стрелу провиса мембраны в вогнутом
направлении принимать 1/15 — 1/20 от пролета покрытия в этом
направлении; стрела подъема в выпуклом направлении принима-
ется в большинстве случаев такой же.

8.17.	В состав мембранной оболочки, как правило,
включается ортогональная сетка (постель). Элементы постели,
расположенные в вогнутом направлении (направляющие), ре-
комендуется выполнять из стальных полос, а элементы, распо-
ложенные в выпуклом направлении, обеспечивающие простран-
ственную жесткость, принимаются из стальных гнутых профи-
лей или предварительно растянутых тросов.

8.18.	Для обеспечения необходимой жесткости монтажной
постели рекомендуется ее предварительно напрягать за счет
натяжения болтами концов направляющих элементов. Контроль
усилия натяжения в этом случае можно осуществлять по удли-
нению концов полос. Начальные напряжения в элементах постен
ли не должны превышать 20 МПа (200 кг/см2).

8.19.	Седловидные мембранные оболочки образуются взаим-
ным соединением тонколистовых сварных полотнищ, ширина
которых определяется геометрией поверхности покрытия из
условия ограничений на зазоры между стыкуемыми полотнища-
ми.
8.20.	Опорный контур седловидных мембранных ооолочек
может выполняться в виде плоских арок или пространственных
замкнутых колец. Опорный контур, работающий на сжатие с из-
гибом, рекомендуется выполнять железобетонным, в том числе
с применением стальной опалубки, включаемой в расчет. При
необходимости резкого снижения массы покрытия (слабые
грунты, сжатые сроки пуска здания в эксплуатацию, транспор-
тировка в труднодоступные районы и т.п.) контур следует
выполнять металлическим.

8.21.	При выборе очертания наклонных контурных арок
рекомендуется ось арок принимать близкой к кривой давления
при полной расчетной нагрузке на мембранную оболочку. Прн
этом следует заводские отправочные контурные элементы
предусматривать прямолинейными с максимальной их унифи-
кацией. Эти условия могут быть достигнуты при проектирова-
нии очертания арок по дугам сопряженных окружностей.

8.22.	Для повышения общей жесткости покрытия пяты
наклонных контурных арок рекомендуется жестко заделывать
в массивы фундаментов. Фундаменты арок воспринимают вер-
тикальные реакции, изгибающие и крутящие опорные моменты
и распор оболочки.

При слабых грунтах распор покрытия рекомендуется пол-
ностью воспринимать затяжкой, соединяющей пяты контурных
арок, или применять свайные фундаменты. Прн грунтах средней
прочности используется комбинированное конструктивное
решение — распор оболочки частично воспринимается трением
подошвы фундаментов грунта, а частично — работой затяжки
на растяжение. При весьма прочных (скальных) грунтах распор
седловидной мембранной оболочки целесообразно передавать
на грунт.

823. При образовании покрытия из двух мембранных обо-
лочек следует учитывать возможность неодновременного исчер-
пания сил трения под подошвами смежных фундаментов, что
может привести к недопустимым деформациям объединяющей
пространственной конструкции, находящейся между внутренни-
ми контурами смежных оболочек. Для предотвращения этого
рекомендуется соединять смежные фундаменты железобетонной
плитой.

8.24.	Вертикальные опоры, поддерживающие наружный кои-
тур седловидной мембранной оболочки, во избежание неравно-
мерных деформаций покрытия рекомендуется размещать равно-
мерно по периметру.

Конструкции промежуточных опор должны проектиро-
ваться с учетом возможности их работы на знакопеременную
нагрузку (сжатие-растяжение). Кроме того, их конструкция
должна обеспечивать возможность горизонтальных перемеще-
ний наружных контуров. Указанное может достигаться приме-
нением для закрепления контура к опоре болтов, работающих
на растяжение, и скользящих опор — на графитовой смазке
между стальными опорными листами.

8.25.	Монтаж мембранной оболочки рекомендуется произ-
водить методом раскатки рулонов сварных полотнищ по нап-
равляющим элементам с помощью полиспастов, закрепленных
на контуре. Элементы постели следует монтировать укрупненны-
ми блоками, состоящими из двух полос (длиной, равной проле-
ту оболочек), соединенных прогонами.

8.26.	Контур рекомендуется монтировать из габаритных
(по условиям транспортировки) отправочных элементов на вре-
менных монтажных опорах в направлении от центральной оси
симметрии плана покрытия к его торцам (или к устоям контур-
ных арок). Монтажные соединения контурных элементов —
на высокопрочных болтах или сварке.

Раскружаливание (освобождение от временных опор) кон-
турных арок рекомендуется производить ступенями одновре-
менно в обе стороны от оси симметрии в направлении к устоям
арок. Раскружаливание арок, объединенных решетчатыми свя-
зями в пространственный блок, также производится одновре-
менно.

Для примера применения стальных седловидных мембран-
ных оболочек рассмотрим конструкцию велотрека ’’Крылат-
ское”, построенного к ХХП летним Олимпийским играм в
1980 г. в Москве. Покрытие велотрека, разработанное
МНИИПОКОСЗ и ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, имеет план,
близкий к эллипсу, с размерами главных осей 168x138 м и
представляет собой систему, состоящую из соединенных меж-
ду собой двух стальных мембранных оболочек седловидной
формы [5].

Оболочки закреплены к наружным и внутренним конту-
рам, представляющим собой четыре наклонные бесшарнирные
арки пролетом по 168 м. Арки имеют сварные коробчатые
сечения с габаритом 2 х 3 м. Наружные арки наклонены под уг-
лом 13° 44' к горизонтали и в средней части их длины опираются
на консольные балки каркаса трибун. Арки внутреннего конту-
ра, не имеющие промежуточных опор, наклонены к горизонталь-
ной плоскости на 56° 19' и соединены между собой связями
и фермами в пространственный блок.

Арки наружного и внутреннего контуров попарно опира-
ются на общие железобетонные устои, соединенные затяжками,
выполненные из обетонированной арматурной стали. Пролетная
часть покрытия собиралась из стальных полотнищ шириной 6 м
и толщиной 4 мм на постели.

8.27.	Расчет седловидных мембранных оболочек и их конту-
ров следует производить как единой пространственной системы,
исходя из совместной работы контура и соединенной с ним мем-
браны. Учет совместной работы контура и мембраны требует ре-
шения нелинейной контактной задачи, нелинейность которой
определяется двумя факторами — работой мембраны под наг-
рузкой и деформациями контура, под влиянием которых изме-
няются и передаваемые на него цепные усилия мембранной
оболочки.

8.28.	Для аналитического расчета рассматриваемой прост-
ранственной системы рекомендуется применение вариацион-
ных методов, при этом функционал, описывающий полную энер-
гию системы, должен быть записан с учетом неразрывности де-
формаций оболочки и контура.

8.29.	Цель расчета — определение усилий и перемещений
в конструктивных элементах пространственной системы. Наи-
более важным при расчете системы является вычисление зна-
чений продольной силы, изгибающих моментов и прогибов в
контурных элементах. Ниже приведена методика приближен-
ного аналитического расчета контуров мембранных оболочек,
в основе которой лежит решение одномерной задачи, выполня-
емое методами прикладной теории упругости.

Переход к одномерной задаче в данном случае выполнен
заменой реакции натянутой мембраны, возникающей при дефор-
мации контура, упругой средой с коэффициентом постели, от-
ражающим изменение цепных сил, передаваемых на контур.
При этом внешняя нагрузка (распор мембранной оболочки)
считается неизменной.

8.30.	Коэффициенты постели упругой среды, создаваемой
растянутой мембранной оболочкой по линии ее контакта с кри-
волинейным опорным контуром, рекомендуется определять
по формуле

k = HSinr/[r(e+ ,	(8.4)

где Н — усилие в мембране на единицу длины в плоскости кривизны кон-
тура; £ = Н/ЕА0 - относительное удлинение единичной плоскости мемб-
ранной оболочки; т — угол между пинией действия цепных сил и направ-
лением касательной к контуру в точке определения коэффициента посте-
ли; а - угол между хордой мембранной оболочки и касательной к ней
по линии присоединения к опорному контуру, причем о = 0 — ч, где ч -
угол наклона хорды мембранной оболочки и горизонтали; 0 — угол нак-
лона касательной к оболочке по линии ее присоединения к арке; г - ра-
диус контура (прн применении для контура наклонных параболических
арок г = (а’ + P)/2f, где а - половина пролета арки; f— стрела подъема
арки в плоскости ее кривизны). Углы 0, п $ - определяются нз геомет-
рии мембранной оболочки (рис. 8.6) с использованием уравнения ее по-
верхности.

8.31.	При определении входящего в формулу (8.4) распора
(Н) рекомендуется считать, что деформации мембраны аналогич-
ны деформациям гибкой нити с неподвижными опорами.

8.32.	Для седловидной мембранной оболочки с контурами
в вцде наклонных параболических арок рекомендуется прини-
Рис. 8.6. Геометрия седловидной оболочки

УГОЛ ХОРДЫ С НОВОЙ ОСЬЮ — h] = ф — ТГ, Vj — Т?| —	~	+ 0—v‘ угол

касательной с новой осью — /31 = V	— р

мать отношение t^/ f = const по всей поверхности оболочки
(где 1м, fM — пролет и стрела провиса мембраны по вогнутому
направлению). В такой системе усилие Но =	/ 8f м можно

рассматривать как горизонтальную проекцию опорной реакции.
Вертикальные составляющие опорных реакций при перепаде
высот между контурами (С)

A=q1^/2(l+C/4); В = q1^/2(l - C/4fM ) .	(8.5)

Значение А относится к круто расположенной арке, а В -
к пологой (рис. 8.7). Мембранные нагрузки в плоскостях таких
арок соответственно равны

Нви = НО/sin^ЕН ; Нн = «О cos (^Ц + ч) + вsin V1(,	(8.6)

где ^вн’ *н ~ Углы наклона арок к горизонтали (рис. 8.7)

8.33.	При аналитическом определении усилий в элементах
пространственной системы (седловидная мембранная оболочка,
контур) рекомендуется рассматривать два следующих варианта
приложения поперечной нагрузки: полное загружение всей мем-
бранной поверхности равномерно распределенной нагрузкой
расчетной интенсивности; приложение полной расчетной времен-
ной нагрузки на половине покрытия, целиком загруженного
постоянной нагрузкой. Второй вариант эквивалентен сумме воз-
действий: симметричной нагрузке интенсивностью, равной
постоянной плюс половине временной (снеговой), и асиммет-
ричной, равной половине снеговой нагрузки. Поэтому в качест-
ве основных расчетных вариантов рекомендуется принимать
симметричное и асимметричное воздействие.

8.34.	Рекомендуемая методика расчета опорного контура
включает в себя следующие этапы:
Рис. 8.7. Расчетная схема нагрузок, передающихся на контурные арки

1)	назначение расчетной модели. При расчете контура на-
тянутая поперечной нагрузкой мембрана заменяется упругой
средой с вычисленными по формуле (8.4) коэффициентами поо
тели (к). Тогда расчетной моделью служит лежащая на упругом
основании арка, воспринимающая опорные реакции мембраны;

2)	определение прогибов контурных арок в плоскости их
кривизны. Прогибы контурных арок находятся в результате
решения контактной задачи, обусловленной принятой выше
расчетной моделью. Для вычисления прогибов рекомендуется
применять энергетический метод (метод Ритца)1.

При аппроксимации деформируемой оси арки используются
тригонометрические ряды. Для прогибов контурных бесшарнир-
ных арок рекомендуется принимать следующие выражения:

в случае применения симметричной нагрузки

wc= f "bp - cos 	<8-7’

в случае приложения асимметричной нагрузки
™ t (2m- 1)тгх

wac = 2 wm[cos -------д-------cos x

(2т+1)тгх 1

(8.7a)

где S - длина арки; начало координат (х = 0) принят у пяты арки.

При определении полной энергии деформации системы
необходимо учитывать энергию изгиба VHgJ и сжатия Усж
контура, энергию деформации упругого основания (V^p),

При решении задачи методом Ритца следует учитывать не менее
трах членов разложения ряда.
а при наличии в системе затяжки — и энергию удлинения затяж-
ки(¥мт):

v — V + V + V + V
изг сж упр *зат-

(8-8)

При вычислении энергии деформации упругого основания
с переменными коэффициентами постели к рекомендуется
аппроксимировать их изменение тригонометрическими функци-
ями.

В случае приложения симметричной нагрузки1 энергия сжа-
тия контура в уравнении (8.8) должна быть записана в функции
прогиба. Для этого рекомендуется использовать следующие
зависимости между укорочением оси арки Д и ее прогибом:

в случае иесмещаемых опор арки укорочение ее оси равно
разности между начальной и деформированными длинами ее дуг,
что приближенно может быть выражено в виде

г	г 12

Д S i f y'dx- -1- / (ytw')‘ dx,
2 0	2 0

(8.9)

где у - уравнение оси арки.

При параболическом очертании оси арки интегрирование
(8.9) дает Д =— n0 wp где п0 = 8£Д wt - коэффициент при пер-
вом члене ряда (8.7); f,V— стрела подъема и пролет арки.

В случае смещаемых (по горизонтали) опор арки при опре-
делении зависимости между укорочением оси арки и прогибом
следует ввести поправочный коэффициент на увеличение
прогиба, вызванное горизонтальным смещением опор,

т=

WOK + WH

мсж

Йсж + Ми

(8.10)

где wH — прогибы арки от ее обжатия и от горизонтального смеще-
ния опор; Мсж, Ми нагибающие поменты в ключе арки от ее обжатия
к горизонтального смещения опор.

При вослринятии распора арки фундаментами и затяжкой
в равных долях коэффициент ш = 0,4 ... 0,5.

При горизонтальном смещении опор арки

Д = — nW, ,

(8.11)

гдеп—nQm.

При кососимметричной нагрузке изгиб арки происходит без сжатия
При наличии в рассматриваемой системе затяжки, энергия
удлинения затяжки должна быть также записана в функции про-
гибов. При горизонтальном смещении опор распор арки уравно-
вешивается суммой силы трения фундамента о грунт и усилия
в затяжке. Для данного общего случая деформирования системы
выражение для энергии удлинения затяжки рекомендуется при-
нимать в виде

V

зат

/п wi БА

2ЕАзат \ Scosa

Q + O,5RBtga

(8-12)

где А. Азат — площади поперечных сечений арки и затяжки; "US — пролет
и длина дуги арки; RB - вертикальная опорная реакция арки; Q - сипа
трения подошвы фундамента о грунт; а - угол наклона касательной к
арке в четверти пролета;

3)	определение изгибающих моментов в опорном контуре.
Изгибающие моменты в плоскости кривизны .контура вычисля-
ются из дифференциального уравнения изгиба его оси. При этом
используются ранее вычисленные методом Ритца значения про-
гибов контура wn или wm н их выражения (8.7,8.7а). Для
арочного контура изгибающий момент в плоскости кривизны
арок

М = — EIw" cossfl,	(8.13)

где f — угол между касательной к оси и горизонталью в данном сечении
арки.

В случае симметричной нагрузки изгибающие моменты опре-
деляются с использованием выражения (8.7), при односторон-
ней нагрузке суммированием моментов, определенных с учетом
выражений (8.7) и (8.7а) ;

4)	определение продольной силы в опорном контуре выпол-
няется по закону Гука с использованием полученного выше вы-
ражения для укорочения оси арки. Значение продольной силы
в ключе арки вычисляется по формуле

NKn=nwJEA/S,	(8.14)

где w - определяется из решения системы вариационных уравнений ме-
тодом Ритца.

Значение продольной сипы в других поперечных сечениях
арки вычисляется по формуле

N = N^cos ¥? + Rsin^.	(8.15)

8.3S.	Расчеты показывают, что влияние сопротивления мем-
браны на изгибающие моменты — учет совместной работы мем-
бранной оболочки с полого (10 — 15° к горизонтали) располо-
женным контуром — существенно позволяет снизить изгибаю-
щие моменты в нем в 2—2,5 раза. В этих арках сопротивление
натянутой мембраны значительно снижает также изгибающие
моменты от горизонтального смещения опор (удлинения затяж-
ки).

Продольная сила в полого (10-15° к горизонтали) распо-
ложенной контурной арке оказывается на 10-15% меньше, чем
в одиночной арке от той же нагрузки, что свидетельствует об
участии седловидной оболочки в работе арки на сжатие.

8.36.	При наличии вертикальных опор, поддерживающих
арочный опорный контур мембранной оболочки, контур в вер-
тикальной плоскости рекомендуется рассматривать как криво-
линейную иеразрезную балку с защемленными концами.

8.37.	При прикреплении краев мембранной оболочки не в
центре, а на грани поперечного сечения возникает дополнитель-
ный крутящий момент Мкр = 0,5 Hdsin 19, где d - длина стороны
поперечного сечения контура.

На поверхности седловидной мембранной оболочки преобла-
дает двузначное (растянуто-сжатое) поле напряжений. Нормаль-
ные растягивающие напряжения в мембранной оболочке пример-
но равны усилию в единичной гибкой полосе данной геометрии.

8.38.	Как показывают результаты экспериментов и числен-
ных расчетов (методом стержневой аппроксимации) на участках
двоякой кривизны в направлении, перпендикулярном растяже-
нию, возникают сжимающие напряжения примерно той же вели-
чины. Однако, как показали экспериментальные исследования
мембранно-арочных систем, благодаря стабилизирующему воз-
действию растяжения потери устойчивости листа седловидной
оболочки, на большей части ее поверхности не происходит.

ПОКРЫТИЯ ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ В ФОРМЕ ГИПАРА
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОФИЛИРОВАННОГО ЛИСТА

8.39.	Гиперболические панели изготовляются из стально-
го профилированного настила и предназначены для покрытия
прямоугольных в плане зданий и сооружений пролетами до 24 м,
не оборудованных подвесными кранами. Профилированный нас-
тил, обладающий незначительной поперечной жесткостью, позво-
ляет без особых силовых воздействий придавать поверхности
форму гиперболического параболоида. Покрытие образуется
совмещением панелей подлинным сторонам-для однопролетных
зданий и совмещением панелей по длинным и коротким сторо-
нам для многопролетных зданий. В некоторых случаях для
уменьшения металлоемкости панелей следует применять шпрен-
гельное подкрепление длинных сторон опорного контура. Конст-
рукция ограждающей части покрытия принимается аналогично
традиционным покрытиям по стальным профилированным лис-
там.

8.40.	На строительную площадку панели поставляются ком-
плексными, т.е. с уже уложенными элементами ограждающей
части покрытия и, при необходимости, с встроенными водоот-
водными воронками [10].

8.41.	Гиперболические панели состоят из пространственного
опорного контура и пролетной конструкции и имеют прямо-
угольный план. Размер короткой стороны прямоугольника
3 м, а размер длинной стороны равен пролету здания. Углы пане-
лей, лежащие на разных диагоналях прямоугольника, распо-
ложены по вертикали в двух уровнях с разностью отметок 1 —
1,5 м (рис. 8.8).

8.42.	Длинные стороны опорного контура рекомендуется
образовывать из одиночных холодногнутых и горячекатаных
швеллеров или из прямоугольных труб. При этом стенки швел-
леров следует укреплять поперечными ребрами жесткости с рас-
стоянием между ними, равным 2,5 — 3 высотам сечения. Корот-
кие стороны контура изготовляются из аналогичных профилей,
но с горизонтально расположенной стенкой. Сопряжение длин-
ных и коротких сторон опорного контура панелей одна с другой
обеспечивается болтами нормальной точности или сварки (рис.
8.9).

Отверстия в стенке длинной стороны опорного контура и
в торцевом ребре жесткости предназначены для соединения со
смежными панелями. В неопорных узлах опорные пластины от-
сутствуют.

•8.43. Пролетная конструкция панелей образуется из листов
профилированного настила с расположением гофр вдоль длин-
ных сторон опорного контура. Применение здесь профилирован-
ного настила, имеющего незначительную поперечную жесткость,
способствует уменьшению вертикального изгибающего момента
в длинных сторонах опорного контура и, как уже отмечалось,
позволяет довольно просто образовать поверхность в виде ги-
перболического параболоида.

8.44.	Рекомендуется пролетную конструкцию крепить к
верхней или нижней полке сечения длинных сторон опорного
контура панелей (рис. 8.10). В первом случае значительно упро-
щается устройство ограждающей части покрытия, во втором —
улучшается интерьер помещения. Вариант крепления профили-
рованного настила к коротким стеронам приведен на рис.
8.10, в. Соединение листов профилированного настила между
собой вдоль и поперек гофр осуществляется на болтах нормаль-
ной точности. Присоединение пролетной конструкции к сторо-
нам опорного контура может быть болтовым или комбиниро-
ванным (с применением болтов и дюбелей). При этом брлты
снабжаются шайбами толщиной, равной толщине стенки профи-
ля короткой стороны опорного контура. В крайних гофрах про-
Рис. 8.8. Общий вид покрытия из гиперболических панелей

I, 2 — короткие и длинные стороны панели; 3 — пролетная конструкция;

4 — элементы жесткости; 5 — распорки

Рис. 8.9. Узел сопряжения длинных и коротких сторон панелей в месте их
опирания на колонну

1, 2 — длинные и короткие стороны; 3 — колонна; 4 — опорная пластина;

5 — профилированный настил

филированного настила (по два гофра с каждой стороны) до-
полнительные крепежные детали не ставятся.

8.45.	Для уменьшения деформативности пролетной, конст-
рукции следует осуществлять ее принудительный выгиб с пос-
ледующей фиксацией (рнс. 8.11). Установленные при этом эле-
менты жесткости и поперечные элементы помимо основных
Рис. 8.10. Крепление профилированного настила к элементам опорно-
го контура панелей

а, б — крепление к верхней и нижней попкам длинных сторон опорного
контура; в — крепление к коротким сторонам контура; 1 — длинные
стороны опорного контура; 2 - профилированный настил; 3 — корот-
кие стороны опорного контура; 4 — ребра жесткости; 5 — дополнитель-
ные крепежные элементы

функций способствуют увеличению жесткости длинных сторон
опорного контура на кручение и на изгиб в горизонтальной плос-
кости. Шаг элементов следует принимать 6 м. Принудительный
выгиб пролетной конструкции рекомендуется принимать на 10%
больше прогиба панелей от расчетной нагрузки. В этом случае
элементы жесткости или поперечные элементы изгибаются снизу
вверх, а тяжи, устанавливаемые через две волны профилирован-
ного настила, работают только на растяжение.

8.46.	Крепление стационарного технологического оборудо-
вания следует производить в местах установки элементов жест-
кости ил ино перечных элементов (рис. 8.11,6).
Рис. 8.11. Способы фиксации принудительного выгиба пролетной конст-
рукции

а — установкой элементов жесткости; б — установкой поперечных эле-
ментов и тяжей; 1 — длинные стороны опорного контура панелей; 2 —
ребра жесткости; 3 — элементы жесткости; 4 — пролетная конструкция;

5 — поперечные элементы; 6 — тяжи, устанавливаемые через волну про-
филированного настила; 7 — распределительные элементы длиной
500.. .1000 мм; 8 — технологическое оборудование

8.47.	Короткие стороны опорного контура панелей являются
элементами подстропильных систем. На рис. 8.12 приведены
три варианта подстропильных конструкций при шаге колонн
12 м.

8.48.	Узлы сопряжений панелей с. колоннами необходимо
осуществлять по типу, представленному на рис. 8.9. Для опира-
ния верхних углов панелей на колонны используют надколенни-
ки или применяют колонны большей (на величину превышения
углов панелей одна над другой) длины.

8.49.	Гиперболические панели изготовляются по стендовой
технологии в следующем порядке. Листы профилированного
настила объединяются между собой для образования пролетной
конструкции требуемой длины и ширины; длинные стороны
опорного контура укладываются на стенд на расстоянии 3 м
друг от друга и к ним присоединяется пролетная конструкция;
два противоположных угла панелей, лежащие иа одной диагона-
ли прямоугольника, поднимаются на 1—1,5 м, устанавливаются
короткие стороны опорного контура и к ним присоединяются
пролетная конструкция; осуществляется принудительный выгиб
панелей; укладываются элементы ограждающей части покрытия,
кроме последнего слоя гидроизоляционного ковра.

8.50.	Панели монтируются блоками из двух, четырех и боль-
шего числа панелей в зависимости от шага колонн н наличия гру-
зоподъемных механизмов. В блоке углы панелей, лежащие на
одном уровне, объединяются распорками и растяжками для об-
разования геометрически неизменяемой конструкции. Длинные
стороны опорного контура смежных панелей соединяются бол-
тами.

8.51.	Перед подъемом каждого мойтаждого блока заделы-
ваются стыки между смежными панелями для обеспечения не-
Рис. 8.12. Варианты объединения коротких сторон панелей в видегипара в
подстропильную конструкцию

а — установкой распорок и растяжек; б — опиранием на жесткие элементы
(фермы или балки); в — опиранием над подкосы; 1 — короткие стороны
опорного контура панелей; 2 — распорки и растяжки; 3 — подкосы; 4 —
жесткие элементы; 5 — надколонники; 6 — колонны; 7 - подкрановые
балкн
прерывности слоев ограждающих элементов покрытия. Затем
укладывается последний верхний слон гидроизоляционного
ковра. После монтажа блоков стыки между ними заделываются.

8.52.	К осуществленным складчатым покрытиям из гипер-
болических панелей пролетом 15 м относится спортивный зал
в Витебске и склад в Минске. В настоящее время разработаны
проекты спортивного зала пролетом 18 м для универмага "Бе-
ларусь* в Минске и эллинга пролетом 24 м на водохранилище
в г. Заславле.

8.53.	При расчете гиперболических панелей определяют про-
гибы и напряжения в их элементах прн работе в составе склад-
чатого покрытия. При этом пролетная конструкция панелей
работает как анизотропная моментная оболочка, а длинные и
короткие стороны опорного контура испытывают сжатие с изги-
бом. Определение прогибов и напряжений в любой точке пане-
лей с учетом всех конструктивных особенностей следует вести
с применением ЭВМ по специально разработанным для этих целей
программам. Далее излагается инженерный метод расчета пане-
лей [8; 102].

8,54.	Гиперболические панели рассчитывают а геометри-
чески нелинейной постановке, основываясь на стержневой ап-
проксимации их поверхности. Для этого пролетную конструк-
цию заменяют ортогональной сеткой, в которой стержни к-го
направления направлены вдоль гофр профилированного насти-
ла, a i-ro — поперек гофр (рис. 8.13). Шаг Ь- стержней k-го нап-
равления принимается равным шагу гофр профилированного
настила, а шаг bj, стержней i-ro направления равным 2—3 м.
Стержни к-го направления обладают изгибной жесткостью
в вертикальной плоскости и жесткостью на растяжение. Стержни
i-ro направления имеют только жесткость на растяжение.

8.55.	Расчет панелей рекомендуется производить на
воздействие равномерно распределенной по всей их поверхности
постоянной и временной нагрузок. Сосредоточенные технологи-
ческие нагрузки учитываются дополнительно с учетом характера
их приложения.

8.56.	Нагрузки на панели приводятся к узловым Рп, прило-
женным в узлах ортогональной сетки. Значения узловых нагру-
зок определяются согласно указаниям п. 12.42.

8.57.	Узловые нагрузки Рп перераспределяются между пе-
ресекающимися в узлах стержнями k-го и i-ro направлений
по формулам (12.30), (12.31), (12.32). Эти стержни в дальней-
шем рассматриваются как отдельные элементы. При этом, вы-
числяя функцию Ф по формуле (12.32),.следует принимать

= Е = 2,06-105 МПа, а Ej = 6b0/h0 МПа, где Ьо и h0 — ширина
н высота одной волны профилированного настила (формула
для вычисления значения Е- получена на основании соответству-
ющих экспериментальных исследовании листов профилирован-
ного настила),

8.58.	Определение усилий в стержнях k-го и i-ro направле-
ний осуществляется в два этапа. На первом этапе вычисляются
максимальные горизонтальные составляющие усилий в стерж-
нях. На втором этапе учитывается изгибная жесткость стержней
k-го направления.

8.59.	Максимальные горизонтальные составляющие Hj. уси-
лий в стержнях k-го и в стержнях i-ro направлений для точек,
где их горизонтальные перемещения равны нулю, определяются
из кубического уравнения вида (12.33), где характеристики
нагрузки и Dj вычисляются по выражениям (1235) (см.
п. 12.44). Значение стрел провиса для каждого стержня находит-
ся из предположения, что исходная форма стержней — квадрат-
ная парабола. При этом стрелу провисания ^(i) средней точки
пролетной конструкции на основании экспериментальных дан-
ных, обобщающих опыт изготовления панелей, рекомендуется
брать (1/60-1/100). При равномерно распределенной нагруз-
ке точки, где горизонтальные перемещения стержней равны ну-
лю, лежат в среднем сечении панелей. Для других нагрузок коор-
динаты х и у этих точек находятся из условия

1 z ,2	'2	^кП1

у (f (ZK(i) - z0K(i) )	+ -р-—7-------х

20	EK(i)AK(i)

г 1 х(у) ,г	1

* «<У)+у 10 г°к(0 ахк(ур] = °-

(8.16)

где z'к, - первые производные кривых начального и конечного прови-
са аппроксимирующей системы.

8.60.	Правильность выполнения первого этапа расчета прове-
ряется сопоставлением вертикальных ординат zK и z- стержней
k-го и i-ro направлений в узлах ортогональной сетки, вычисляе-
мых по выражению (12.38). Их отношение должно быть равно
единице (допускаемая погрешность + 5%). В противном случае
расчет по определению значений Нк и Н* следует повторить,
предварительно скорректировав функцию распределения Ф*
по формуле (12.37) и перераспределив нагрузку Рп между пере-
секающимися стержнями в каждом узле сетки.

8.61.	На втором этапе расчета изгибная жесткость стержней
k-го направления в каждом узле ортогональной сетки учитыва-
ется итерационным процессом по формулам:

М„- H„z„-M_ =0;

1ч. 1ч 14	* 14
(zk zok) 2(zk+i - zok+i) +

w + (zk+2 ~ zok+2)

ZK+1 __________--------------------,	(g 19)

где индекс ”к” изменяется в пределах от 1 до j - 2;(j - количество стерж-
ней i-ro направления)-; MR> M2r н I — балочные изгибающие моменты,
Рис. 8.13. Расчетная схема оболочки и длинных сторон опорного контура
применительно к блоку покрытия из двух гиперболических панелей
а — расчетная схема пролетной конструкции без нумерации узлов; б —
расчетная схема пролетной конструкции; в, г — расчетная схема стержней
k-го и i-ro направлений; д, е — расчетная схема длинных сторон опорного
контура в вертикальной и горизонтальной плоскостях; ж, з — расчетное
сечение контура в местах сопряжения смежных панелей и по торцам зда-
ния или поперечным температурным швам
искомые изгибающие моменты и моменты инерции стержней в рассмат-
риваемых узлах ортогональной сетки; z* - вторая производная от при-
ращения стрелы провиса, выраженная через вертикальные узловые пере-
мещения стержней в каждом узле сетки.

Итерационный процесс осуществляется в такой последова-
тельности: полагают М2К = 0; по формулам (12.38) и (8.19)
определяют значения zK и z* ; по формуле (8.18) находят
значения М?к > 110 формуле (8.17) корректируют значения
zK и затем определяют новые значения z* и М2К. В дальней-
шем этот цикл повторяется до получения требуемой точности
вычислений (±5%) значения М2К

8.62.	Определив значения усилий в стержнях k-го н i-ro нап-
равлений, по максимальному нз них проверяют прочность стерж-
ней по формулам:

°к =	I АК + М2К/ WK < RyТс/Tn «	(8.20)

о, = /н? + V? / Aj < RyTc/ 7n •	(8.21)

Если указанные проверки не выполняются, то следует пов-
торить расчет пролетной конструкции панелей, приняв другую
марку листов профилированного настила.

8.63.	Сжимающие нормальные усилия в длинных сторонах
опорного контура панелей создаются горизонтальными состав-
ляющими усилий в стержнях k-го направления. Наибольшее
значение нормального усилия

NK=y-£HK-	(8-22)

8.64.	Изгибающие моменты MKZ и М^у в вертикальной и го-
ризонтальной плоскостях длинных сторон опорного контура
панелей определяются как для шарнирно опертых балок, нахо-
дящихся под воздействием соответственно вертикальных и го-
ризонтальных составляющих усилий в стержнях i-ro направле-
ния. При вычислении значений моментов в вертикальной плос-
кости в качестве пролета принимается длина панелей. При опре-
делении моментов в горизонтальной плоскости в качестве
пролета принимается расстояние между элементами жесткости
или поперечными элементами.

8.65.	Расчет длинных сторон опорного контура в месте соп-
ряжения смежных панелей производится как внецентренно
сжатых стержней на действие величин NK и MKZ. При этом
расчетную длину стержней в вертикальной плоскости рекомен-
дуется принимать 0,7"1-к> а в горизонтальной плоскости при на-
личии элементов жесткости или поперечных элементов — рас-
стоянию между этими элементами, а при отсутствии указан-
ных элементов — длине панели. В более точной постановке зада-
ча определения расчетной длины длинных сторон опорного
контура в горизонтальной плоскости для смежных панелей ре-
шается с учетом упругого подкрепления сторон пролетной кон-
струкции по всей их длине.

8.66.	Расчет длинных сторон опорного контура, располагае-
мых вдоль торцов здания или поперечных температурных швов,
производится как внецентренно сжатых стержней с двумя экс-
центриситетами на действие усилий NK, MKZ н Мку.

В случае, когда усилия в стержнях i-ro направления не про-
ходят через центр кручения сечения сторон, необходимо учи-
тывать значение крутящего момента.

8.67.	Нормальные усилия в коротких сторонах опорного
контура (Ni) вычисляются как в элементах подстропильной
системы.

8.68.	Изгибающие моменты Mjz и М|х в вертикальной
и горизонтальной плоскостях коротких сторон опорного кон-
тура панелей определяются как для шарнирно опертых балок,
находящихся под воздействием соответственно вертикальных
и горизонтальных составляющих усилии в стержнях k-го нап-
равления. При вычислении значений моментов в качестве про-
лета принимается длина коротких сторон опорного контура.

8.69.	Расчет коротких сторон опорного контура производит-
ся как внецентренно сжатых (растянутых стержней) на действие
нормальной силы (Nj) н изгибающего момента (М*г). В качест-
ве расчетной длины стержней принимается длина коротких сто-
рон.

8.70.	Расчет коротких сторон опорного контура, располагае-
мых вдоль крайних осей здания или вдоль продольных темпера-
турных швов, производится как внецентренно сжатых (растяну-
тых стержней) с двумя эксцентриситетами на действие усилий,

В случае, когда усилия в стержнях k-го направления не про-
ходят через центр кручения сечения сторон, необходимо прово-
дить расчет с учетом крутящего момента.

8.71.	Сечения распорок н растяжек подстропильных систем
определяются по формулам центрального растяжения и сжатия,
исходя из усилий, возникающих в них прн совместной работе с
короткими сторонами опорного контура гиперболических
панелей, а также с учетом усилий, образующихся при блочном
монтаже покрытия.

8.72.	При наличии сосредоточенных вертикальных нагрузок,
приложенных к опорному конгуру панелей, напряжения в сторо-
нах контура и в элементах подстропильных систем следует опре-
делять с учетом дополнительных усилий, вычисляемых извест-
ными методами строительной механики.
8.73.	Расчет соединений листов профилированного настила
между собой и опорным контуром производится на действие
усилий Нк и Нр

8.74.	При принудительном выгибе пролетной конструкции
панелей элементы жесткости рассчитываются как арки, попереч-
ные элементы — как однопролетные балки, а тяжи — как цент-
рально растянутые элементы. Нагрузкой на них являются сосре-
доточенные силы Fp приложенные к элементам жесткости по
всей их длине с шагом b2 = Ьр а к поперечным элементам - с
шагом Ь2 = 2Ьр Для определения значений сил Fj к пролетной
конструкции по всей ширине панелей в сечениях, где устанавли-
ваются элементы жесткости или поперечные элементы, с тем же
шагом, что и силы Fp прикладываются узловые нагрузки с пер-
воначальным значением Р = (g f V) bj b2. Здесь bi — принятое
расстояние между элементами жесткости или поперечными эле-
ментами.

Затем рассчитываются панели на действие только сил Р
по методике, изложенной выше. Конечная цель расчета — получе-
ние таких скорректированных значений сил Р = Fp при которых
значения прогибов пролетной конструкции в рассматриваемых
сечениях равны аналогичным прогибам ее от действия расчетной
нагрузки на панели.

8.75.	Учет пространственной жесткости каркаса здания, а
также определение усилий в элементах покрытия от сосредото-
ченных горизонтальных нагрузок производится после предвари-
тельной замены диска покрытия эквивалентной плоской стерж-
невой системой, жесткостные характеристики которой определя-
ются с учетом фактической продольной жесткости элементов
опорного контура, сдвиговой жесткости профилированного нас-
тила и формы гиперболических панелей. Фрагмент эквивалент-
ного плоского стержневого диска покрытия для двухпролетного
здания приведен на рис. 8.14, где стержни ”ж” и”з” имитируют
длинные стороны опорного контура гиперболических панелей,
а стержни ”м” — короткие. Диагональные стержни ”л” имити-
руют сдвиговую жесткость профилированного настила н жест-
кость узловых соединений длинных и коротких сторон опорно-
го контура. Площади стержней ”ж”, ”з”, ”л”, *’м” назначаются
по формулам:

Аж= АЖ1 - Алйп3/3;	(8.23)

А3= Agi - Ansin30;

Ал~А"	WHGn!

to

(8-24)

(8.25)
Рис. 8.14. Расчетная схема покрытия на действие горизонтальных нагрузок
и расчетная схема коротких сторон опорного контура

а.-т Фрагмент плоского стержневого диска покрытия; б — характер де-
формирования стержней подстропильной системы; в, г - расчетная схема
коротких сторои опорного контура для определения нормальных усилий
Ц и изгибающих моментов Mjz и Mjx; д, е — расчетное сечение контура в
местах сопряжения смежных панелей и вдоль крайних осей здания или
продольных температурных швов
Ам = А$ + 2Аэ/(1 + Ду)соб3е + 4Алсоб3р, (8.26)
где ^ж1»	— соответственно площади стержней, заменяющих длин-

ные стороны опорного контура панелей в местах их опирания на жест-
кие (колонны, балки) и упругоподатливые опоры (а также в местах
отсутствия таких элементов) без учета воздействия горизонтальных
диагональных стержней ”л**, оказывающих влияние на жесткость всей
плоской системы при ее работе на сжатие и растяжение; Afi, Аэ — пло-
щади стержней подстропильной системы применительно к варианту,
изображенному на рис. 8.12, а (для варианта показанного на рис. 8.12,
в, площадь стержней ”6” равна нулю, а для варианта, приведенного на
рис. 8.12, б, площади стержней ”S” и ”0 ” равны нулю); b, V- ширина
и длина панелей в плане; Ду - горизонтальные смещения узлов подстро-
пильной системы при ее удлинении, равном единице; /3 — угол между
стержнями ”л” и ”м”; Сп — модуль сдвига гиперболической панели;
Е - модуль упругости стали; е - угол между стержнями ”6 ” и ”3 ”.

Площади А^ и АЭ1 стержней ”ж” и ”з”, модуль сдвига
панелей Gn определяются по выражениям:

АЖ1= Азо/л/ТТТ3"’;	(8.27)

А31 =-------------1--------;	(8.28)

Е ч/1+4к2£- Е +	—

^30

Gn=GK + GH,	(8.29)

где к, £ - коэффициенты; Аз0 - фактическая площадь сечения длинных
сторон опорного контура панелей; GK — модуль сдвига опорного конту-
ра панелей, учитывающий степень защемления его сторон в углах и опре-
деляемый по известным методикам; GH - модуль сдвига профилирован-
ного настила (GH = 460 МПа).

Значения Ду, к н $ вычисляются следующим образом:

Ас cos3e

к = h/1,
_____________

(Л+2)2 ’

(8.30)

(8.31)

(8.32)

где h - высота подъема углов гиперболических панелей; с - упругая
характеристика опор стержня ”з” или, другими словами, усилие, необхо-
димое для перемещения опоры по вертикали на единицу длины.
Следует отметить, что упругая характеристика опор стержня
”з” зависит от пролета подстропильной системы, угла наклона
коротких сторон опорного контура панелей и размера сечении
стержней, образующих подстропильную систему.

Пример расчета. Исходные данные. Пролет здания 18 м. шаг колонн
12 м. Размеры панелей в плане bxt= 3x18 м. Высота подъема углов, ле-
жащих на одной диагонали прямоугольника, 1 м. Тип подстропильной
конструкции взят в соответствии с рис. 8.11. Профилированные листы
марки Н4 0-711-0,8 по ГОСТ 24045-80. Материал панелей - сталь марки
ВСтЗкп2-1 по ТУ 14-1-3023-80 с расчетным сопротивлением Ry = 220МПа
и модулем упругости Е = 2,06x10s МПа. Коэффициенты условий работы
(?с) и надежности по назначению (?п) соответственно равны 1 и 0,8.
Расчетная нагрузка от собственного веса покрытия (g) 1х10~3 МН/м2,
а от снега (V) - 2х10~3 МН/м2. Сосредоточенные горизонтальные н вер-
тикальные нагрузки на покрытие отсутствуют. Начальная стрела провиса
пролетной конструкции в центре панели f = 0,18 м, а форма провнса вдоль
и поперек гофр профилированного листа - квадратная парабола. Опор-
ный контур панелей запроектирован нз гнутых швеллеров. Пролетная
конструкция из профилированных листов крепится к нижней полке сече-
ния длинных сторон опорного контура. Шаг элементов жесткости принят
6 м.

Расчет пролетной конструкции. Согласно указаниям п. 8.54 заменяем
пролетную конструкцию панелей ортогональной сеткой, в которой стерж-
ни k-го направления расположены вдоль гофр профилированного настила,
a i-ro направления — поперек. Шаг Ь- стержней к-го направления принима-
ем равным размеру гофр профилированного настила 0,178 м, а шаг
стержней i-ro направления 2 м.

Стержни k-го направления обладают изгибной жесткостью в ие^ти-
кальной плоскости и жесткостью на растяжение. Для них Ак — 2-10-4 м2;
IK - 3.75-10"8 м4; W • 1.55-10"6 м3; ER = 2,06-105 МПа. Стержни i-ro
направления обладают только жесткостью на растяжение. Для них А. =

= 16-Ю-4 м2 н Е, =6 ---- = 6 MXL = 26,7 МПа.

1 h0 0,04

Учитывая указания п. 8.55, расчет панелей ведем на действие равно-
мерно распределенной нагрузки. Нагрузку в соответствии с требованиями
п. 12.42 приводим к вертикальной узловой Pn= (g + V) bRbj = (1* 10“3 +
+ 2-10-3) 2- 0,178 = 1,068 -10“3 МН. Нумерацию узлов ортогональной сет-
ки (см. рис. 8.13, б) выполняем с учетом симметрии приложения нагруз-
ки Р .

Функцию распределения нагрузки Ф определяем для каждого узла
ортогональной сетки по выражению (12.32). Так, для узла 1.4

1,4113 (3 - 1,411)3-182-2,06 40s-2-10“*

Ф = ------------------------------------* 11,942.

23(18- 2)3- 32.26,7-16-Ю“4

Распределение нагрузки Рп между перасекающимися стержнями к-го
и i-ro направлений выполняем по формулам (12.30) и (12.31). Для узла
1.4 значения нагрузок Prm Р. соответственно равны:

1,068-10”3-11,942
Г+11,942

= 0,985-10"3 МН;
1,068-10 ’

р, = —-----------= а083- ю 3 мн.

1	1 +11,942

Результаты аналогичных вычислений для некоторых узлов приведе-
ны в табл, 8.|.

Таблица 8 J ,

№  узлов	” 1	Хк,м	..	Рк,мн	J ррмН
1,1	1,411	8	0,764	0,463	0,605
1.2	1,411	6	1,048	0,547	0,521
2.4	1,233	2	10,958	0,979	0,089
4.3	0,877	4	1,276	0,599	0,469
6.1	0,521	8	0,146	0,136	0,932
8.3	0,165	4	0,02	0,021	1,047
8.4	0,165	2	0,108	0,104	0,964

Примечание. Значения нагрузок PR и р. увеличены в 1000 раз.

На следующем этале расчета стержни 1-8 k-го направления и 1-4
i-ro направления рассматриваем независимо один от другого как одно-
пролетные гибкие нити, загруженные нагрузками Рк и Pj (см. рис. 8.13,
в, г). Вертикальные составляющие опорных реакций стержней
определяем как для обычных однопролетных балок, а горизонтальные
составляющие опорных реакций Нкф - по формуле (12.33). Резуль-
таты вычислений приведены в таблицах. Там же приведены значения
характеристик нагрузки Окф> вычисленные по формулам (12.35) и
(12.36), а также значения расстояний xR и у^-от опорного контура до рас-
сматриваемого узла ортогональной сетки, стрел провиса fK и f -, пронетов
1к’ г1 и влин гок' loi “ЧИО коэффициентом п.., = /Г .. я

Значения fR и 1-Ок0ч в указанных таблицах иа основании указа-
ний п. 8.59 определялись по формулам:

Для пояснения приведем порядок вычислений применительно к
стержню 1 k-го и i-ro направлений (табл. 8.£):
nK = 18/0,179 = 100,6 ; n( = 3/0,178 = 16,9 ;

mK = 18,014/18 = 1 ;	= 3,084/3 = 1 ;

VR = (0,463 + 0,517 + 0,737 + 0,985) 10”3 = 2,732-Ю"3 MH;

V; = (0,605 + 0,628 + 0,673 + 0,743 + 0,833 + 0,932 +1,016 +

+ 1,061) 10”3 = 6ЛИ-1О'3 MH ;

DK= 0,047-IO-3 MH3 м ;

Dj -0,04-10”4 MH!-m ;

H3 + 8-2,06-10s-2-10”4	_ 0,047-Ю”3-2,06- 10s 2-K

K	3-100,62 I3 к	218-13

откуда HR = 34,5-IO"3 MH.

h3 +	h*= А®4.:1о".!1?У’1610"4

'	3-16.92-!3	’	2-3-13

откуда Hj = 6.5-10”3 MH.

Значения V., D-, X ,	Hj для стержней iiro направле-

ния приведены в табл. 8.

Примечание. Значения Vp Н., D • увеличены в 1000 раз.
Значения VR1 DK, Ур fR,	nR, mK, HR для стержней k-го направ-

ления приведены в табл. 8.3.

Таблица 8.3

№  стерж-	VK.			рк-	ч	|\>К,	"к	тк	Ле
ней			м						
1	2,732	0,047	1,411	0,179	18	18,014	100,6	1	34,5
2	2,664	0,044	1,233	0,174	18	18,013	103,4	1	33,8
3	2,508	0,038	1,055	0,164	18	18,012	109,J	1	32,5
4	2,257	0,03	0,877	0,149	18	18,01	120,*	1	30
5	1,886	0,02	0,699	0,129	18	18,007	139,5	1	26,5
6	1,375	0,01	0,521	0,103	18	18,005	174,8	1	21,5
7	0,736	0,0025	0,343	0,073	18	18,002	246,6	1	13,7
8	0,143	0,00009 0,165		0,037	18	18,001	486,5	1	5

Примечание. Значения VR, Н R, DR увеличены в 1000 раз.

Правильность выполнения этого этапа расчета проверим сопоставле-
нием вертикальных Ординат zR и z. стержней k-го и i-ro направлений
в узлах ортогональной сетки, вычислив их по формуле 12.38. Так, в узле

11,904-10 3

34.5-I0-3

М.,1

И. ~

= 0,345 м ;

4,581-10

6.5 10-3

= 0.705 м ,

гае согласно рис. 8.13, в, г, а также данных таблиц 8.1— 8.3

Мк,1 = VK. . W 2 - V « Рк, .а - V 2 - Ьк > '

' Рк.1.э™2- bK/2- 2bK) - Рк , 2(V2- Ьк/2 3bR) =

= (2,732-8 0,985-6- 0,737-4 0,547-2) 10-3 = 11,904-10-3МН-м;

Mu = Vu(b/2- b./2> - Р; 8 ,(Ь/2- Ь/2- t>i0 ) -

- Pj 7 ,(Ь/2 Ц/2 bjo-bj) P( 6 ,(b/2-bj/2 -

-bi0- 2b.) - Р| 5д<Ь/2- bj/2- bi0- ЗЬ) - P. „ ,(6/2- b/2 -

bio- 4bi> - pi,3.i <b'2 V2- bio- 5bi> -

- Pjj , (b/2- b;/2- bj(J- 6bp = (6,491-1,411 - 1,061-1.246-

- 1,016  1,068 - 0,932 - 0,890 - 0,833 - 0,712 - 0.743  0,534 -
- 0.673-0,356 - 0,628-0,178)10-’ =4,581-10-’ МН-м - балочные изгиба-
ющие моменты в узле 1.1 для стержней k-го и i-ro направлений.
Сопоставление значений z и z. для узла 1.1 показывает, что их отно-
шения значительно превышают требование п. 8.60, а именно ±5%. Это
справедливо и для всех других узлов сетки. Следовательно, необходимо
скорректировать функцию Ф по формуле (12.37) и, перераспределив
нагрузку Рп между пересекающимися стержнями в каждом узле сетки,
заново определить значения расчетных величин.

Результаты последнего этапа расчетов, погрешность которых не пре-

1.1	15,2	1	0,07

1.2	21,5	1,02	0,05

1.3	47,7	1,05	0,02

1.4	213,4	1,06	0,01

8.1	0,043	0,04	1,02

8.2	0,066	0,07	1,00

8.3	0,160	0,15	0,92

8.4	1,22	0,59	0,48

4,13 2,96 49,1 3,06
4,13 2,54 49,1 2,72
4,13 1,78 49,1 2,05

4,13 0,67 49,1 1,02
0,84 2,96 15,3 3,06
0,84 2,54 15,3 2,72
0,84 1,77 15,3 2,05
0,84 0,67 15,3 1,02

20,45 1,30 0,47 0,43
18,44 1,03 0,38 0,38
14,40 0,60 0,29 0,29

8,26 0,18.0,17 0,17
2,51 0,4 0,16 0,16
2,42 0,42 0,16 0,15
2,2 0,29 0,14 0,14
1,68 0,11 0,11 0,11

Примечание. Значения Р Р., V , V-, Н , Н-, М , М.
увеличены в 1000 раз.	1 к 1 к *

Для учета изгибной жесткости стержней к-го направления, вычислив
по формуле zOk = 4fKlxK^K _ (xK/1fc) 1 значения начального провиса
стержней в каждом узле сетки, по формуле (8.19) определим вторую
производную z* от приращения стрелы провиса стержней в этих узлах.
Так, для узла 1.1 значение / будет

,	(0,376 - 0,159) - 2(0,416 - 0,177) + (0,416 - 0,177)

ZK	“	^2

= - 0,0055 1/м.

Результаты вычислений z* и М2 , выполненные согласно указаниям
п. 8.61, приведены в табл. 8.J

Сопоставление первоначальных и скорректированных значений М2к
показывает, что в данном случае итерационный процесс является быстро
сходящимся и уже после первой интерации погрешность результатов
не превышает 5 %.

По максимальным значениям усилий Нк> М2к и Н-,используя форму-
лы (8.20) и (8.21), выполним проверку прочности стержней:

(>/49,1 2 + 4,1312)10~3	0,0444-10“3

к	2-Ю"4	1,55-10"*

= 246.37 + 28,65 = 275,02 МПа«220-1/0.8 = 275 МПа.
Таблица 8 J?

№ уэ- нов	&к>	Первоначальное значение		Скорректированное зна- чение	
		<.!/«	| М2к1МН-м	<• Vм	| М2К’ МН‘4М
1.1	0,177	-5,5	0,0425	-5,75	0,0444
1.2	0,159	—6,5	0,0502	-6,25	0,0483
1.3	0,124	-6	0,0464'	-6	0,0464
1.4	0,071	-6,25	0,0483	-6	0,0464
8.1	0,037	-0,5	0,0039	-0,5	0,0039
8.2	0,033	-1,25	0,0097	-1,75	0,0135
8.3	0,026	-4	0,0309	-5,25	0,0406
8.4	0,015	-18	0,1391	—14	0,1082

Примечание. Значения z* и М2к увеличены в 1000 раз.

= 2,66 МПа<

'	16-Ю“4

<220-1/0,8 = 275 МПа.

Проверка выполняется. Следовательно, профилированные листы
принятой марки удовлетворяют требованиям расчета.

Расчет опорного контура. Расчет элементов опорного контура выпол-
ним в два этапа. На первом этапе подберем сечение длинных сторон кон-
тура, на втором - коротких. Расчетные схемы представлены на рис. 8.13 и
8.14.

Сжимающие нормальные усилия в длинных сторонах контура, а так-
же изгибающие моменты в вертикальной н горизонтальной плоскостях
с учетом указаний пп. 8.63 и 8.64 равны:

Nr=0,5EHk = 0,5-2(49.1 + 49,0 + 48,9 + 46,3 + 41,5+48,3 +

+ 31,0 +15,3) W3 = 329,4-Ю"3 = 0,33 МН;

MKZ = FKZV/2 - Vi 4 W2 - ъ ) - Vj d/2 - 2b ) -
Кб Кб	К	1,4»	К

- Vj2 П/ 2 - 3bK ) - V, , (1/2 - 4Ь к) - Ч11?8 =

= (10,1725-18/2- 0.665-7- 1,776-5 - 2,544- 3- 2,96-1 -

- 0,2475 -183/8) 10~3 = 0,0574 МН-м ;

Мку=Мку,1=<рку,э- Hi ,/2) Ьк= (4,42- 2.72/2)10-’х

х 2 = 0,006 МН-м,

гце q- — часть расчетной нагрузки от собственного веса покрытия и снега,
воспринимаемая непосредственно длинными сторонами контура; F^, и
FKy 3 - опорные реакции длинных сторон от на1рузки усилий
Vj j _ у и усилий Н* j 2 .

Ч]= (g+V)bi0/2 = (1*2) 10"’-0,165/2 = 0,2475-10“’ МН/м;

F„ =	(«Л* ±F,) = 0,2475'10'3-18/2 + 1/2 х

кг 2	1	1

х 2(2,960 + 2,544 + 1,776 + 0,-665) 10-3 = 10,1725-10"’ МН;

FKy 3 = Н; , + Hj.j/2 = (3,06 + 2.72/2) 10'3 =

= 4,42-10'3 MH.

При определении значений NK> MKZ> не учитывался угол накло-
на сторон, так как он практически не влияет на нх значения.

Сечение длинных сторон контура в местах сопряжения смежных
панелей после их расчета в соответствии с указаниями п. 8,65 как вне-
центренно сжатых стержней иа действие усилий 2NK и 2N<KZ принимаем
из гнутых швеллеров Гн [360x160x7. При этом напряжения °Ку и
ckz в”эЛементах соответственно равны 235 и 249,1 МПа, что меньше
предельно допустимого значения R 7с/тп = 220-1 /0,8 = 275 МПа.

Сечение длинных сторон контура у торцов здания или поперечных
температурных швов после их расчета в соответствии с указаниями
п. 8.66 как внецентренно сжатых стержней с двумя эксцентриситетами
на действие усилий NK, Мк z, М и с учетом крутящего момента прини-
маем из гнутых швеллеров Гн [ 360x160x8.

Следует отметить, что при расчете в запас прочности не учитывался
разгружающий момент, возникающий из-за эксцентриситета приложения
усилия N относительно центра тяжести поперечного сечения сторон.

Изгибающие моменты Mjz и Mjx в вертикальной и горизонтальной
плоскостях коротких сторон опорного контура с учетом указаний
п. 8.68:

Mk=Fkb/2-	ь.„)- VKj7(b/2 - bi0 - Ь; )-

-	VK,«<b'2 - bio - »(> - Vk.s (b/2- b)0- 3bf) -

-	VK 4(b/2- b)0- 4bj) - VK 3 (b/2- bi(, - 5 b,) -

-	VK3 (b/2- bi0 - 6bj) - VK J (b/2 - b10 - 7bj) - qKb2 /8 =

= (30,731'3/2 - 0,844-1.335 — 2,205-1,167 - 3,203 0.979-

-3,718-0,801 = - 3,955-0,623 - 4.064-0.44S - 4,111 0,267-

-	4,131-0.089 - 3- 33/8) 10-3 = 0,0272 MH-м ;

Mix = Mlx.l = IFix <”/2- bi'2> -	<»/2 - bj/2 - bi0) -

-HK,7 (b/2 - bj/2- bi() - b() - HK 6 ( b/2 - bj/2 - b)0 -

- 2bi> - Hk,s (b'2 ~ Ь/2 - bi0 - 3bi> - нк,4 < b - b? 2 =
- Ь1о - Л1> - Нк,з <ь /2 - 4/2- Ь1о -	- Нк , (Ь/2 -

-Ь,/2- Ь)о- 6bf)]/cosa =.(329,4-1,411 - IS,3-1,246 - 31 х

х1,068 - 41,S-o;89 - 46,3 0,712- 48,3-0,534 - 48,9-0,356 - 49 х

х 0,178) 10"3/0,949 = 0,306 МН-м,

Где qR - часть расчетной нагрузки от собственного веса покрытия и сне-
га, воспринимаемая непосредственно короткими сторонами контура;
Fjz, F& - опорные реакции коротких сторон от нагрузки qR, усилий
VK J - VK g и усилий HR j - Нк в. Их значение :

qK =(g + V)bK/2= (1 + 2) 10”3* 2/2 = 3'10”3 МН/м ;

Fiz ~ Y(4^ EFK) = З Ю"’-3/2*1/2-2(4,131 +4,111 +

+ 4,064 + 3,955 + 3.718 + 3,203 + 2,205 + 0.844) 10"’ = 30,731-Ю"3 МН

F. =	= -:- SH = 329,4-Ю-3 МН.

ix к 2 к

Наибольшее сжимающее нормальное усилие в коротких сторонах
контура в местах сопряжения смежных панелей с учетом указаний п, 8.67
определим как в элементе подстропильной системы: N. = (Fo — F) /sina !
= (0,164 - 0,041)/0,316 =0,389 МН, где F =FRZ + Fjz(10,1725 +30,731) х
х 10"3 = 0,041 МН - сосредоточенная нагрузка на узлы подстропильной
системы; F. = 4F = 4' 0,041 = 0,164 МН - опорная реакция подстропиль-
ной системы.

Наибольшее сжимающее нормальное усилие в коротких сторонах
контура у крайних осей здания или продольных температурных швов
N; , =Ц + Рку ,/coso =0,389+ 1.363-10-3/0.949 = 0,39 МН,
где Гку,1 = (Hi,42bK +Hi,3bK)/3bK = (1,02-4+2,05-2) 10"3/6 =1,363
х 10-3 MH.

Сечение коротких сторон контура в местах сопряжения смежных па-
нелей после их расчета в соответствии с указаниями п. 8.69 как внецент-
ренно сжатых стержней на действие усилий 2Nj и 2M-Z принимаем из
гнутых швеллеров Гн. [360x160x8. При этом напряжения с. z и а.х в сто-
ронах соответственно равны 232,3 и 274,8 МПа.

Сечение коротких сторон контура у крайних осей здания нли про-
дольных температурных швов после их расчета в соответствии с указа-
ниями п. 8.70 как внецентренно сжатых стержней с двумя эксцентриси-
тетами на действие усилий Nj, М - , М:х н с учетом крутящего момента
принимаем из гнутых швеллеров Гн. [400x200x10.

Растягивающие усилия в растяжке 4 и сжимающее в распорке 3
подстропильной фермы системы, Представленной на рис. 8.14, в:

Na =Ni icosa= 0,39-0,949= 0,37 МН ;

N3 = N4 + N2cosa = 0,37 + 0,13’0,949 = 0,493 MH,

где N2 = F/ sina = 0,041/0,316 = 0,13 MH - усилие в короткой стороне
опорного контура, испытывающей растяжение при работе в составе
подстропильной системы.
Коробчатое сечение распорок и растяжек с учетом указаний п. 8.71
назначим следующим: 180x4 — для распорок, 110x4 - для растяжек.

Расчет элементов жесткости при принудительном выгибе пролетной
конструкции следует выполнять .в соответствии с указаниями п. 8.74.
В данном примере указанный расчет ввиду его ясности ие рассматрива-
ется. В случае необходимости учет пространственной жесткости каркаса
здания производится по п. 8.75 этого пособия.

Расчет соединений. Соединение листов профилированного настила,
входящих в пролетную конструкцию, между собой и с длинными сторо-
нами опорного контура осуществляем на болтах нормальной точности
М8 класса 4.6. Из конструктивных соображений расстояние между бол-
тами назначаем500 мм. Крепление профилированного настила к коротким
сторонам контура производим в каждой волне двенадцатью болтами
нормальной точности Ml 6 класса 4.6. Тогда максимальные усилия от про-
летной конструкции на каждый нз болтов М8 и М16 будут:

N _ *^i,l + Vi" 1 _ \A.062 +2,96!10‘:

i’b 2ЬК	г-г

= 0,0011 МН < N. = 0,0024 МН;

о, min	’

N =
NK,b
nb

49,12 + 4,131 2’10”3

12

= 0,0041 МН < Nb min = 0,0048 МН,

где Nb - минимальное усилие иа болты из условия их работы на срез
н смятие.

Расчет соединений длинных и коротких сторон опорного контура од-
на с другой и со сторонами смежных панелей осуществляется по извест-
ным методикам и в этом примере ие рассматривается.

9.	ШАТРОВЫЕ ОБОЛОЧКИ НА КРУГЛОМ ПЛАНЕ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

9.1.	Мембранные шатровые оболочки на круглом плане ре-
комендуется применять в покрытиях зданий и сооружений
промышленного, общественного и сельскохозяйственного назна-
чений (резервуары, отстойники, шламбассейны, сгустители,
склады для хранения сыпучих и штучных материалов, гаражи
и крытые стоянки машин различного назначения, производ-
ственные здания, в которых допускается размещение оборудо-
вания на круглом плане, безкрановые или с использованием
напольных или поворотных кранов, выставочные павильоны,
рынки, торговые залы и т.п.) пролетом 30—250 м.

9.2.	Мембранные шатровые оболочки обладают наряду с
достоинствами, присущими висячим тонколистовым конструк-
циям, дополнительными преимуществами: отсутствием допол-
нительных мероприятий по стабилизации покрытия; минималь-
ным количеством типоразмеров элементов покрытия и воз-
можностью их унификации; минимальными площадью стено-
вого ограждения и строительным объемом здания; наружным
водоотводом с покрытия.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

9.3.	Конструкция шатрового покрытия (рис. 9.1) состоит
из мембранной оболочки вращения, наружного опорного кон-
тура, опертого на расположенные по периметру колонны, и
внутреннего кольца, покоящегося на центральной опоре [21].
Тонколистовая пролетная конструкция, как правило, подкреп-
лена радиально-кольцевой системой постели, предназначенной
для монтажа мембраны и при надобности устройства подвес-
ного потолка.

Внутреннее кольцо устанавливается выше отметки наружного
опорного контура. Стрелку подъема оболочки назначают с уче-
том конструктивных, технико-экономических и архитектур-
ных факторов. Рекомендуется относительную стрелку подъема
оболочки назначать 1/7... 1/15.

9.4.	Пролетная тонколистовая конструкция, воспринимающая
всю поперечную нагрузку на покрытие, работает на растяжение
в радиальном направлении и испытывает сжимающие усилия
в кольцевом направлении иа участке шириной около 3/5 радиуса
покрытия от наружного опорного контура [25]. В центральной
части покрытия кольцевые сжимающие усилия переходят в рас-
тягивающие. Определяющими для подбора сечеиня элементов
пролетной части конструкции являются радиальные усилия,
которые увеличиваются от наружного контура к центру покры-
тия и превышают по величине приблизительно иа порядок
кольцевые усилия.

9.5.	Мембрана обычно монтируется из выполненных в завод-
ских условиях трапециевидных полотнищ, свернутых в рулоны
(см. пп. 2.4—2.7). Прн расчетах на эксплуатационную нагрузку
рекомендуется включать в работу пролетной конструкции
площадь сечения радиальных иаправпяющих, что позволяет при
постоянной толщине мембраны получить переменную приве-
денную толщину пролетной конструкции, соответствующую
эпюре радиальных усилий в оболочке.

Допускается производить усиление центральной наиболее
напряженной части оболочки одним из следующих способов:
приваркой встык более толстого листа к узкому концу трапе-
циевидной заготовки мембраны на площадке укрупнительной
сборки; устройством ’’фартука” в центральном кольце до
монтажа рулонных тонколистовых полотнищ с последующей
приваркой к нему мембраны встык на остающейся подкладке;
использованием дополнительных листов усиления, крепящих-
ся к основному полотнищу после его монтажа; увеличением
площади сечения радиальных направляющих, на участках при-


Рис. 9.1. Конструктивная схема шатрового мембранного по-
крытия

1 - наружный опорный контур; 2 — мембрана; 3 — внут-
реннее кольцо; 4 — периметральные колонны; 5 — центральная
опора; 6 — радиальные и кольцевые элементы постели

мыкающих к центральному кольцу. Необходимость подобного
усиления возникает в покрытиях диаметром более 100 м и
при больших нагрузках.

9.6.	Радиальные элементы постели (направляющие) реко-
мендуется выполнять в виде полосы шириной не менее 300 мм
и толщиной, определяемой расчетами на монтажные нагруз-
ки, а также на стадии эксплуатации, исходя из условия совмест-
ной работы с мембраной. Расположение направляющих в плане
необходимо увязать с размерами сектора мембраны.

Кольцевые элементы постели следует выполнять из гнутых
профилей н устанавливать с шагом ие более 6 м. При ширине
сектора мембраны более 6 м в зоне, примыкающей к наружному
контуру, рекомендуется устанавливать дополнительные ра-
диальные элементы для уменьшения начальной погиби мембра-
ны (рис. 9.1). Один конец направляющего элемента необходимо
крепить к наружному кольцу жестко (рис. 9.2), а другой — к
центральному кольцу с помощью хвостовика (рис. 9.3) для
обеспечения выверки геометрии постели во время монтажа
с обязательным последующим его жестким креплением.

9.7.	При выполнении направляющих их элементов, обладаю-
щих малой нзгибиой жесткостью, нх очертание получается рас-
четом висящей системы на воздействие нагрузок (см. п. 3.4),
прикладываемых к покрытию до объединения отдельных полот-
нищ в сплошную оболочку. При монтаже оболочки отдельными
тонколистовыми секторами по радиально-кольцевой системе
постели кривая провисания направляющего элемента соответ-
ствует уравнению оси гибкой нити, подвешенной к двум точкам
на разных уровнях, под действием трапециевидной нагрузки
(рис. 9.4). В этом случае уравнение меридиана поверхности
шатровой оболочки имеет вид

z= R"~r f_

Z Rh-Rb 6H

x (Rh-Rb)-34i(r-Rn) - (qi-qi)x

x	(9.1)

Rh-Rb J

где f - подъем оболочки; RH, RB - радиусы наружного н внутрен-
него опорных колец; ч>» <ja “ интенсивность трапециевидной нагрузки
на радиальный элемент постели иа стадии монтажа оболочки, включаю-
щей в себя собственный вес элементов постели и мембраны, а также
подвесных потолков, обслуживающих мостиков, технологического
оборудования и т.п., в случае если они монтируются одновременно с
элементами постели; Н - распор в радиальном направляющем элемен-
те на стадии монтажа, который следует определять расчетом системы
в нелинейной постановке с учетом податливости контура; г — теку-
щая координата.

Провис направляющего элемента (см. рис. 9.4) определя-
ется выражением

f0 = f —_ z.	(9.2)

Rh Rb

Главные радиусы кривизны поверхности пологой шатровой
оболочки (рис. 9.2):

Ri = — 1/z", R2 = г/z’.

(2qj + q2)x

(9.3)
Рис. 9-2. Узел примыкания пролетной конструкции к сборному железо-
бетонному наружному контуру (арматура замонолнчивания стыка услов-
но не показана)

1 — наружный контур; 2 — точечная сварка проплавлением; 3 — мембра-
на; 4 - направляющий радиальный элемент ностелн; 5 - опорный сто-
лик; 6 — периметральная колонна; 7 — монтажный болт

Рекомендуется начальную геометрию поверхности покрытия
принимать такой, чтобы при полной нормативной нагрузке
касательная к меридиану оболочки в месте примыкания к
наружному опорному контуру имела наклон около 50 для
обеспечения наружного водоотвода с покрытия.

Для выполнения этого условия после расчета оболочки на
эксплуатационные нагрузки следует производить проверку
геометрии деформированной поверхности н в случае необхо-
димости выполнять корректировку начальной геометрии из-
менением длины направляющих элементов и соответственно
распора Н.

На стадии предварительных расчетов в первом приближе-
нии уравнение меридиана поверхности оболочки можно при-
нимать в виде

Г 3(1+01)(r- R,,)
z= fl---------------------+

L (2 + «i)(R„-Rb)

3a.(r-Rg)2	(1 -o,)(r-R^

+	IQT + (2+ a,)(RH- 1^)

(9.4)

где a, = <h /<!> * RB/RH-
Рис. 9.3. Узел примыкания пролетной конструкции к внутреннему
кольцу

1 - направляющий радиальный элемент постели; 2 - хвостовики
(демонтируются после выверки и закрепления постели); 3 — внут-
реннее кольцо; 4 — монтажный столик; 5 — консоль оголовка цент-
ральной опоры; 6 - листовая накладка; 7 — мембрана; 8 — точечная
сварка проплавлением

Формула (9.4) получена в предположении, что оболочка
в месте примыкания к наружному контуру имеет нулевой
уклон.

9.8.	В шатровых оболочках с поверхностью отрицательной
гауссовой кривизны специальных мероприятий по стабилиза-
ции покрытия не требуется, так как независимо от вида и рас-
пределения нагрузки они всегда имеют направления, по кото-
рым мембрана работает на растяжение [97]. При наличии
обратного уклона поверхности оболочки в месте примыкания
к наружному контуру, где появляется зона с поверхностью по-
ложительной гауссовой кривизны, возникает необходимость
проведения конструктивных мероприятий по стабилизации
покрытия.
Рис. 9.4. Геометрия поверхности
шатровых оболочек

9.9.	Наружным опорным контур рекомендуется проектиро-
вать из сборного илн сборно-монолнтного железобетона. Сече-
ние контура следует принимать прямоугольным, развитым в
горизонтальной плоскости для снижения в нем нзгибных на-
пряжений от монтажных воздействий. При наличии кольцевых
технологических пристроек необходимо их покрытие совме-
щать с наружным опорным контуром [48].

Опорный контур можно выполнять из монолитного железо-
бетона или трубо бетона. В некоторых случаях (иапример, в
покрытиях резервуаров) возможно применение в качестве
материала опорного контура металлопроката. Для упрощения
изготовления элементов опорного контура ои может быть
выполнен с очертанием в плане в виде многоугольника (см.
п.3.27).

9.10.	Размеры поперечного сечения наружного опорного кон-
тура в первом приближении рекомендуется назначать исходя из
значений его относительных продольных жесткостей ~ для
железобетонного кольца kH = (EA)K/EtRH = 1,5; для метал-
лического ки = 0,6. Изгибная жесткость наружного кольца
мало влияет на работу системы и поэтому не регламентируется.
Устойчивость наружного опорного контура в горизонтальной
плоскости обеспечивается мембранной оболочкой.

9.11.	Внутреннее опорное кольцо, воспринимающее растя-
гивающие усилия с пролетной конструкция и работающее на рас-
тяжение с изгибом, рекомендуется проектировать металличес-
ким нз прокатных или сварных профилей двутаврового сечения
ломаного очертания в плане (см. рис. 9.4). Диаметр кольца
следует определять из условия закрепления в нем радиальных
направляющих элементов и мембраны или технологических
требований.

Увеличение диаметра внутреннего кольца приводит к сни-
жению максимальных значений усилий в центральной части
мембранной оболочки, но вызывает необходимость усиления
конструкции оголовка центральной опоры. При этом увеличе-
ние расхода металла на оголовок превосходит его экономию
на центральной части мембраны. Поэтому диаметр внутрен-
него кольца рекомендуется назначать исходи из конструктивных
или технологических требований в пределах (0,05 - 0,15)
наружного диаметра.

При малых диаметрах покрытия внутреннее кольцо мож-
но заменить сплошной конусной вставкой. Поперечное сече-
ние внутреннего кольца в первом приближении следует назна-
чать исходи из значения kB = (EA)K/EtRH ъ 0,35, при этом зна-
чение t принимается постоянным.

Внутреннее опорное кольцо свободно устанавливается на
конструкции центральной опоры. В период монтажа кольцо
должно быть зафиксировано временными креплениями. Внут-
реннее кольцо должно иметь опорные столики, подкреплен-
ные ребрами для крепления мембраны н направляющих эле-
ментов. Угол наклона столика определяется наклоном каса-
тельной к меридиану поверхности оболочки в месте примыка-
ния к кольцу, проходящем через центр тяжести его сечения.

9.12.	Периметральные колонны воспринимают в основном
собственный вес опирающегося на него наружного опорного
контура и работают на сжатие с изгибом, величина которого
определяется из условия совместности деформаций с наруж-
ным кольцом (перемещения верха колони соответствуют пе-
ремещениям кольца от его обжатия, изгиба и температурных
деформаций). Высота периметральных колони назначается
исходя из технологических требований к сооружению, а их
шаг — (7—12 м) — увязывается с размерами сборных панелей
стенового ограждения и сборных элементов наружного кон-
тура. Колонны рекомендуется выполнять сборными, желе-
зобетонными с жесткими узлами сопряжения с фундаментами
й наружным контуром.

9.13.	Центральная опора воспринимает всю поперечную
нагрузку на покрытие и работает на сжатие с изгибом с малыми
эксцентриситетами при несимметричных видах загружения
шатровой оболочки. Высота опоры определяется суммой высо-
ты периметральных колонн и стрелой подъема покрытия.

Центральную опору разрешается выполнять из трубобетона
(рис. 9.5). Для покрытий диаметром свыше 150 м централь-
ную опору можно выполнять железобетонной в виде круговой
Рис. 9.5. Конструкция центральной опоры

1 - трубобетонная опора; 2 — консоль оголовка центральной опоры;

3 — внутреннее стальное кольцо; 4 — арматурные выпуски; 5 — анкер-
ные болты

рамы со стойками, расположенными по окружности, диаметром,
равным диаметру внутреннего контура, объединенными на
нескольких уровнях кольцевыми ригелями. Сечение централь-
ной опоры следует определять расчетом на прочность н устой-
чивость при внецентренном сжатии, при этом изгибную жест-
кость принимают минимальной. Крепление центральной опоры
в фундаменте рекомендуется принимать жестким. Общая устой-
чивость сооружения обеспечивается изгибной жесткостью пери-
метральных колонн и центральной опоры.

9.14,	При проектировании рекомендуется предусматривать
монтаж покрытия на проектной отметке навесным способом
без лесов и подмостей. Монтаж пролетной части покрытия сле-
дует начинать после возведения опорных конструкций и набора
монолитным бетоном 70%-иой прочности. Вначале монтируется
система элементов постели блоками или отдельными элемен-
тами с помощью траверс — распорок и лебедок. Исходная гео-
метрия направляющих элементов регулируется до окончатель-
ного замыкания кольцевых элементов постели с помощью
хвостовиков и контролируется по крайней мере для одной
точки по нх длине. После выверкн геометрии всей поверхности
н замыкания кольцевых элементов производится их подтяжка
на 1—2 см с помощью хвостовиков радиальных элементов для
предиарительного напряжения радиально-кольцевой системы
постели. После этого выполняются их проектные крепления к
опорным кольцам. По смонтированной постели укладываются
полотнища мембраны (траверсами-распорками) или их рас-
катывают из рулонов (с помощью лебедок) в последователь-
ности, определяемой расчетом [24]. Сектора мембраны после
выверки их положения в плане крепятся к внутреннему коль-
цу н притягиваются к наружному контуру с последующей уста-
новкой проектных креплений по периметру и радиальных сты-
ков отдельных полотнищ друг с другом.

Примером применения тонколистовых шатровых покры-
тий - мембранное покрытие стоянки автомашин в Усть-Илим-
ске, проект которого разработан институтом Ленпромстрой-
проект совместно с ЦНИИСК нм. В.А. Кучеренко [48].

Покрытие представляет собой тонкую стальную висячую
мембрану шатрового типа диаметром 200 м, опертую на наруж-
ный н внутренний опорные контуры. Наружный опорный контур
шириной 10 м н высотой 0,5 м железобетонный, сборно-моно-
литный совмещен с покрытием кольцевой пристройки. Внутрен-
ний контур диаметром 18 м стальное кольцо сварного дву-
таврового сечения — опирается на центральную железобетонную
опору рамного типа высотой 30 м. Мембрана укладывается на
радиально-кольцевую постель (радиальные направляющие —
полоса шириной 500 мм, кольцевые элементы — нз гнутых
швеллеров). Мембрана собирается нз 52 секторов трапецие-
видной формы. Толщина мембраны по большей части поверх-
ности покрытия (90%) составляет 5 мм с ее увеличением до
25 мм к центру оболочки. Аналогичная конструкция применена
в покрытии диаметром 56 м рынка в Братске, построенного в
1982 г. [47].

Этими же институтами разработаны альбомы технических
решений (шифр М—13—63) н рабочие чертежи (шифр
М-13—63/85) мембранных металлических покрытий шатрового
типа диаметром 30-100 м.

9.15.	Расчет мембранных шатровых оболочек на круглом
плане проводится по предельным состояниям согласно требова-
ниям п. 5 этого справочного пособия.

Выбор метода расчета определяется стадией проектирова-
ния. В предиарительных расчетах следует использовать приве-
денную далее (пп. 9.19—9.23) приближенную методику, фор-
мулы н графики для предварительного определения усилий н
перемещений в основных элементах конструкций покрытия.
При окончательном рабочем проектировании рекомендуется
применение численных методов расчета на ЭВМ, позволяющих
учесть различные виды загружения покрытия, температурные
воздействия, конструктивные особенности оболочек (геометрия
поверхности, различные соотношения диаметров внутреннего
и наружного колец, переменная толщина мембраны, наличие
элементов подкрепления, проемов, ломаное очертание контура,
сопряжение наружного контура с периметральными колоннами
н внутреннего кольца с центральной опорой н т.п.), а также
продольную, изгибные и крутильные жесткости опорных колец,
периметральных колонн и центральной опоры.

9.16.	В шатровых мембранных оболочках на круглом пла-
не возникает система нормальных Nj н Ni н касательных N12
усилий в пролетной конструкции, в том числе усилия растяже-
ния в радиальных направляющих элементах Njp, осевых уси-
лий NKH, NKB, изгибающих Мхкн, Мхкв моментов в наруж-
ном н внутреннем опорных кольцах, сжимающих усилий No
н изгибающих моментов Мо в центральной опоре.

9.17.	Приближенная методика расчета мембранных шатро-
вых оболочек основана на безмоментной теории пологих оболо-
чек с учетом геометрической нелинейности н податливости опор-
ных колец. Формулы н графики для расчета шатровой оболочки
получены на основе многовариантных расчетов на ЭВМ числен-
ными методами при следующих исходных предпосылках:

пролетная конструкция состоит нз мембраны постоянной
толщины и работающих с ней совместно радиальных элементов
постели;

начальная геометрия поверхности оболочки описывается
уравнением (9.4), при котором касательная к меридиану в мес-
те. примыкания покрытия к наружному контуру — горизон-
тальна;

мембрана в зоне шириной 3/5 радиуса оболочки от наружно-
го контура в кольцевом направлении воспринимает только
часть сжимающих усилий, ввиду местной потери устойчивости
тонкого листа;

нзгибная жесткость периметральных колонн н центральной
опоры минимальная и обеспечивает свободные горизонтальные
перемещения опорных колец прн неосесимметричных нагрузках;

соотношение диаметров внутреннего н наружного опорных
колец равно 1/10.

РАСЧЕТ НА РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННУЮ НАГРУЗКУ
ПО ПРИБЛИЖЕННОЙ МЕТОДИКЕ

9.18.	Перемещения и усилия в элементах мембранного
шатрового покрытия рекомендуется определять по следующим
формулам.

Максимальные прогибы мембраны на расстоянии г 0,75RH
от центра покрытия	1

э / ЧКИ _	3 * гг-

wmax = га‘V ~ЁГ~ ИЛИ wmax = ” А	<9-5>
Максимальные радиальные усилия в пролетной конструкции
в месте примыкания к внутреннему кольцу

Nimax = m2^42RiEt или Nimax = m»^45-	(9'6)

Минимальные радиальные усилия в пролетной конструкции
в месте примыкания к наружному опорному контуру

Nimin = m3^4XEt и™ Nimin= П,2’^ЧТ-	(9 7)

Значения коэффициентов mi, m2, m3 в формулах (9.5) —
(9.7) следует определять по графикам, приведенным на рис. 9.6,
в зависимости от относительной продольной жесткости наруж-
ного опорного контура (влияние жесткости внутреннего кольца
незначительно)

ки= (EAVEtRn,	(9.8)

н относительного параметра

S = 0,125q/ERH/t(RH/f)3,

(9.9)

где q — равномерно распределенная нагрузка на покрытии; — радиус
наружного контура; f - стрела подъема оболочки; Е, t — модуль упру-
гости и толщина мембраны: (ЕА) — продольная жесткость наружного
опорного контура.

Значения mj, m2, m3 могут быть вычислены по следующим
формулам:

VS
т, = 0,017-717	+

1

k°-’ (35,3 + 0,044/S)’

m2 = (2,7 - 0,081/k0-’05 JS42 2;

(9.10)

m, =0,115 (2.9S0'1 - 1)0,77^.

Безразмерные параметры прогибов (w), усилий (Ni) и
нагрузок (q) определяются по формулам:

w = w/t; N^NiRj/Et3; q = qRj/Et4.	(9.11)

Распределение радиальных усилий в оболочке вдоль мери-
диана определяется зависимостью

Ni = пД/q2 R„ Et или Nj = mx/q7	(9.12)
Рис. 9.6. Значения коэффициен-
тов Ш], т2, m3 для определе-
ния максимальных прогибов
оболочки (а), максимальных
радиальных усилий в оболочке
в месте примыкания к внутрен-
нему кольцу (б), минимальных
радиальных усилий в оболочке
в месте примыкании к наруж-
ному кольцу (в) прн равно-
мерно распределенной нагрузке

При отношении = Rg/Rjp не равном 1/10, максимальные
радиальные усилия можно находить по формуле

Nimax = nu Vq2I^Et или N, = пъ>У^, (9.14)

где т* вычисляют по формуле (9.13) при r= RH>

Радиальные усилия в оболочке Ni распределяются пропор-
ционально приведенным площадям мембраны и радиальных
направляющих элементов. Усилия в мембране будут

N*n,= N,t/(t+

(9.15)

Усилия в отдельном радиальном направляющем элементе

Nlp = N.V(t + -^,	(9.16)

где t — толщина мембраны; А . и - площадь поперечного сечения ра-
диального направляющего элемента и общее нх количество на покрытие;
т — радиус оболочки в месте определения усилий.

9.19.	Сжимающее усилие в наружном опорном контуре
NKH н растягивающее усилие во внутреннем кольце NKB равны:
^кн"	(9.17)

NKB = Nimax1^0086’	(9-18)

где e — угол наклона касательной к поверхности оболочки в месте при-
мыкания к внутреннему кольцу.

При ломаном очертании в плане наружного опорного конту-
ра в его горизонтальной плоскости возникают изгибающие мо-
менты, значения которых можно определять по формулам:

Mron=-0,083NlminV;	(9.19)

MrJlp= 0,042Nlminl\	(9.20)

где Мг оп, Мг Пр - опорный н пролетный моменты в горизонтальной
плоскости прямолинейного участка наружного опорного контура; I -
длина прямолинейного участка контура.

Значения изгибающих моментов нз плоскости наружного
контура, опертого на стойки, определяются как в миогопролет-
ной неразрезной балке от его собственного веса.

9.20.	Периметральные стойки, на которые опирается наруж-
ный опорный контур, рассчитываются на сжатие с изгибом.
Усилия сжатия в стойках (Nc) находятся по формуле

Nc" ®ка + ^с’	(9.21)

где gK> gc — собственный вес наружного опорного контура и стойки;
а — шаг стоек.

Изгибающие моменты в стойках в радиальном направлении
определяются перемещениями наружного опорного контура
(ик) от его обжатия н температурных деформаций и соответ-
ствующими перемещениями верха стоек:

UK= [Nkh/(EA)kh+ oatJRn,	(9.22)

где NKH, (ЕА)КН> а — усилие сжатия, продольная жесткость и коэффи-
циент линейного расширения наружного опорного контура; At — рас-
четный перепад температур.

Усилие сжатия в центральной опоре равно суммарной по-
перечной нагрузке на покрытие

N„ = 4tR2h.	(9.23)

При проверке устойчивости центральной опоры внизу стой-
ки следует принимать защемление или шарнир (в соответствии
с конструктивным решением), а наверху — не смещаемое шар-
нирное закрепление.
РАСЧЕТ НА ОДНОСТОРОННЮЮ НАГРУЗКУ
ПО ПРИБЛИЖЕННОЙ МЕТОДИКЕ

9.21.	Методика разработана на основе многовариантных
численных исследований на ЭВМ с учетом геометрической не-
линейности и податливости опорного контура для расчета шат-
ровых оболочек на одностороннее загружение: постоянная часть
нагрузки (g) равномерно распределена по всей поверхности по-
крытия, временная (снеговая) нагрузка (v) с плавно меняю-
щейся интенсивностью — по косинусоидальному закону С =
= (1 +0,5 cos ct) v^ r/Rjj.

Эта схема нагружения — определяющая для выявления мак-
симальных усилий н перемещений в пролетной конструкции и
опорном контуре.

9.22.	Расчет оболочки на одностороннюю нагрузку следует
выполнять после расчета на равномерно распределенную нагруз-
ку (периый этап), равную q = g + v, по формулампп. 9.18—9.20.
этого пособия. На втором этапе расчета полученные значения
прогибов максимальных н минимальных усилий Й^ах
н корректируются в зависимости от коэффициента

a = g/(g+v)	(9.24)

по формулам:

птах

k, W01

** wmax

- кт NH^ '

imaxB 2 imax’

N<«l = k.N01
imaxH K3Dlimin,

(9.25)

(9.26)

(9.27)

где ’'max’ ^ImaxB' NlmaxH ~ максимальные прогибы мембраны,
максимальные усилия в оболочке в месте примыкания к центральному
кольцу и наружному контуру при односторонней нагрузке; к,, к, н кэ —
корректирующие множители, определяемые по формулам (9.28) или
по графикам, приведенным на рнс. 9.7, в зависимости от величин S =
= 0,125 (g+v)/ERH/t(RH/f)3 и а.

Значение (9.24) изменяется от нуля (прн отсутствии постоян-
ной составляющей нагрузки) до 1 (при отсутствии временной
нагрузки):

0,34(1-а)	+1

' S0-3’-0,002

0,116(1 - а) И;

S0-35 + 0,063

0,553(1 —а)_____+1

3	10059,э + 0,584

(9.28)
I)

Рис. 9,7. Значении коэффициен-
тов kj, кг, кз для определении
максимальных прогибов оболоч-
ки (а), максимальных радиаль-
ных усилий в оболочке в месте
примыкания к внутреннему
кольцу (б) и в месте примыка-
ния к наружному кольцу (в)
при односторонней нагрузке

Распределение радиальных усилий вдоль меридиана, опре-
деление максимальных усилий в месте примыкания к централь-
ному кольцу при отношении = R^/R^ £ 0,1, распределение
усилий в оболочке между мембраной н радиальными ребрами
следует определять по формулам (9.12) — (9.16).

9.23.	Максимальное сжимающее усилие в наружном опор-
ном контуре NKH и растягивающее усилие во внутреннем кольце
можно вычислять по формулам:
Nkb = NlmaxiAc08®-

(9.30)

Значения изгибающих моментов в опорных кольцах от
односторонней нагрузки оказываются весьма малыми, кото-
рыми на стадии предварительных расчетов можно пренебречь.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости опор-
ного кольца, вызванные его ломаным очертанием в плане, и
изгибающие моменты нз плоскости контура следует определять
в соответствии с п. 9.19 этого пособия по формулам (9.19),
(9.20).

Пример расчета. Исходные данные: диаметр покрытия 60 м; расчет-
ная постоянная равномерно распределенная нагрузка от собственного
веса покрытия g = 1,4 кН/м3, расчетная снеговая нагрузка v -1,4 кН/м’.
Мембрана выполняется нз стали марки ВСгЗ, наружный контур — сбор-
ный железобетонный (бетой класса В 25), центральное кольцо из низ-
колегированной стали марки 09Г2С1.

С учетом рекомендации пп. 9.Э, 9.10, 9.11 принимаем: стрелу подъ-
ема оболочки f = 6 м (f/D = 1/10); радиус внутреннего колад = 3 м
(«4 = RB/RH = 1/10). толщину основного полотнища мембраны (в первом
приближении 1=2 мм), относительные продольные жесткости наруж-
ного контура кн = 1,5, К = 0,35.

Относительный параметр S по формуле (9.9) равен

S= 0,125 q/ERH/t(RH/f)1 =

= 0,125-—--------10__/ ЗВ_у= 0,0032.

2.06'10* 0.002 \ 6 /

1.	Расчет на равномерно распределенную нагрузку q = g + v =
=2,8 кН/м3. По формулам (9.5) - (9.7) находим:

максимальные радиальные усилия в оболочке в месте примыкания
к внутреннему кольцу

NlmM= m,	= O,71?/2,8’-3O’'2,OfrlO,'O,OO2 =

= 1013 кН/м;

минимальные радиальные усилия в оболочке в месте примыкания
к наружному опорному контуру

Nlmta = г"! $ 4’RHF’ = °-06 \^2,8*-ЗО*-2,06-10*-0,002 = 85,6 кН/м;

максимальный прогиб мембраны

,/ 23-30*

= 0,07 V--------------= 0,123 м.

2,0610е-0,002

Коэффициенты т1, tn,, т, определяем ло трафикам, приведенным
на рис. 9.6, при значениях S = 0,0032; £н = 1,5;	=0,35.

Сжимающее усилие в наружном опорном контуре (9.17)

NKH = ~NlminRH - - 85’6'30 = 2568 кН-
^стягивающее усилие во внутреннем кольце (9.18)

Nkb = Nlmax1^®08* = Ю13-3-0,928 = 2820 кН.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости прямолиней-
ного участка О - 6 м) полигонального наружного опорного контура
(9.19) н (9.20);

Мгол= - 0,083 Nlininl? = -0,083-85,6-6’ = 255,8 кН-м;

“гпр = °’042 Nlmin₽ ~ 0*042-85,6-6’ = 129,4 кН-м.

2.	Расчет на одностороннюю нагрузку. Коэффициент а (9-24)

с = g/(g + v) = 1,4/2,8=0,5.

По формулам (9.25)-(9.27) находим:

wmax = k-w™x = 2,230,123 = 0,274 м;

Сахе = “Хетах = МЫ01Э= 1297 кН/м;

N5Lxh = кХетш =1JS-85,6 = 98.4 кН/м.

Коэффициенты к,, к,, к_ определяем по графикам, приведенным
на рис. 9.7, при значениях £,=0,0032 н а=0,5.

йдиальные усилия в оболочке Nt, являющиеся определяющими для
подбора сечении пролетной конструкции, распределяем пропорциональ-
но приведенным площадям мембраны н радиально направляющим
элементов по формулам (9.15) н (9.16). Принимаем радиальные направ-
ляющие элементы нз полосы 4x300 мм (А = 12 см’), выполненной нз
стали марки 09Г2С при общем нх количестве п =32.

В месте примыкания оболочки к внутреннему коцьцу (R0 = 3 м)
усилия в мембране будут:

N _ N,t___________________=________1297-0,002__________

1м ~ t + АрП/2171^	0,002 + 0,0012-32/2-3,14-3

= 642,4 кН/м.

Максимальное усилие в радиальном направляющем элементе

NtAp	1297-0,0012

N*P ~ I .АрП/гхЕи " 0,002+0.0012-32/2-3.14-3

= 385,4 кН.

10.	ПЕРВОНАЧАЛЬНО ПЛОСКИЕ МЕМБРАННЫЕ
ПОКРЫТИЯ НА КРУГЛОМ И ОВАЛЬНОМ ПЛАНАХ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

10.1.	Первоначально плоские мембранные покрытия на
круглом и овальном планах рекомендуется применять в общест-
венных (спортзалы, кинотеатры и т.п.) н сельскохозяйственных
(хранилища сельскохозяйственных продуктов и техники)
Рис. 10.1. Конструктивные схемы первоначально плоских мембранных
покрытий

а — кругового очертания в плане; б — овального очертания в плане;
1 — мембрана; 2 — опорный контур; 3 — колонна

зданиях, а также в зданиях и сооружениях промышленного
назначения (резервуары, сгустители, склады и т.п.) пролетом
20—200 м. Использование первоначально плоских мембран
целесообразно только в случае возможности их изготовления
без устройства лесов или подмостей.

10.2.	Приведенные здесь рекомендации распространяются
на круглые (рис. 10.1, д) и овальные (рис. 10.1, б) в плане пер-
воначально плоские мембранные покрытия, диаметр или боль-
ший размер в плане которых не превышает 200 м (D < 200;
2а < 200), а отношение размеров полуосей овальных в плане
покрытий не превышает 2.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

10.3.	Покрытие состоит из пролетной конструкции — мем-
браны, воспринимающей поперечную нагрузку и работающей
в основном на двухосное растяжение, и опорного контура,
который воспринимает распор и передает на поддерживание кон-
струкции главным образом вертикальную нагрузку.

10.4.	При проектировании следует учитывать, что первона-
чально плоские мембранные покрытия вследствие начальных
несовершенств мембраны провисают в проектном положении
под действием собственного веса. При этом стрелу провиса
рекомендуется принимать равной 1/70 большей оси покрытия.
10.5.	Стабилизацию мембранной оболочки рекомендуется
обеспечивать собственным весом покрытия или применением
системы предварительно напряженных радиальных вантовых
ферм.

10.6.	Опорный контур может иметь как криволинейное,
так и полигональное -очертание. Во всех случаях ось контура
должна быть замкнутой выпуклой линией. Размер стороны по-
лигонального опорного контура следует назначать кратным
длине стеновых панелей, а его опирание иа колонны надо пре-
дусматривать в каждой из его вершин.

10.7.	Опорный контур в основном работает на сжатие; его
рекомендуется выполнять железобетонным. В зависимости от
шага колонн и условий монтажа поперечное сечение опорного
контура может быть развито в вертикальной или горизонталь-
ной плоскостях. Отношение ширины поперечного сечения опор-
ного контура к диаметру или большой оси покрытия должно
быть не менее 1/100.

10.8.	Наиболее технологичным методом возведения перво-
начально плоских мембранных покрытий является их сборка
на нулевой отметке (например, на подготовке под полы) с пос-
ледующим подъемом на проектный уровень с помощью дом-
кратов, подъемников или при небольшой площади покрытия -
кранами. Подъемники устанавливаются на колонны зданий,
располагаемые по оси контура. Колонны монтируются зара-
нее, а в контуре предусматриваются отверстия для их пропуска.

В случае трубобетонного опорного контура колонны реко-
мендуется проектировать двухветвевыми и располагать контур
между ветвями. Межветвевые связи (раскосы, планки) перво-
начально крепятся болтами. По мере подъема связи над конту-
ром демонтируются, а затем устанавливаются вновь и закреп-
ляются окончательно.

Рассматриваемая конструкция была использована для
покрытия лабораторного корпуса. Проект покрытия разработан
НИЙЖБом [50]. Круглое в плане здание диаметром 23 м пере-
крыто стальной мембраной толщиной 0,6 мм. Опорный контур
выпопней из монолитного железобетона с поперечным сечением
70x40 см.

ПРИБЛИЖЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА КРУГЛЫХ В ПЛАНЕ
ПОКРЫТИЙ НА РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННУЮ НАГРУЗКУ

10.9.	Принимается, что в зависимости от величины нагрузки,
прочностных и геометрических характеристик мембраны и опор-
ного контура оболочка может находиться в одном из состояний,
показанных на рис. 10.2 — двухосном и комбинации двухосного
и одноосного (в приконтурной зоне) напряженного состояний.

10.10.	Если жесткость на сжатие опорного контура покры-
тия удовлетворяет условию
Рис. 10.2. Области различного напряженного состо-
яния в покрытии кругового очертания в плане

Г — упругие деформации (двухосное напряженное
состояние от > а& •> oQ > 0); II - упругие
деформации (одноосное напряженное состояние
°т * °R > °’ ав

(ЕА)к > tRE/v(l + ^),

(Ю.1)

w *t - 'дл/еупр	<10-2)

есть отношение неупругих деформаций опорного контура к его
упругим деформациям, то вся мембрана находится в состоянии
двухосного растяжения.

Для стального опорного контура = 0, для бетона =
= ctEg, где ct — мера ползучести, Eg - начальный модуль упру-
гости бетона.

10.11.	Значение распределенной нагрузки q, при которой
мембрана работает упруго, определяется выражением

q < 4tcT/R>/2xKaT/E.	(10.3)

Значение хк (значение х при с = R) является корнем урав-
нения

—= v _ 1 _	(10.4)

f(x)

где£(х); xf'(х) - безразмерные функции параметра х (табл. 10.1).

10.12.	Если условия (10.1) и (10.3) выполнены, то расчет-

ные значения находятся по формулам (10.5) -(10.12):
напряжения в центре мембраны
меридиональные и кольцевые напряжения в произволь-
ной точке покрытия:

°r = °«f«:	(10.6)

ое = оц[((х) + 2xf'(x)].

Значения функций f(x) и xf'(x) приведены в табл. 10.1.
Переход от г к х определяется формулой

х = xK(r/R)2.

(Ю.7)

Таблица ЮЛ				
X	f(x)	xf'(x)	2xf'(x)	f —  0 f(x)
			f(x)	
0,000	1,000	0,000	0,000	0,0010
0,020	0,9900	-0,0101	-0,0200	0,0211
0,040	0,9797	-0,0205	-0,0419	0,0414
0,060	0,9694	-0,0313	-0,0645	0,0619
0,080	0,9589	-0,0423	-0,0882	0,0827
0,100	0,9482	-0,0536	-0,1131	0,1037
0,120	0,9374	-0,0653	-0,1394	0,1249
0,140	0,9265	-0,0774	-0,1670	0.1464
0,160	0,9153	-0,0898	-0,1963	0,1681
0,180	0,9040	-0,1027	-0,2271	0,1901
0,200	0,8925	-0,1159	-0,2598	0,2124
0,220	0,8808	-0,1297	-0,2945	0.2349
0,240	0,8689	-0,1439	-0,3312	0,2578
0,260	0,8568	-0,1586	-0,3703	0,2810
0,280	0,8445	-0,1739	-0,4118	0,3045
0,300	0.8320	-0,1897	-0,4561	0,3284
0,320	0,8192	-0j2062	-0,5035	0,3526
0,340	0,8062	-0,2233	-0,5339	0,3772
0,360	0,7929	-0,2411	-0,6081	0,4022
0,380	0,7794	-0,2596	-0,6662	0,4276
0,400	0,7656	-0,2789	-0,7286	0,4536
0,420	0,7515	—0,2990	-0,7958	0,4799
0,440	0,7371	-0,3199	-0,8682	0,5068
0,460	0,7224	-0,3419	-0,9465	0,5343
0,480	0,7074	-0,3647	-1,031	0,5623
0,500	0.6920	-0,3886	-1.123	0,5909

Примечания. Промежуточные значения определяются линейной
интерполяцией.

Прогиб в центре мембраны

dx

ад 

(10.8)

Прогиб произвольной точки покрытия
.'6

2xKEt I

w = R

St dx	x dx 1

о	f(x)	о f(x) 1

(10.9)

Значения интегралов приведены в табл. 10.1.

Угол между касательной к меридиану поверхности покры-
тия и горизонталью

Я - Чг	(10.10)
2tor  Радиальное смещение	
и = г/Е (ав - И7Г).  Усилие в опорном контуре	(jo.li)
NK = tcreR,	(10.12)

где — значение аг при г = R.

10.13.	В случае, если условие (10.1) ие выполняется, то в
мембране у контура образуется область сжимающих кольцевых
напряжений. Принимается, что Oq = 0 и эта область работает в
одноосном напряженном состоянии. Внешняя граница этой
области ограничена окружностью радиусом R. внутренняя —
окружность радиусом Rc < R- Круг радиусом г = Rc называ-
ется обычно двухосной областью (см. рис. 10.2).

Отношение pc = Rc/R находится из уравнения:

1,03	— + 1пр В = 0.	(10.13)

₽с

где В= (tRE/*K) (1 +V() -г.	(10.14)

Значения В могут быть определены по табл. 10.2.

10.14.	При наличии областей двухосного и одноосного
напряженного состояния мембрана остается упругой, если
oTt /а \Va

q < 3,89—	(1015)

Таблица 10.2

рс	I	0,98	0,96	0,94	0,92	0,9	0,88	0,86
В	0	0,0893	0,1924	0,3116 0,4494		0,6089	0,7939	1,0086
"с	0,84	0,82	0,8	0,78	0,76	0,74	0,72	0,7
в	1,2585	1,5497	1,8902	2,2890 2,7578		3,3106	3,9647	4,7417
При этом в центральной области двухосного растяжения:

"ц

= 0,234

q(R3 - ф

(10.16)

(10.17)

Напряжения, углы наклона и радиальные смещения мембра-
ны в этой области находятся соответственно по формулам
(10.6), (10.10), (10.11), а прогибы определяются выражением

при х = 0,473 (r/Rc) 2.

В приопоряой области одноосного растяжения:

(10.18)

а = 0,713а —~— ад=0;
г	и г »

w = 0,234——————
tonRc

(10.19)

(10.20)

(10.21)

(10.22)

а = 0,701 —2---------

to4Rc

ПРИБЛИЖЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОВАЛЬНЫХ
В ПЛАНЕ ПОКРЫТИЙ НА НЕРАВНОМЕРНО

РАСПРЕДЕЛЕННУЮ НАГРУЗКУ

10.15.	Для первоначальной оценки напряженно-деформиро-
ванного состояния покрытия и, в частности, для назначения
толщины мембраны н площади поперечного сечения опорного
контура рекомендуется пользоваться приведенными ниже фор-
мулами, полученными для эллиптической в плане равномерно
нагруженной упругой мембраны без начальной стрелы провнса
Мембрана работает упруго, если	
a t / aT	(10.23)
4	b	Е  Прогиб в центре мембраны	
- 1 U3/ Ф wo = k2b V —.  Et  Напряжения: в центре мембраны	(10.24)
ох>у = к„Е^(^-) ;  на конце малой полуоси (х = 0, у = Ь)	(10.25)
°х,У =	;  на конце большой полуоси (х = а, у = 0)	(10.26)
Ох.у^^Е^г) •	(10.27)
Усилие в контуре	(10.28)
Nmin = k9,.«b^Etq3b3 .	

max

Значения коэффициентов ki - k(0 приведены в табл. 10.3
в зависимости от отношения размеров главных осей покрытия
X ~ а/в.

Таблица 10.3

	Lh_.	ы		114	Lki_J	lt6	Lk:_.	Г|		|klO
1,25	2,659	0,894	0,414	0,522	0,128	0/426	0,266	0,8	0,318	0,418
1,33	2,526	0,97	0,401	0,539	0,135	0,451	0,246	0,074	0,312	0,438
1,5	2,34	1.11	0,376	0,566	0,147	0,491	0,208	0,063	0,3	0,477
2	2,109	1,5	0,315	0,607	0,168	0,56	0,128	0,038	0,266	0356

10.16,	Площадь поперечного сечения растянутого кольца,
обрамляющего центрально расположенное отверстие, рекомен-
дуется определять по формуле

A = ta/(1— v).	(10.29)

В этом случае при равномерном нагружении кольцеобразной
круглой мембраны значение интенсивности напряжений в ней
минимально и она воспринимает наибольшую нагрузку, оста-
ваясь упругой.
Примеры расчета

Пример расчета 1. Исходные данные: радиус круглого в плане мемб-
ранного покрытия R = 10 м. Расчетная равномерно распределенная на*
грузка q = 2 кН/ма. Мембрана выполняется из стали толщиной t =
= 0,0012 м с пределом текучести ©т = 240 МПа, модулем упругости Е&-
= 2,0640” МПа и коэффициентом Пуассона v =0,3.

Опорный контур железобетонный, бетон класса ВЗО (R|,= 17 МПа)
с начальным модулем упругости Eg = 0,325-10” МПа и IP t = 0,42 (со-
ответствует коэффициенту армирования 0,03). Требуется подобрать се-
чение опорного контура.

Задаемся сечением опорного контура А = 0,06 м1. При предвари-
тельном назначении площади поперечного сечения опорного контура
армирование не учитывается. Проверяем условие (10.1). Для этого вы-
числяем:

(EgA) = 0,325-10"-0,06= 1950000 кН = 1950 МН;
к

tRE	0,0012-10-2,0610”

-----(1 + „.) = 		------(1 +0,42) =11 700 МН >
v 1----------------------------------0,3

> (EgA) = 1950 МН.

Так как условие ие выполнеир, то в мембране у контура образу-
ется область одноосного напряженного состояния. Размеры ее находятся
из уравнения (10.13). Для этого вычисляем

0,0012-10-2,0610”

----------------------(I +0.42) -0,3 = 1,5.

195010”

Из табл. 10.2 находим рс = 0,82 — или внутренняя граница одноос-
ной области имеет Rc=pJR. = 0,82-10 = 8,2 м.

Проверяем условие (10.15)

V / °т	3,89-240-0.0012/ 240	\'h

3.89 —- j	-	—	^2,06-W’ /

= 0,0046 > 0,002 МПа,
т.е. мембрана работает упруго.

Напряжение в центре мембраны (10.16)

оц =0,404 (Eq К1с/1’)‘/з =

= 0,404(2,06-10'-2’-10-‘ 8,2= /0,0012»)= 137 МПа.

Напряжения на контуре (10.19)

°гк = °’713ou(Rc/ R) = 0,713-137(8,2/10) = 80 МПа.

Прогиб в центре мембраны (10.17)
ц

= 0,234

%RC

0,731 R

2-10-3 (10s -8,2s)
~0,0012437-8,2

0,731-8,2

2-8,2-10-’
o.ooiz-zjje-io*'

= 0,16+0,24= 0,4 м.

Угол наклона мембраны на контуре (10.21) при г — R

cRa	2-10“8 10“	о

а = 0,701 -------------- 0,701 ----------= 0,103 рад = 6°.

tRcau	0,0012-8,2137

Радиальное смещение На контуре (10.22) при г =R

с R	I	R	\	q’R1	/ R

и=О,713—Д-£-|1п---------v 1 — 0,049-£—(------1

E	\	R	/	t’oa	I R*

' c •	ц ' c

137-8,2	I	10

= 0,713-------------(In----

2,06-10s \	8,2

- 0,3))- 0,049

2s-10“* -8,2s

0,00122-137*

x (	~ / =~3,9‘ltr4 “ °’0068 “-71,9-10“4 M=- 0,0072 m.

Усилие в опорном контуре

Т - arKtR = 80-0,0012 108-10 = 960 кН = 0,96 МН.

Напряжение в опорном контуре

ак = Т/А = °’96/°’06 ~ 16 МГ1а < Rb ’

Пример расчета 2. Исходные данные: мембранное покрытие эллип-
тической формы в плане, размеры фундаментального (описывающего)
прямоугольника 2а = 60 м, 2Ь =40 м, х- 1,5; расчетная равномерно
распределенная нагрузка q ‘ 3 кН/м’. Мембрана выполняется нз стали с
пределом текучести а? = 240 МПа, модулем упругости Е = 2,06-10* МПа.
Опорный контур железобетонный, бетой класса ВЗО (Rfc = 17 МПа).
Требуется подобрать поперечное сечение опорного контура и толщину
мембранной оболочки.

Толщину мембраны определяем из (10.23)

, = __1Ь_/_2.0М0-	= OjOO3 м.

kl*T \	/	2,34-240 \	240	/

Максимальное усилие в контуре по формуле (10.28)

Nmax = k 1 о Ъ ^Et4ab3 = 0,477-20 -J/2,06-10* О,ООЗ”за • 10-^20* =
= 12,5 мн.

Площадь поперечного сечения контура

AK=Ninax/Rb=12’5/17 =О.73ма.
Прогиб покрытия (10.24)

3 Г~аЪ	з/ 3-10-3 20

w0 =к2Ь V—--------- = 1,11-20 V--------------------= 1,02 м.

Et	2,06 10* 0,003

Поперечное сечение контура принимаем (bxh) = 1x0,75 м. Зна-
чения напряжений в мембране можно не определять, так как вся мембра-
на работает упруго, поскольку условие (10.23) выполнено при подборе
толщины мембраны.

11.	ПРОВИСАЮЩИЕ МЕМБРАННЫЕ ПОКРЫТИЯ
НА ПЛОСКОМ ПРЯМОУГОЛЬНОМ КОНТУРЕ,
В ТОМ ЧИСЛЕ ДЛЯ РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

11.1.	Мембранные конструкции на плоском прямоугольном
контуре рекомендуется применять в покрытиях зданий и соору-
жений как отдельно стоящих, так и с укрупненной сеткой
колонн для промышленного, гражданского и сельскохозяй-
ственного строительства (производственные помещения, обо-
рудованные мостовыми кранами илн напольным транспортом,
гаражи, склады, спортивно-зрелищные и выставочные залы,
крытые рынки, магазины, овощехранилища и т.п.). Мембран-
ные покрытия такого типа следует применять при соотношении
сторон до 1:1,5, при этом рационально применение квадратных
в плане оболочек.

Эти системы рекомендуется также применять при рекон-
струкции объектов взамен устаревших покрытий [65] в следую-
щих случаях:

для покрытий одного или нескольких зданий без опирания
на существующие внутренние опоры пролетом 40-100 м. При
необходимости устройства покрытия для удлиненных зданий
их следует разбивать на отдельные секции с отношением сторон
не более 1:1,5;

в Первую очередь, для реконструируемых зданий с деревян-
ными и металлическими конструкциями покрытий и, во вторую
очередь, для зданий с покрытиями из железобетонных конструк-
ций, что, как правило, требует остановки производства для их
демонтажа;

в зданиях, оборудованных кранами, в которых существую-
щие внутренние колонны могут быть использованы в качестве
крановой эстакады, что требует дополнительного технико-
экономического обоснования, так как после демонтажа суще-
ствующей пролетной конструкции изменяются условия работы
колони;

в бескрановых зданиях и зданиях без подвесного подъемно-
транспортного оборудования, в которых существующие внут-
ренние колонны могут быть демонтированы.
11.2.	При замене покрытия мембранной оболочкой рекон-
струируемое здание перекрывается одним пролетом (рис.
11.1, а) без промежуточных опор. Одной оболочкой могут
быть перекрыты сразу несколько мелких зданий (рис. 11.1, б).
Для реконструируемого многопролетного здания существую-
щая сетка колонн может быть сохранена с установкой в каж-
дой ячейке нового мембранного покрытия, опертого по четы-
рем углам на колонны. Возможна замена покрытия с укруп-
нением существующих пролетов. В последних двух случаях
реконструкция сопряжена с частичной остановкой производства.

11.3.	Мембранные покрытия для вновь возводимых объ-
ектов следует применять как для отдельно стоящих зданий
пролетом до 100 м, так и для зданий с укрупненной сеткой
колонн пролетом 24—36 м. Мембранные покрытия отдельно

Рис. 11.1. Мембранные покрытия реконструируемых объектов
а - для одного здания; б - для нескольких зданий

Рис. 11.2. Мембранные покрытия зданий с укрупненной сеткой колонн

а — с расположением колонн в углах секций; б — с дополнительными
колоннами по продольным осям здания
стоящих зданий опираются по периметру на колонны, устанав-
ливаемые шагом 6 или 12 м. Мембранные покрытия зданий с
укрупненной сеткой колонн могут опираться только в углах
(рис. 11.2, с) или с установкой дополнительных колонн по
продольным осям здания (рис. 11.2,6).

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

11.4.	Покрытие состоит из тонколистовой пролетной конст-
рукции и плоского замкнутого опорного контура (рис. 11.3).
Пролетная конструкция может быть первоначально плоской
или провисающей. В первом случае конструкция собирается
на подмостях или на спланированной поверхности земли (с
последующим подъемом на проектную отметку). Во втором —
навесным способом монтажа покрытия по системе взаимно-
ортогональных элементов постели, предопределяющим обра-
зование оболочки с заданной стрелой провиса.

11.5.	Перионачально плоские мембранные покрытия после
раскружаливания или подъема провисают под действием соб-
ственного веса. Форма образующейся при этом поверхности и
стрела провиса покрытая зависят от избыточной площади по-
верхности мембраны, деформаций мембраны и контура.

Стрела провнса первоначально плоского покрытия после
раскружаливания может быть относительно большой, что отра-
жается на наприженно-деформированном состоянии конструк-
ции и должно учитываться при расчете. Рекомендуется началь-
ную стрелу провиса в расчетах принимать не менее 1/60 пропета.

Для покрытий, монтируемых навесным способом с задан-
ной стрелой провиса, ее величина определяется расчетом
(п. 11.34).

11.6.	Начальную форму поверхности покрытия следует
принимать по формуле

где я, Ь — половина сторон прямоугольного плана покрытия; f0 - на-
чальная стрела провиса в центре покрытия; х, у - текущие коорди-
наты (рис. 11.4).

Показатель степени п меняется в пределах 2—4 и зависит
от способа монтажа. При навесном методе монтажа значение
п рекомендуется принимать равным 2. При монтаже первона-
чально плоской мембраны на подмостях или уровне земли
показатель степени п в формуле (11.1) следует принимать
равным 4.

11.7.	В пролетную конструкцию мембранных покрытий с
заданной стрелой провиса включаются вспомогательные эле-
менты висячей постели (пп. 3.8—3.12), представленные на
рис. 11.5, а. Рекомендуется в систему элементов постели вклю-
чать дополнительные диагональные стержни, расположенные
по периметру, и образующие замкнутую сквозную раму для
снижения изгибающих моментов в контуре на стадии монтажа.
При монтаже покрытия на подмостях или внизу на спланиро-
ванной площадке постель не требуется (рис. 11.5, б).

11.8.	Провисание оболочки под нагрузкой, особенно в
случае первоначально плоской системы, приводит к образова-
нию в углах покрытия складок, направленных вдоль его диаго-
налей. Длина складок достигает 1/10 размера диагонали, а их
высота зависит от степени первоначальной рыхлости системы
и податливости опорного контура. Рекомендуется большие
складки в углах покрытия удалять (см. п. 4.16).

11.9.	Цепные усилия в мембране с податливым контуром
распределяются неравномерно. Максимальные главные усилия,
превышающие более чем в 2 раза усилия в центре оболочки,
возникают на относительно небольших по площади участках,
расположенных на диагоналях покрытия на расстоянии, равном
1/6—1/8 ее размера от углов. На участках примыкания мемб-
раны к середине длины бортового элемента эти усилия с увели-
чением податливости контура резко падают, приближаясь к
нулю. Для снижения расхода металла и обеспечения равнопроч-
ности мембраны при пролетах свыше 60 м допускается назна-
чать ее толщину по усилиям в центральной части покрытия,
осуществляя при этом усиление мембраны в углах покрытия
(п.3.7).

11.10.	Для покрытий на прямоугольном плане, характери-
зуемых относительно малыми стрелами провиса, стабилизиро-
вать покрытие следует его собственным весом (массой кров-
ли, цементной или бетонной стяжки, подвеской постоянного
Рис. ИЛ. Монтажный план покрытия

а — при монтаже некрытая навесным методом по постели; б — при мон-
таже Покрытия на подмостях или на земле; 1 — мембрана; 2 — опорный
контур; 3 — нуты; 4 — направляющие элементы постели; 5 — дополни-
тельные диагональные элементы; 6 — поперечные элементы постели

технологического оборудования). В некоторых случаях воз-
можно применение и других способов стабилизации — введе-
ние в работу конструкции изгибно-жестких элементов или
вантовых ферм для предварительного напряжения покры-
тия и т.п.

11.11.	Наружный опорный контур может лежать на сплош-
ном основании, образованной стенами, или на отдельных ко-
лоннах, в том числе расположенных только по четырем углам
покрытия при пролетах до 36 м. В последнем случае опорный
контур может быть подкреплен в вертикальной плоскости
шпрингельной системой или фермами, верхним поясом которых
служит бортовой элемент опорного контура (рис. 11.6).

Мембранные покрытия реконструируемых объектов реко-
мендуется опирать на существующие конструкции стен или
колони, которые обладают достаточной несущей способностью
илн после их усиления. Несущая способность существующих
конструкций должна быть удостоверена соответствующими
обследованиями и расчетом. При невозможности использования
существующих конструкций покрытие опирают на вновь возво-
димые опорные конструкции, при этом следует использовать
существующие стены в качестве ограждающих конструкций-

Рекомендуется предусматривать начальный выгиб опор-
ного контура в горизонтальной плоскости наружу, равный его
расчетным горизонтальным перемещениям от постоянных
нагрузок.
Рис. 11.6. Усиление опорного
контура в вертикальной плос-
кости

а - шпренгелем; 6 - фермой;

1 - контур; 2 - стойка;

3 — шпренгель; 4 — ферма

11.12.	В общем случае опорный контур воспринимает сжатие
с изгибом в одной или двух плоскостях в зависимости от усло-
вий его опирания. При этом усилия сжатия возрастают от углов
покрытия к центру бортового элемента за счет передачи с мемб-
раны на контур касательных усилий. Кроме того, в опорном
контуре могут возникать крутящие моменты (в случае эксцент-
ричного крепления мембраны к контуру или опирания покры-
тия только в углах).

11.13.	Поперечное сечение опорного контура определяется
расчетом покрытия с учетом податливости контура. Уменьше-
ние изгибной жесткости контура в его плоскости снижает в
нем изгибающие моменты как в горизонтальной, так и в верти-
кальной плоскостях. Причем снижение изгибающих моментов
в пролете контурного элемента опережает снижение этих же зна-
чений в углах контура.

Контур рекомендуется проверять расчетом на продольные
усилия, изгибающие и крутящие моменты в двух сечениях
по его длине — в середине стороны покрытия и в углах или
местах окончания вузов, распорок (п. 11.17). Поперечное се-
чение контура следует подбирать по усилиям в середине сто-
роны покрытия, с усилением его в углах в соответствии с эпю-
рой усилий дополнительным армированием железобетонного
контура (до 10%) или установкой накладок (при металличес-
ком контуре).

11.14.	Для многопролетных покрытий зданий с укрупнен-
ной сеткой колонн рекомендуется контурные элементы смеж-
ных ячеек не объединять один с другим в пролете, что позволяет
использовать податливость опорного контура для снижения
изгибающих моментов в его вертикальной плоскости. При
этом углы покрытий смежных ячеек можно объединять.

11.15.	Высота сечения опорного контура принимается: при
опирании на сплошное основание по конструктивным сообра-
жениям; при опирании на отдельно стоящие опоры, в том числе
расположенные только в углах покрытия — расчетом. В послед-
нем случае следует учитывать, что кручение контурного элемен-
та вызывает изгиб элементов, примыкающих к нему под пря-
мым углом.

11.16.	При значениях относительной изгибной жесткости
опорного контура, больших,чем значения, указанные в п. 11.27,
мембранная пролетная конструкция, прикрепленная по всему
периметру к замкнутому опорному контуру, обеспечивает его
устойчивость в плоскости мембраны. При проверке устойчивос-
ти опорного контура из плоскости покрытия расчетную длину
бортового элемента следует принимать с учетом условий его
опирания н нагружения.

11.17.	Сопряжение бортовых элементов в углах необходи-
мо выполнять с применением вутов. Размер вута в плане реко-
мендуется принимать не менее 1/10 длины опорного контура,
располагая вут симметрично относительно нейтральной оси
контурного элемента. Очертание вута в плане можно принимать
в виде прямой, ломаной или кривой линии, плавно сопряженной
со сторонами опорного контура.

При сборном железобетонном опорном контуре углы с ву-
зами рекомендуется выполнять из доборных сборных элементов
(рис. 11.7, а) или монолитного железобетона. Высота вута при-
нимается не менее трети высоты опорного контура. Для обеспе-
чения передачи контактных усилий между монолитным участ-
ком и сборными элементами следует предусматривать уста-
новку шпонок, упоров, выпусков арматуры, закладных дета-
лей и тл. При металлическом, сборном^ железо бетонном или
трубобетониом опорном контуре вуты могут быть заменены
распорками (рис. 11.7, б).

11.18.	Плоскость опорного столика для крепления мембра-
ны к контуру рекомендуется выполнять с наклоном, соответ-
ствующим среднему значению наклона касательной к поверх-
ности мембранной оболочки (см. п. 3.39).

11.19.	Для вновь строящихся зданий монтаж мембранных
покрытий рекомендуется осуществлять на проектной отметке
навесным способом по системе элементов постели или на уровне
земли на спланированной площадке с последующим подъ-
емом на проектную отметку с помощью подъемников, дом-
кратов, подъемных мачт и т.п.

Монтаж мембранных покрытий реконструируемых объ-
ектов производится на проектной отметке после возведения
опорных конструкций, по которым монтируется контур, а
затем монтируют пролетную часть конструкции. Пролетную
конструкцию рекомендуется монтировать по ленточным под-
мостям, устанавливаемым на существующее покрытие, или
навесным способом по системе предварительно смонтированных
монтажных элементов. После крепления мембраны к контуру
выполняется раскружаливание подмостей и разбора конструк-
ций старого покрытия.
Рис. 11.7. Угловые элементы опорного контура

а — угловые вуты опорного контура из сборных железобетонных
элементов; б — угловые распорки опорного контура из трубобетона;

1 — мембрана; 2 — опорный контур; 3 — вут; 4 — распорка

Мембранная оболочка на плоском прямоугольном контуре
применена при реконструкции аварийного покрытия одного
из цехов завода ’’Компрессор” в 1982 г. по проекту, разра-
ботанному в институтах Проектниислецхиммаш и НИИЖБ
[52]. Прямоугольное покрытие размером в плане 60x81,5 м
перекрыто стальной мембраной толщиной 4 мм. Замкнутый
опорный контур — трубобетонный из трубы 630x12 мм н бе-
тона класса В25. Монтаж покрытия производился раскаткой
полотнищ мембраны по подмостям, установленным на сущест-
вующее покрытие.

11.20.	Расчет мембранных покрытий на плоском прямо-
угольном контуре проводится согласно требованиям п. 5 этого
справочного пособия. Выбор метода расчета определяется ста-
дией проектирования. Для предварительных расчетов рекомен-
дуется использовать приведенную в пп. 11.23—11.34 прибли-
женную методику, формулы и графики для предварительного
определения усилий и перемещений в основных элементах
конструкций покрытия. Прн окончательном рабочем проекти-
ровании следует пользоваться численными методами расчетов
на ЭВМ, позволяющими учесть различные виды загружения
покрытия, включая температурные воздействия, конструктив-
ные особенности оболочек (геометрию поверхности, начальную
стрелу провиса, переменную толщину мембраны, наличие эле-
ментов подкрепления, проемов, вутов в углах покрытия, мест-
ное изменение жесткости контура из-за образования трещин
в сеченни железобетонного опорного контура и т.п), а также
продольную, нагибные н крутильную жесткости опорного
контура.
11.21.	В провисающих тонколистовых покрытиях на плос-
ком прямоугольном контуре возникает система нормальных
Nx, Ny и касательных Ni 2 усилий в мембране, а также сжимаю-
щих усилий NK. изгибающих Мх, Му и крутящих МКр моментов
в опорном контуре.

11.22.	Приближенная методика расчета основана иа безмо-
ментной теории пологих оболочек с учетом геометрической
нелинейности и податливости опорного контура. Формулы и гра-
фики для расчета мембранного покрытия получены на основе
многовариантных расчетов на ЭВМ численными методами.

РАСЧЕТ НА РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННУЮ НАГРУЗКУ
БЕЗ УЧЕТА ПОДАТЛИВОСТИ КОНТУРА

11.23.	Приведенные далее формулы рекомендуется исполь-
зовать для первоначальной оценки напряженно-деформирован-
ного состояния покрытия, в частности, для назначения толщины
мембраны, а также предварительных расчетов средних ячеек
многопролетаых мембранных покрытий (в случае объеди-
ненного контурного элемента для смежных ячеек).

11.24.	Для первоначально плоских квадратных мембран
со стороной, равной 2а, нагруженных равномерно распределен-
ной нагрузкой q, при несмещаемых кромках перемещения и
усилия следует определять по формулам [7]:

прогиб в центре мембраны

w0 = 0,724 ^qa4/(Et),	(11.2)

где Е, t — модуль упругости, толщина мембраны;

напряжения в центре мембраны

с = ov = 0,432 ^q2a2E/t2 ,	(11.3)

л У

максимальное нормальное напряжение в мембране (в месте
примыкания к середине опорного контура)

о, = 0,503 ^q2 a2 E/t2 .	(11.4)

Распределение напряжений ох и в мембране по осям сим-
метрии и в месте примыкания к контуру, а также главных
напряжений и по диагоналям мембраны приведены на
рис. 11.8.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости контура:
в пролете

М1Х = 0,076а2 ^q2a2Et;	(11.5)
Рис. 11.8. Эпюры распределе-
ния нормальных иапртазетнй
ах по осям симметрии х, у
к вдоль опорного контура,
главных напряжений сц,
по диагоналям мембраны с
недеформируемым контуром

q2aaE/t2; ах =

на опоре

М2х = 0,132а2 \/q2a2Et.	(11.6)

Усилия сжатия в контуре

NK = 0,32а << q2 a1 Et.	(П.7)

При опирании мембранного покрытия на колонны только
в углах изгибающие моменты в вертикальной плоскости кон-
тура определяются по следующим формулам:

в случае защемления контура в углах в вертикальной плос-
кости (многопролетные здания) нагибающие моменты соот-
ветственно в пролете и на опоре будут:

м1у = 0,12qa3; М2у = 0,205qa3 ;	(11.8)

в случае отдельно стоящих зданий изгибающие моменты
в контуре:

м1у = 0,325qa3, м2у = 0.	(U-9)

11.25.	Для первоначально плоских прямоугольных мембран
со сторонами, равными 2а и 2Ь, нагруженных равномерно рас-
пределенной нагрузкой q (при несмещаемых кромках) переме-
щения и усилия следует вычислять по следующим формулам:
прогиб в центре мембраны

Wo = lJ^qb*/(Et) ;	(11.10)

напряжения в мембране
061

4,25	0,871	0,216	0,578	0,169	0.564	0,458	0,137	1,525	0,291

4,50	0,871	0,214	0,578	0,169	0,563	0,458	0,137	1,612	0,291

4,75	0,871	0,212	0,577	0,169	0,563	0,458	0,137	1,701	0,291

5,00	0,871	0,210	0,576	0,169	0,562	0,458	0,137	1,787	0,291

Таблица ПЛ
°x.i = Px iWW.	(411)

Л, 1 л, 1

где ч, 0Х । — числовые коэффициенты, приведенные в табл. 11.1,в зави-
симости от соотношения сторон мембраны.

Расположение точек на мембране, для которых определя-
ются усилия, приведено на рис. 11.9, а.

Усилия сжатия в контуре:

длинные стороны

NKfl = /3КДЬ </q2b2Et,	(11.12)

короткие стороны

Nkk =0KKb</q2b2Et.'	(11.13)

11.26.	Для квадратных мембран с начальной стрелой прови-
са f0, не превышающей 1/1 Оа, нагруженных равномерно распре-
деленной нагрузкой q (при несменяемых кромках), переме-
щения и усиливав ычисляются по следующим формулам:

w0 = с, у/ qa4/ (Et)’;	(11.14)

напряжения в центре мембраны

°х = °у = v'q^E/*2

(11.15)

максимальное нормальное напряжение в мембране (в мес-
те примыкания к середине опорного контура)

ot = yi \/q2a2E/t2.	(11.16)

Распределение напряжений в мембране аналогично эпюрам,
приведенным на рис. 11.8.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости опор-
ного контура:

в пролете

м1х= р,а2 v^q’a’Et;	(11.17)

на опоре

М2х = &“2 vV^Etl	(11.18)

Усилия сжатия в контуре;

п пролете

N1K = p3a^q2a2Et(П-19)

на опоре
Рис. 11.9. План расположения характерных точек для определения уси-
лий в оболочке

а — прямоугольное покрытие с недеформируемым контуром; б —
квадратное покрытие с податливым опорным контуром; 1—3 — точки
для определения усилий



0,1



min

mu

limn

0,6

IIIIIIIIIII illlHllllllllllllllllllH!5iillMII|llll!i!|l!!!!!!l!l|

0,5

0,4

0,3

0,2

о, г

ex.	сч

Рис. 11.10. Значение коэффициентов a, ft ? для определения напря-
жеяно-деформнроваяного состояния квадратной мембраны с на-
чальной стрелой провиса при иедеформируемом контуре


n2k = &aV/42a1Et.

(11.20)

Числовые коэффициенты щ, 7i, Ta, 0i~04 определяют no
графикам, приведенным на рис. 11.10, в зависимости от без-
размерного параметра

f= (q/E) (a/t) (a/f„) 3.	(11.21)

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости опорно-
го контура можно вычислять по формулам (11.8), (11.9)

РАСЧЕТ МЕМБРАННЫХ ПОКРЫТИЙ
С УЧЕТОМ ПОДАТЛИВОСТИ КОНТУРА

11.27.	Приведенные ниже формулы используются для пред-
варительного расчета мембранных покрытий с учетом изгиб-
ной в плоскости мембраны (Е1)к и продольной (ЕА)К жест-
костей опорного контура, опертых как др углам, так и по всему
периметру. Относительные продольные к и изгибная в горизон-
тальной плоскости п жесткости опорного контура определяются
по формулам (3.1).

Относительные жесткости опорного контура рекоменду-
ется принимать не менее: для железобетонного_контура к >
> 0,75; и > 3,5-10-s; для стального контура к > 0,5; п >
> 2,5-10"s. При наличии вутов (распорок) в углах контура
в соотношения (3.1) вместо а (половины пролета покрытия)
следует подставлять значения aj = а — afi, где afi — длина вута.

11.28.	Напряжения, перемещения и усилия в элементах
мембранного покрытия на квадратном плане с учетом податли-
вости опорного ^контура и относительной начальной стрелы
провиса (11.21) f = 10 следует вычислять по формулам:

прогиб в центре мембраны

Wo = “1 v'qa’/fft); ____________ (11.22)

а, = (l.O2 + O,26/k°>55)O,6	,	(11.22а)

максимальные нормальные напряжения в мембране (точка
2, на рис. 11.9,6).

°тах = 11 'J'q’a’E/t2 ;	(11-23)

^/1/k v'fi	у/Чп

yt = 1,22 0,82	0,055 + 7,620,11	(11.23а)

В случае выполнения мембраны переменной толщины
(п. 11.9) напряжения в углах пролетной конструкции находят
по формуле (11.23), а толщину основного полотнища прове-
риют по формуле
01 =7a №a’E/t5 ,	(11.24)

72 = 0.53-0,17 - 0,6-0,09	(11.24a)

При выполнении мембраны переменной толщины в соот-
ношения (3.1) для опредления относительных жесткостей
опорного контура подставляется толщина основного полот-
нища ti-

Максимальные касательные напряжения в мембране (точ-
ка 3, на рис. 11.9,6):

Tmax = Ti'J'q’a’E/t2,	(11.25)

7з = 0,9978^2>-0,93'/1,)!”- (1,06 + 0,105k),	(11.25а)

при 0,00001 < п < 0,001

(к2)	—	...

7з = 0,9975	(0,0185 + 0,00283k)/n°**8 ,	(11.256)

при 0.001 < п < 0,1.

Максимальные изгибающие моменты в опорном контуре в
горизонтальной плоскости:

в середине стороны

Mjх = fit (EI)к^q2/(E2t2a),	(11.26)

в углах

М2х = fit (EI)к^q2/E2t2a;	(11.27)

fit = т/7,3/к + 9,05 - 105 n/k1*’2

при 0,00001 С n < 0,001;

lOn lOn^'l/k ---------------- iln

fit =0,108	- 0,043	-V4,8/k+ll +0,8-0,93

при 0,001 < n < 0,1;

1/k	,	(0.26 - 0,024/k)

02 = 128-0,92 /(IC’S)

при 0,00001 <S n C 0,0002;

„0,55	1/Й

fit - 0,54/n	+ 6,16-0,933 ,

при 0,0002 < n < 0,1.

(11.26a)

(11.27a)
Расстояние от углов контура до места перемены знака
эпюры изгибающих моментов

ао = Ози;	(11.28)
a, = nV» - 1,33п***.  Усилия сжатия в опорном контуре:	(11.28а)

в середине стороны

N,k = МЕА)К^|^\

в углах

(11.29)

(11.30)

где

Рз = l,4-0,225k -2,3-0,2<P'S)5'35 + 0,810,19^’
х 0,5°’1/11 _
при 0,2 < к < 1;

-078	Vl/k о.зз	1/к

Рз = 0,29/к	—0,0215-20 п +0,02-7,6 х

х О,5о’1/п

при 1 < к < 20;

„	„ (к + 0,0001/п)

Д. = 0,012-0,931

при 0,00001 < п < 0,001;

+ (64,5 Vl/Г-12,7)п

„	-JC	— У1/П3

Pi = 5,38(0,034) (0,996 - 0,002 Wk)

(11.30а)

при 0,001 < п < 0,1.

Поперечная сила в углу опорного контура определяется по
формуле (11.30).

Максимальное перемещение середины опорного контура в
горизонтальной плоскости

(11.31)
где

VIЛ VI/к о,б
а3= 1,91,5	-32-1,8 п

при 0,00001 < и < 0,001;

а3 = (0,32 + 0,09/k°'AS) УГлГ-О.Зб
при 0,001 < п< 0,1.

(11.31а)

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости контурно-
го элемента, опертого только в углах, необходимо принимать
по следующим формулам.

Для отдельно стоящих покрытий:

в середине стороны

м1у = feqa3,
в углах

м2у = 0.

<11.32)

Для средних ячеек многопролетных зданий с объединенны-
ми только в углах смежными контурными элементами:

в середине стороны

Mjy - Peftqa3 ,
в углах

М2у = (1 -M&qa\

где

0S = 0,04 + 0,452 УйГ

& = 0,163+ 0,512 п^3.

(11.33)

(11.33а)

(11.336)

Числовые коэффициенты cq - «з; 71 ~ 7з \ 01 — Ре следует
определять по графикам, на рнс. 11.П—11.13 в зависимости
от значений относительных жесткостей кип [см. соотношения
(3.1)].

Эпюры распределения главных напряжений ut и а2 по
диагоналям мембраны, напряжений <ух по осям симметрии и
по линии примыкания мембраны к контуру показаны на рис.
11.14, а. Эпюры изгибающих моментов н усилий сжатия в кон-
туре даны на рис. 11.14, б. Напряжения и усилия даны для зна-
чений относительных жесткостей контура к=1ип = 5,5-10“5.

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости контур-
ного элемента, опертого на колонны, рекомендуется определять
как в миогопролетной нераэрезной балке с шарнирными кон-
цами, загруженной вертикальными составляющими цепных
Рис. 11.11. Значении коэффициентов ait ylt.. для определения проги-
бов в центре мембраны (а)» нормальных (б, в) и касательных (г) напря-
жений в мембране

усилий в мембране по схеме, представленной на рнс. 11.14, г.
Интенсивность нагрузок в точках 1—9 следует вычислять по
формуле

Pj = 18Tviqa.	(11-34)

где — коэффициент, учитывающий влияние изгибной жесткости
контура в горизонтальной плоскости ц, определяемый по табл. 11,2.
Промежуточные значения коэффициента принимаются по линей-
ной интерполяции.

11.29.	Для мембранных покрытий с относительной стрелой
провиса (11.21) f t 10 приближенный расчет с учетом подат-
ливости контура выполняют по формуле
Рис. 11.12. Значения коэффициентов ptr. . .,₽4 для определения изгибаю-
щих моментов в горизонтальной плоскости опорного контура в середине
пролета (а) и в углу покрытия (б), продольного усилия в опарном конту-
ре в середине пролета (в) п в углу покрытия (г)
Рис. 11.13. Значении коэффициентов ft, ft, а2, а3 для определения изгибающих моментов в вертикальной плоскости опор-
ного контура (а), расстояния от углов контура до точки перемены знака эпюры изгибающих моментов в горизонтальной
плоскости контура (б) п максимальных горизонтальных перемещений контура (в)

3
Рис. 11.14. Эпюры напряжений и усилий в элементах мембранного покры-
тия с податливым опорным контуром

а — напряжений в мембране без вутов; б — усилий в контуре без вутов;
в — усилий в контуре с вутамп; г - вертикальных составляющих цепных
усилий в мембране в месте ее примыкания к опорному контуру п=5,5 х
*10"s; k^l; ^=10,8 • 10“®; ^ = 1,25; а12 =ту^Ч2а2Е/?; о* =тх>
«/"чЗД; тх = уху^q2a2E/? .
Таблииа 11.2

''vi

		2	3 |4		7 |в |9
1х10-5	0,036	0,144	0,029 0,008	0.006 0,005	0,004 0,004 0,004
5x10 5	0,036	0,131	0,041 0,008	0,006 0,006	0,005 0,005 0,005
30х10“5	0,021	0,102	0,063 0,02	0,007 0,006	0,005 0,005 0.005
140х1СГ5	0,005	0,06	0.066 0,041	0,022 0,011	0,006 0,005 0,005
690х10~5	0,004	0,024	0,042 0,043	0,034 0,026	0,019 0,015 0,013
344х10-5	0,003	0,008	0.022 0,03	0,034 0,034	0,033 0.032 0,032
140	0,003	0,004	0,012 0,022	0,03 0,036	0,041 0,044 0,044

Pf = ^р,

(1135)

где Pf - напряжения, усилия и перемещения в основных элементах по-
крытия с учетом начальной стрелы провиса; Р - те же значения при
f = 10, вычисляемые по формулам (11.22)-(11-34); ф — значения по-
правочных коэффициентов а^,	определяемые и зависимости

от параметра f (11.21) по графикам, приведенным на рис. 11.15, или
по формулам:

alf = 1,ЗЯ (0,52)

e3f = 0.96 +0.104(f)

— о,*.

7lf = 1,02-0,085(1)

T2f = f/-(0,135+ 1,011);

---W

73f = 1,02 - 0,045 (0

Plf = 0,895 + 0,244(0	;

— o+s
02f = 1,02 - 0,057(0	;

(!3f = f (a645) / (0,088 + 0,976? (0’645’);

(11.35а)

(11.356)

(11.35b)

P4f = 1,31-1,08 (O-0025^) -0,61(0 0,362 .

11.30.	При наличии вутов (распорок) в углах покрытия
приближенный расчет квадратной мембраны с учетом податли-
вости контура рекомендуется выполнять по следующим фор-
мулам:
aiflfy

j|iijiiiii!!!ii ...................................................

О)

Ы,

0,9
US
0,7
o,e
0,5

<4

Hit

в iijniiuaii l,......-..........-........-....... ..............

И i in Miiiuiiiiiiiiiiiii ini iiiiiiii i iiiiiiiiiiii
ши и	iniiiiiiiiiiiiiiiiii	iiiiiiii i	iiiiiiiiiiii

IIIЛIlli Hill	lllllllllllllllllllll	iiiiiiii	IIIIIIIIIIII

|!<! jlllll Hill	lllllllllllllllllllll	iiiiiiii	iiiiiiiiiiii

illlMIIHIIIIII	IIIIIMHIIIIIIIIIII	Ilium I	iiiiiiiiiiii

f

4

ca Ci cStStStS^

Рис. 11.15. Значошя поправочных коэффициентом для определения напря-
женно-деформированного состояния квадратной мембраны с начальной
стрелой провиса при податливом опорном контуре
а - коэффициенты “jp 7jp- •	6 “ G2P ’ ’^4f

прогиб в центре мембраны

WOB = 0,85wo;	(11.36)

максимальные нормальные напряжения в мембране
"тахв = °-85°таХ :	'	<1137)
максимальные касательные напряжения в мембране

тшахв = °’45ттах'	(11.38)

Расстояние от окончания вутов (распорок) до места пере-
мены знака эпюры изгибающих моментов

аов = 0,75ао.	(11.39)

Максимальное горизонтальное перемещение середины опор-
ного контура

«кв = °-85«к.	(11.40)

Максимальные изгибающие моменты в опорном контуре
в горизонтальной плоскости:

в пролете	
м1хв - 01ВМ1Х’	(11.41)
₽1в ° °-99 * о-ооо8 V 1/«в;	(11.41а)
в местах окончания вутов (распорок) м2хв = 02вм2х •	(11.42)
Р2в = 0,61+0,022/^.	(11.42а)
Усилие сжатия в опорном контуре в вуту (распорке):	месте примыкания в
^2кв ” ^4в^1к »	(11.43)
04в = 0,92 (ЙВ)Л05 .	(11.43а)
Поперечная сила в опорном контуре квуту (распорке)	в месте примыкания
Qkb =	(11.44)

- 0,645	_ 0,645

^=0,65(1^)	/ [0,0175 + 3,65 (пв) ].	(11.44а)

где “max’ гшах’ м1х’ М2х’ N1k' “к зиа+м™. определяемые
по формулам (11.22)-(11.34) для покрытий без вутов (распорок) в
зависимости от п, к. Для покрытий, у которых f = 10, указанные выше
исходные величины определяются по формуле (11-35).

Значения поправочных коэффициентов 0^, 02в, 04В> 0?в
могут 'быть вычислены по графикам, приведенным на рис.
11.16, в зависимости от относительной ^изгибной жесткости
Рис. 11.16. Значения поправочных коэффициентов 0ц,» fry, 04Ь»0?ъдля
определения в опорном контуре изгибающих моментов в середине
стороны, продошшх усилии, изгибающих моментов и поперечной
силы и местах окончания цугов (распорок)

контура с учетом вутов (распорок) nB = (EI)K/Et (а — ав)3,
где 3g — размер вута (распорки) в плане. Прочие величины,
характеризующие напряженно-деформированное состояние
мембранной оболочки с вутами, можно принимать как для
конструкции без вутов.

Формулы и графики для приближенного расчета покрытий
с учетом вутов получены при длине вута (распорки), равной
204
1/10 пролета покрытия. Характерные эпюры изгибающих мо-
ментов и усилий сжатия в контуре при наличии вутов в углах
покрытий приведены на рис. 11.14, в.

1131. На стадии прадварительного" проектирования допус-
кается снижать расчетные значения изгибающих моментов
[формулы (11.27), (11.42)] в железобетонном опорном кон-
туре в углах или местах окончания вутов (распорок). Это
оказывается возможным благодаря снижению изгибной жест-
кости контура вследствие появления в указанных сечениях
растянутой зоны и образования трещин (при условии работы
контура на сжатие с изгибом с большими эксцентриситетами).
Коэффициент т? снижения изгибающего момента рекомендуется
определять по формуле

Ч =	(11.45)

или по графику, приведенному на рис. 11.17, в зависимости от
соотношения жесткостей с = (EI) jK/(El)K, где (Е1)к — на-
гибная жесткость железобетонного контура в горизонтальной
плоскости без учета образования трещин, (EI) jK — то же, с уче-
том образования трещин, определяемая по СНиП 2.03.01-34.
В первом приближении можно считать, что коэффициент сни-
жения изгибающего момента т? =0,7.

11.32.	Нагрузка, равномерно распределенная по поверх-
ности покрытия в большинстве случаев является определяю-
щей для максимальных значений усилий и перемещений в основ-
ных конструктивных элементах покрытия. Односторонняя
нагрузка (снег на половине покрытия) и горизонтальная на-
грузка на опорный контур, передающаяся иа него через колон-
ны и обусловленная ветровым давлением на стеновое ограж-
дение, не вызывает каких-либо существенных дополнитель-
ных усилий в мембране и опорном контуре. В связи с этим при
предварительном проектировании приближенный расчет можно
проводить на нагрузку, равномерно распределенную по поверх-
ности покрытия.

11.33.	Для прямоугольных мембранных покрытий с соот-
ношением сторон менее 1:1,5 приближенный расчет с учетом

Рис. 11.17- Значение коэффи-
циента и яяжеям изгибаю-
щего момента в железобе-
тонном контуре в углах или
местах окончания вутов
(распорок)
податливости контура может быть выполнен по формулам для
квадратной мембраны (пп. 11.27—11.31) пролетом, равным
длинной стороне прямоугольного покрытия. При этом следует
иметь ввиду, что максимальные сжимающие усилия и гори-
зонтальные перемещения возникают в контуре по длинной
стороне, а максимальные изгибающие моменты в контуре —
по короткой стороне прямоугольного покрытия.

11.34.	При монтаже первоначально плоских мембран на пря-
моугольном контуре на земле или подмостях в пролетной кон-
струкции и в опорном контуре на стадии монтажа не возникают
дополнительные усилия. При монтаже оболочки на проектной
отметке навесным способом в основных конструктивных эле-
ментах покрытия возникают дополнительные усилия, сумми-
рующиеся с усилиями от эксплуатационных нагрузок. В этом
случае приближенный расчет системы, состоящей из опорного
контура с вутами (распорками), продольных и поперечных
висячих элементов постели (см. рис. 11.5, д) рекомендуется
выполнять по следующим формулам:

прогиб в центре покрытия (монтажная постель)

w0m =

(11.46)

“Im =

(10s il)
30-120,6	*	0,1/n,

-------------+ 0,130,9 ь
10sn

+ 0,04(1- - 15).

максимальные усилия в элементах постели

N„ = Tim^P’^-V’EV2 J

Tlm = 0,295 + 0,0021^* 0,4)

(11.46а)

(11.47)

(11.47а)

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости опорно-
го контура:

в пролете

Mlm = 01m(EOK^P’/lE,8,(“-“B)L

(11.48)
/	ИЗЧ  Plm = V0.0284/пв - 28,3(0,945) при 10“’	10“’;  01m = 2.24(0,98/Ю5^)		,	(11.48а)	
при 10“3 < пв < КГ1, в местах окончания вутов  М2т ’ WEI’k эУ р1/[Е2<52 (а - ав)1, 02т = Уо,192/пв -403 (0,775) при 1СГ5 <	< КГ3;  5п  Р2щ = 4 Л (0,98/105 пв) при 10“3 < nB < КГ1.		►	(11.49)  (11.49а)
Максимальное горизонтальное перемещение середины опор- ного контура:  “кт = “Зт а (Р <* - ав> /Е81 2!	°1 S0)			

(11.50а)

“3m

ЗЗЗЗп:

iB -2,7(0,814)	*

Усилие сжатия в опорном контуре

NKm = 0,28(а—ав) ^р2 (a -ав)2Е8,	(11.51)

где 6 = An/h - приведенная толщина элементов постели; Af| — площадь
сечения одного элемента постели; h — шаг элементов постели; р — расчет-
ная равномерно распределенная монтажная нагрузка, определяемая в
основном собственным весом элементов постели и мембраны.

Числовые коэффициенты а1т, а3т т1т, ₽lm, 02т могут
быть определены по графикам, представленным на рис. 11.18
в зависимости от относительной изгибной жесткости опорного
контура с учетом вутов пв.

Начальную стрелу провнса f0 элементов постели, которая
на этой стадии работы конструкции влияет только на значения
прогибов системы, рекомендуется принимать равной 1/15—
1/30а.
Pik. 11.18. Зшчжия коэффщнштов oIin, 7|m, ₽1In, P2nl, a3m дли опре-
деления прогиба и центре покрытия (а), максимальных растягивающих
усилим в элементах постели (б), изгибающих моментов и середине про-
лета и местах окончания вутов (в), максимальных горизонтальных пере-
мещений середины опорного контура (г) на стадии монтажа

Формулы и графики для приближенного расчета покрытия
на стадии монтажа получены на основе многовариантных расче-
тов на ЭВМ численными методами в геометрически нелиней-
ной постановке с учетом податливости контура при следующих
исходных предпосылках: в углах опорного контура располо-
жены вуты (распорки) размером 1/10 пролета покрытия;
площадь сечения продольных и поперечных элементов постели
принята 1,2tx300 мм; шаг элементов постели в обоих направ-
лениях принят 6 м.

Изменения указанных величин в пределах 30% приводят
к снижению точности результатов расчета до 15%. Для умень-
шения на стадии монтажа деформативности и максимальных
изгибающих моментов в опорном контуре (до 30%) ракомеи-
дуется вдоль контура между элементами подкрепления уста-
навливать диагональные стержни из гнутого профиля (см.
рис. 11.5, а).

Пример расчета 1. Исходные данные: пролет квадратного мембран-
ного покрытия 2а = 60 м; расчетная равномерно 'распределенная' на-
грузка q = 2,5 кН/м2. Покрытие отдельно стоящее, опертое по перимет-
ру на колонны шагом б м. Мембрана выполняется нз низколегирован-
ной стали марки 09Г2С Опорный контур металлический - сталь марки
09Г2С, в углах контура на расстоянии 6 м поставлены распорки. Монтаж
покрытия ведется на земле с последующим поъемом на проектную
отметку (или на подмостях с использованием реконструируемого по-
крытия в качестве рабочего горизонта).

С учетом рекомендаций пп. 11.5, 11.27 принимаем начальную стрелу
провиса f0 - 1 м (2а/60); относительные продольную и изгибную жест-
кости контура с учетом вутов — *в — 0,5;	= 2,5-10“Принимаем

мембрану толщиной 4 мм. Безразмерный параметр f по формуле (11.21)

----—--------2,46.

2,0610е	0,004 V1 '

Относительные жесткости контура без учета наличия распорок:

30-6
=ад--ЯГ

- =0,4,

" = к	(г^43 -

Жесткости опорного контура:

<EA)K=kEta = 0,4-2,0610” 0,004-30 = 1»’кН,
(Е1)к = nEta3 = 1,2810"5-2,06-1080.004-З03 = 284,8-103 кН-м2.

Перемещения н усилия в элементах покрытия с учетом началь-
ной стрелы провиса н наличия распорок определяются по формулам
(11.22), (11-23), (11.26)-(11.31), (11.35), (11.36)-(11.44).

Прогиб н центре покрытия

w0= aj oj j 0,85

2,5-30*

= 1,28-0,84-0,85 V----------я-------= 1,24 м.

2,06-108-0,004

Максимальные напряжения в мембрана

Ъ/ q2a2E

amax = Vlf°’85V —2--------=

j / 2,52-302-2,06-10®

= 0,74-0,97-0,85 V--------7-----= 255,7 МПа.

0ДЮ42

Изгибающий момент в пролете опорного контура (и горизонталь-
ной плоскости)

э/ ч

Mix-^I^Ib^^kV 2 2

- 5,3-1,08-1,18-284,810V----—71----------—= 129,8 кН-м.

2,062-Ю1вОДХ)43-ЗО
Сжимающее усилие в пролете опорного контура
з/ я5»5

NlK=^3f<EA>KV-^--------------

з/ 2,52-30а	'

= 0,76-0,98-1-Ю7 V--=----72--= 15 072 кН.

2,Об2Ю1в-0,004

Максимальный изгибающий момент в контуре в местах окончания
распорок

М2х ~ ₽2₽2fP2B (EDk V E2t2 а -

2?

= 89,5-0,98-1,36-284,8103 V--Z---П------2-------= 2295 кН-м.

2,06-10 -0,004 -30

Сжимающее усилие в контуре в местах окончания распорок

N2k ~₽4bN1k = 0>55-15072 =8290 кН.

Поперечная сила в опорном контуре в местах окончания распорок

j/qVE

Qkb = p7Bat'x'---2— = °«О58-30-О,004

0,004х

= 2901 кН.

Максимальное горизонтальное перемещение середины опорного
контура

'к — a3a3f 0’$5а

i,S2-302

3,75-1,03-0,85-30 v 7~~72-------------2-----= 0,2 м.

2,062-10’ -0,0042

Числовые коэффициенты а*, а$, yj, 0», Pj, 03 — определяем по гра-
фикам, приведенным на рис. 11.11-11.13, как для конструкции без
распорок при к =0,4; п = 1,28-10“Числовые коэффициенты а**-, в^,
71 р	₽2f’ учитывающие начальную стрелу провиса мембраны

f =2,41 вычисляем по графикам, представленным на рис. 11.15. Числовые
коэффициенты 0*в, 02в, ₽4в, 0.^, учитывающие наличие распорок, опре-
деляем по графику, данному на рис. 11.16,при ^=2,5-10"*.

По вычисленным усилиям _н контуре необходимо выполнить под-
бор сеч£ний^ и параметры Е, п. Если они превосходят принятые ранее
значения кип более чем на 15%, то расчет покрытия следует провести
заново.

Пример 2. Исходные данные: пролет квадратного мембранного
покрытия 2а = 60 м; расчетная равномерно распределенная нагрузка
q = 2,5 кН/м2. Покрытие отдельно стоящее, опертое по периметру на
колонны с шагом 6 м. Мембрана выполняется из низколегированной
стали марки 09Г2С. Опорный контур сборный железобетонный (бетон
класса В25). В углах контура расположены вуты afi =6 м. Монтаж покры-
тая ведется навесным методом по спстеме элементов постели (пп. 11.19,
11.34).

С учетом рекомендаций п. 11.27 относительные продольную н изгиб-
ную жесткости опорного контура с учетом вутов принимаем:

Ч=1-«; s = 3 w-‘.

Относительные жесткости контура без учета вутов

-	30-6 Л -	-4 /30 - бу3

к= 1,6--------=1,28; п = 3-10 *(——} = 1,54-10 .

30	30 7

Жесткости опорного контура:

(ЕА)К = 1,28-2,06-1080,003-30 = 2.37107 кН;

(Е1)к = 1,54-10-4-2,06-108-0,003-303 = 2,57-Ю8 кН-м2.

Начальную стрелу провиса элементов постели согласно н. 11.34
принимаем foR| = 2 м (1/15а). Принимаем в первом приближении мемб-
рану толщиной 3 мм. Элементы постели, расположенные в плане с шагом
6 м в обоих направлениях, выполняются из полосы 4x285 мм (А =
= 11,4 см’).

Приведенная толщина элементов постели

6 = Ад/h =11,4/600 = 0,019 см.

Расчетная равномерно распределенная монтажная нагрузка, опре-
деляемая собственным весом элементов постели и мембраны

р = (3 + 2-0,19) 0,0785-1,1 = 0,292 кН/м3.

Перемещения н усилия в элементах покрытия на стадии монтажа
определяются по формулам (11-46) — (11.51).

Прогиб в центре покрытия

wo = »lm^/p<°-%)4/BS =________________

= 1 Vo,292 (30 - 6)4/(2,06-1080,00019) '= 1,34 м.

Максимальные усилия в элементах постели

= 0,342 \foa9l2 (30 — 6)2-2,06-108-0,00114-62 = 277 кН.

Изгибающие моменты в горизонтальной плоскости опорного кои-
тура в пролете

М1П.= ^<И)К/^Г-Р	- =

по V* —

2 .Об2  1016-0,000192-(30 - 6)
в местах окончания вутов

«2т=^да)к?/-^—?=

2 /	0,292

= 17-2,57-10® V ----~т----------------------= 5784 кН-м.

’ 2,o62-io16-o,oooi92 (зо-б>

Усилие сжатия в опорном контуре

NKIn = О-28 <а - %) Vp2(h-%)2Es' =

= 0,28 (30 - 6) {/о,292г (30 - 6)2 2,06-1о'-0,00019 = 846 кН.

Максимальное горизонтальное перемещение середины опорного
контура

"кт “«3m*V5’<»-S>1/<E»)2 =

Э/Т 0,292 (30-6)

= 2-3OV -------“----------

’ L 2,0640е- 0,00019

0,19 м.

Числовые коэффициенты elm, ?1т, 01т, 02nj, «Зт» опреде-
ляемые но Графику, представленному на рис. 11.18, для покрытия с
вутамипри 11^= 3-10“*, fс = а/15.

Монтажную систему элементов постели принимаем с дополнитель-
ными стержнями (см. рис. 11.5, а). В соответствии с п. 11.34 прогибы,
горизонтальные перемещения контура и изгибающие моменты в опор-
ном контуре снижаем на 30%:

w0 = 0,7-1,35 - 0,945 м;	М1|п - 0,7-2721 = 1905 кН-м;

Мгш^ 0,7-5784 = 4049 кН-м; uRm = 0,7-0,19 = 0,133 м.

Расчет покрытия на эксплуатационные нагрузки: начальная стрела
провиса

«0 = 2 + 0,945 = 2,945 м (1/201).

Расчетная эксплуатационная нагрузка за вычетом собственного
веса мембраны и элементов постели

ч = 2,5 - 0,292 = 2,208 кН/м’.

Безразмерный параметр f по формуле (11-21)

2,208	30	. 30	’

f ---------------------(-----) = 0,112.

2,06-10е	0,003 ' 2.945 7

Перемещения и усилия в элементах покрытия с учетом начальной
стрелы провиса и наличия вутов определяются, по формулам (11.22).
(11.23), (11.26) —(11.31), (11.35), (11.36) —(11.44).
Прогиб в центре покрытия

3 / 2,208-30*
wo = 1,05-0,37-0,85 V------------7-------

I 2,061 (Г- 0,003

<И? м.

Максимальные напряжения в мембране:

3 /2,2082-302-2,06-108

= 0,78-0,78 0,85 у/----------------------= 243,6 МПа.

¥	0,0032

Изгибающий момент в пролете опорного контура (в горизонталь-
ной плоскости)

М1Х = 3,91,36-1,02-2,57-Ю6

ъ/ г.гов2

• 2,062 1016-0,0032-30

= 1046 кН-м.

Сжимающее усилие в пролете овориого контура

1 /	2,20830

N. = 0,24-0,73-1-2,37 1О7 \Я--------------------) = 9374 кН.

1К	2,06-10 - 0,003 z

Максимальный изгибающий момент в контуре в месте окончания
вутов:

,а /	2,208’

= 62-0,86-0,94-2,57-10® V-----------~-------= 9686 кН-м.

’ 2,06-10 -0,003 -30

Сжимающее усилие в контура в месте окончания вутов

N2k = °’6'9374 = 5624 кН-

Поперечная сила в контуре в месте окончания вутов

QKB = 0,1123-ЗО-аООЗ V (2,212-302-2.06-108)/0,0032 - 4700 кН.

Расстояние от окончания вута до места перемены знака эпюры изги-
бающих моментов в опорном контура

ао = 0,2(30-6) = 4,8 м.

Максимальное горизонтальное перемещение середины опорного
контура

J Л 2,208-30	2

и = 2,3-1,2-0,85-30 V (------Т---------7 = 0.159 м

к	V 2,06-108-0,003 /

Числовые коэффициенты aj, а2, а3, -у>, ft, ft, ft определяем по
графикам, приведенным на рис. 11.11-11.13, как для конструкции без
вутов при к = 1,3; В = 1,54-10“*- Числовые коэффициенты а3р
71f,	учитывающие начальную стрелу провиса мембраны

f - 0,11 — по графикам, представленным на рис. 11.15- Числовые коэф-
фициентыр^, /?2В* ₽4В« учитывающие наличие вутов, определяем
по графику на рнс. 11.16 при = 3-10“4.

По значениям усилий и перемещений в элементах покрытия на
стадии монтажа и эксплуатации определяем их суммарные значения.

Максимальная стрела провиса покрытия.

f0 = 2 + 0,945 + 0,47 = 3,415 м.

Изгибающий момент в пролете опорного контура

М1х = 1905 + 1046 = 2951 кН‘м‘

Сжимающее усилие в пролете опорного контура

n1k 7 846 + 9374 = 10220 кН-

Изгибающий момент в контуре в месте окончания вутов

М2х = 4049 + 9686 = 13 7 35 кН'м-

С учетом п. 11.31 рекомендуется снижение изгибающего момента
в опорном контуре в местах окончания вутов на 30%, ввиду снижения
его изгибной жесткости в результате появления в этих сечениях трещин:

М2х = 0,7-13735 = 9615 кН-м.

Сжимающее усилие в контура в месте окончания вутов

N2k ~ 846 + 5624 = 6470 кИ

Максимальное горизонтальное перемещение середины опорного
контура

ик =0,190+0,159 = 0,349 м.

12,	ЛЕНТОЧНЫЕ ОБОЛОЧКИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

12.1.	Для образования ленточных оболочек используются
тонкие металлические ленты, не скрепленные одна с другой.
Форма поверхности таких оболочек имеет положительную
или отрицательную гауссов у ю кривизну. Покрытия этих двух
типов по своей работе близки к ортогональным вантовым сетям,
но отличаются от последних тем, что совмещают несущие и
ограждающие функции.

К достоинствам ленточных оболочек относятся: отсутст-
вие заводского передела материала (металлическая лента посту-
пает непосредственно с металлургического предприятия);
отсутствие монтажных соединений по площади кровли.

Подобные покрытия рекомендуется применять в первую
очередь в общественных зданиях, таких как клубы, столо-
вые, концертные -залы пролетом 30—50 м. Ленты могут быть
изготовлены из алюминия, нержавеющей стали и атмосферо-
стойкой стали типа кортэн. Характерным для ленточных оболо-
чек является фрикционное соединение леит с опорным конту-
ром. Дли увеличения сил трения на поверхности, между кото-
рыми зажимаются ленты, наносится защитная пленка из эпок-
сидного клея и посыпается сплошным слоем корундовой крош-
ки с размером зерна 0,6-0,8 мм. Зерна должны погружаться
в слой клея. При использовании алюминиевых лент пленка из
эпоксидного клея предотвращает электрохимическую кор-
розию.

ЛЕНТОЧНЫЕ ОБОЛОЧКИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ГАУССОВОЙ
КРИВИЗНЫ

12.2.	Подобные оболочки состоят из двух слоев лент, при
этом нижний слой покрытия образуется несущими лентами,
ориентированными выпуклостью вниз. В ортогональном направ-
лении укладываются ленты верхнего стабилизирующего слоя.
Жесткость и слитность оболочки достигается предварительным
напряжением пент [92, 105]. Утепленный вариант покрытия по-
казан на рис. 12.1.

12.3.	Проектирование седловидных ленточных оболочек ве-
дется в такой последовательности, выбирают исходную поверх-
ность покрытия — форму оболочки (иа стадии предваритель-
ного напряжения); выбирают форму и конструктивное решение
опориого контура с учетом конфигурации здания в плане и
исходной поверхности; разбивают сеть осей лент, из геометрии
которой определяется характер распределения усилий предва-
рительного напряжения.

12.4.	Рекомендуется ориентировать ленты вдоль линий глав-
ных кривизн исходной поверхности. Причем очертание несущих
лент должно отвечать кривой давления от одного из основных
видов вертикальной нагрузки. Такой нагрузкой в большинстве
случаев является равномерно распределенная по всей поверх-
ности оболочки, поэтому следует несущие элементы принимать
в форме квадратной параболы, либо в форме, близкой ей кри-
вой, например дуги окружности (в пологих покрытиях). Очерта-
ние несущих лент для непологих оболочек целесообразно назна-
чать по цепной линии.

12.5.	Исходную форму ленточных оболочек следует прини-
мать в виде наиболее простых поверхностей отрицательной
гауссовой кривизны, иапример в виде гиперболического пара-
болоида.

В пологих покрытиях оболочка может быть принята в фор-
ме тора, однополостного гиперболоида. Для непологих покры-
тий рекомендуется использовать поверхность катеноида, являю-
щегося поверхностью вращения, меридиан которой очерчен по
цепной линии.

12.6.	Исчерпание растягивающих усилий в лентах верхнего
стабилизирующего слоя может привести к расслаиванию оболоч-
ки и нарушению водонепроницаемости, поэтому назначение уси-
лий предварительного напряжения является одним из наиболее
Рис. 12.1. Седловидное покрытие из металлических лент

1 - стабилизирующие ленты; 2 - опорный контур; 3 - эф-
фективный утеплитель; 4 — паронзоляция; 5 — несущие
ленты; 6 — антифрикционный слой (два слоя полиэтилено-
вой пленки со смазкой)

важных этапов проектирования покрытия. Снижение растяги-
вающих усилий в лентах недопустимо и может быть вызвано:
температурным воздействием; податливостью крепления лент
в зажимах и релаксацией материала лент; усадкой и ползучестью
материала опорного контура; воздействием вертикальной
нагрузки.

Изменение напряженно-деформированного состояния по-
крытия от воздействия температуры при монтаже и предвари-
тельного напряжения связано с существенной разницей в тепло-
вой инерции массивного опорного контура и тонкого металли-
ческого листа.

На стадии эксплуатации воздействие температуры наиболее
значительно в следующих случаях: при использовании алюми-
ниевых пент (коэффициент линейного расширения у алюминия
вдвое выше, чем у материала контура); в конструкциях, верх-
ним слоем которых непосредственно является слой стабилизи-
рующих лент; в зданиях, где часть сечения опорного контура
располагается вне отапливаемого объема.

Исчерпание растягивающих усилий в оболочке от вертикаль-
ных нагрузок наиболее вероятно в случаях: в покрытии, где
несущие ленты более пологи, чем стабилизирующие; в несущих
лентах, расположенных в четверти пролета покрытия, от натруз-
Рис. 12.2. Оертание опорного контура

а — прямоугольный; б — криволинейный, образованный плос-
кими арочными элементами; в — криволинейный в пространст-
ве; г — сочетание различных по форме контуроа

ки, несимметричной относительно стабилизирующих лент; в
стабилизирующих лентах, соответствующих четверти пролета,
от нагрузки, относительно несущих лент.

12.7.	Очертание опорного контура рекомендуется получать,
вырезая участок исходной поверхности одним из трех способов.

Первый способ используется для оболочек на квадратном
или прямоугольном планах. При этом исходную поверхность
целесообразно принимать в форме гиперболического пара-
болоида, а участок поверхности ограничивать прямыми, сов-
падающими с прямолинейными образующими (рис. 12.2, д).

По второму способу покрытие образуется вырезанием
участка поверхности наклонными или вертикальными плос-
костями. Наибольшее применение из покрытий этого вида на-
шли конструкции с контуром из двух плоских арок. Форма
покрытия в плане обычно близка к эллипсу либо к окружности
(рис. 12.2,6).

Третий способ состоит в том, что контур получают пересе-
чением исходной поверхности н поверхности наружных стен
сооружения. Стены могут иметь форму кругового, эллиптичес-
кого цилиндра, конуса (рис. 12.2, в) или представлять собой
сложную комбинацию этих поверхностей (рис. 12.2, г).
КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ И СПОСОБ МОНТАЖА

12.8.	Опорные контуры при овальных планах рекомен-
дуется выполнять из монолитного железобетона, при прямо-
линейных контурах — из сборного железобетона и при технико-
экономическом обосновании — из стали. Контур овального
в плане покрытия следует проектировать внешне безраспориым,
т.е. свободно деформируемым в горизонтальной плоскости.
Сечение контура может быть развито в горизонтальной плос-
кости либо в плоскости покрытия (для непологих оболочек).

При разработке соединения лент с опорным контуром же-
лательно предусматривать возможность подтягивания стабили-
зирующих лент в процессе эксплуатации.

12.9.	В утепленных кровлях между несущими и стабили-
зирующими лентами применяется плиточный утеплитель с
пределом прочности при сжатии не ниже 0,1 МПа. Между утеп-
лителем и лентами нижнего слоя при необходимости следует
предусматривать пароизоляцию. По плиточному утеплителю
наклеивается один слой гидростеклоизола и кладется два слоя
полиэтиленовой пленки на смазке. Рекомендуется между на-
хлестнутыми кромками стабилизирующих лент уложить кау-
чуковый герметик, обжатие которого при предварительном
напряжении обеспечивает водонепроницаемость оболочки.

12.10.	Монтаж утепленного покрытия проводится в следую-
щем порядке. Вначале на опорный контур навешивают несколь-
ко монтажных леит строго определенной длины (рис. 12.3, д),
а затем подвешивают несколько несущих лент, которыми под-
нимают монтажные ленты; небольшим натяжением обеспечи-
вается стабилизация системы из редко расположенных лент,
способная воспринимать ветровой напор (рис. 12.3, б).

К этой системе снизу притягиваются все несущие ленты,
начиная со средней, и затем попарно все ленты от середины к
краям (рис. 12.3, в). После рихтовки несущих лент на них
укладывают при необходимости пароизоляцию и плитный
утеплитель, начиная с верхних участков покрытия (рис. 12.3, г).
Заделав все щели между плиточным утеплителем, по нему
наклеивают слой гидростеклоизола, укладывают два слоя
полиэтиленовой пленки, а затем монтируют стабилизирующие
ленты, начиная от середины покрытия (рис, 12.3, д). При уклад-
ке стабилизирующих лент на их кромки наносят каучуковый
герметик. После укладки всех стабилизирующих лент (рис.
12.3, е) производится предварительное напряжение покрытия,
осуществляемое, как правило, последовательным натяжением
стабилизирующих лент за несколько обходов в конструкции.
Рекомендуется постепенно ступенями увеличивать усилия в
стабилизирующих лентах до расчетных значений. Обычно доста-
точно двух-трех обходов, чтобы усилия в лентах отличались
от требуемых на 5—10%.
Рн£- 12.3. Последовател>ность монтажа

а — навешивание монтажных стабилизирующих лент; б — начало навеши-
вания несущих лент (образование стабилизированной монтажной осно-
вы) ; в — рихтовка поверхности, образованной несущими лентами; г —
укладка утеплителя; д - начало укладки стабилизирующих лент; е -
предварительное напряжение стабилизирующих лент; е - предваритель-
ное напряжение стабилизирующих лент

Несущие ленты в процессе предварительного наприжения
покрытия включаются в работу недостаточно равномерно, по-
этому после натяжения всех стабилизирующих лент требуется
добиться выравнивания усилий в несущих лентах.

При монтаже сооружения в леитнее время достаточно срав-
нительно небольшого предварительного растяжения, необходи-
мого лишь для образования слитной поверхности и восприня-
тия ветрового отсоса. В зимнее время, когда на покрытие дей-
ствуют снеговые нагрузки, система самопроизвольно получает
необходимое предварительное напряжение, вследствие пониже-
ния температуры и более высокого по отношению к материалу
опорного контура коэффициента лниейиого расширения алю-
миния.

Для контроля усилий в оболочке на стадии предваритель-
ного напряжения рекомендуется использовать механические
тензометры, а при малых начальных усилиях предварительное
напряжение может осуществляться тарированным ключом по
крутящему моменту на натяжной гайке.

Проектным институтом Минздрава РСФСР совместно с
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко разработано три проекта сооруже-
ний с покрытиями в виде ленточных оболочек отрицательной
гауссовой кривизны: — конференц-зал Московского стомато-
логического института, клуб санатория им. Ломоносова в Ге-
ленджике и плавательный бассейн санатория ’’Искра” в Сочи.

Первые два покрытия имеют эллиптическую форму в плане
с размерами осей 26 и 22 м (см. рис. 12.2, в). Исходная форма
поверхности близка к поверхности вращения, меридиан кото-
рой - квадратная парабола. Ось опорного контура получена
пересечением поверхности оболочки и поверхности наружных
стеи, имеющей форму эллиптического цилиндра. Контур изго-
товлен из монолитного железобетона с сечением, развитым в
поверхности покрытия, ленты — из алюминиевого сплава марки
АМг2П.

Покрытие плавательного бассейна решено в виде трехле-
пестковой сочлененной непологой оболочки, секции которой
имеют размеры в плане 42x33 м (см. рис. 12.2, г). Контур
запроектирован из плоских арочных элементов — трех на-
ружных арок и трех внутренних полуарок. Арки имеют свар-
ное коробчатое сечение, полуарки — сварные двутавры. Ленты
предусмотрено изготовить из алюминия [43].

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА

12.11.	Работу седовидных ленточных оболочек можно раз-
делить на две стадии: стадию предварительного напряжения и
стадию эксплуатации. В процессе натяжения лент происходит
взаимное смещение последних на поверхности, при этом каждая
из лент, стремится занять положение геодезической линии.
Одновременно меняется поверхность отдельной ленты — от
начальной цилиндрической до поверхности отрицательной гаус-
совой кривизны. В результате предварительного напряжения
лента находится в условиях сложного напряженного состоя-
ния — в сечениях помимо продольных усилий действуют изги-
бающие моменты в двух плоскостях.

На стадии эксплуатации положение лент на поверхности
практически не меняется, поэтому изменение напряжений в се-
чениях обусловлено в основном изменением продольных уси-
лий. Предельной внешней нагрузкой является та, при которой
не исчерпываются растягивающие усилия предварительного
напряжения, обеспечивающие слитность поверхности.

12.12.	Расчет ленточных оболочек рекомендуется проводить
по деформированной схеме с учетом конечной жесткости опор-
ного контура. Целесообразно последовательно рассматривать
воздействия предварительного напряжения и температуры на
оболочку, лишенную собственного веса, а затем прикладывать
вертикальные нагрузки, включая постоянную. Дия каждого
последующего воздействия необходимо учитывать изменение
поверхности пролетиой части покрытия и усилий в лентах от пре-
дыдущего воздействия. В такой постановке задачи для опре-
Рис. 12Л. Дискретная расчетная схема ленточной оболочки

а - Для стадии эксплуатации; б - Для стадии предварительного на-
пряжения; 1 — опорный кокгур; 2 — стабилизирующие нити; 3 — Не-
сущие нити; 4 — стойки

деления расчетных усилий в элементах может быть использо-
ван принцип суперпозиции.

12.13.	Окончательные расчеты покрытия рекомендуются
осуществлять на ЭВМ с использованием дискретной расчетной
модели и численных методов строительной механики.

В качестве дискретной расчетной модели покрытий, в том
числе непологих, в расчетах на воздействия предиа ригельного
напряжения, температуры и внешних нагрузок рекомендуется
принимать сеть из плоских гибких нитей, скрепленных в узлах
(рис. 12.4). Для пологих оболочек (стрелки лент менее 1/20
пролета) в расчетах может рассматриваться ортогональная сеть,
в которой плоскости нитей вертикальны.

12.14.	Для расчетов седловидных ленточных оболочек в
первом приближении и предварительного подбора сечения ре-
комендуется использовать приведенные ниже аналитические
зависимости. За расчетную модель здесь принята континуаль-
ная ортогональная сетевая поверхность в форме гиперболичес-
кого параболоида, в которой отсутствуют сдвиговые связи
между несущими и стабилизирующими лентами [40].

Рекомендуется принимать следующие упрощающие допу-
щения: сеть невесома; работа материалов контура и сети под-
чиняется закону Гука; опорный контур имеет конечную жест-
кость при изгибе бесконечную жесткость при растяжении-
сжатии, кручении и сдвиге.

СТАДИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

12.15.	Для стадии предварительного напряжения решают-
ся две основные задачи — определение начальных усилий и со-
ответствующего напряженно-деформированного состояния всей
конструкции. Примерная схема расчета приведена далее.

Из условия равновесия узлов принятой исходной сетевой
поверхности определяются соотношения усилий предваритель-
ного напряжения для пент. Затем назначаются величины этих
усилий так, чтобы при любом сочетании нагрузок и воздействий
ленты не выключались из работы и оболочка сохраняла слит-
ность и водонепроницаемость. В заключительной стадии рас-
чета по заданному распределению предварительного напряже-
ния и заданной конфигурации контура определяется действи-
тельная форма ленточной оболочки на монтаже до ее предва-
рительного напряжения, длины элементов сети и ход натяж-
ных устройств.

12.16.	При натяжении лент, не скрепленных между собой,
происходит их взаимное смещение на поверхности. Одновремен-
но закрываются щели вдоль продольных кромок лент. Ось
отдельной ленты (плоская в исходном состоянии) стремит-
ся занять положение, соответствующее кратчайшему расстоя-
нию по поверхности между точками ее крепления к контуру,
т.е. положение геодезической линии (рис. 12.5). Вследствие
этого в поперечных сечениях лент наряду с продольными усилия-
ми появляются изгибающие моменты [38, 39].

Максимальный изгибающий момент и минимальное про-
дольное усилие, необходимое для образования слитной поверх-
ности, могут быть вычислены по формулам [4]:

М = EImaxkg;

Кф = EkgB2S,

(12.1)

(12.2)

где Е1тах - изгибная жесткость ленты в своей плоскости; к - мак-
симальная геодезическая кривизна начальной плоскости оси ленты на
исходной поверхности; В, 6 — ширина и толщина ленты соответственно.
Рис. 12.5. Взаимное расположение леят
на поверхности оболочки

1 - хребтовая несущая лента; 2 —
общий случай положения ненапряжен-
ной стабилизирующей ленты на по-
верхности (след плоскости, нормаль-
ной к хребтовой несущей ленте);

3 — положение натянутой стабили-
зирующей ленты (геодезическая ли-
ния)

12.17.	Геодезическая кривизна оси ленты на поверхности ги-
перболического параболоида, уравнение которого

z = х’/р1 + y2/q2,	(12.3)

может бытьвычислена в декартовой системе координат .

В оболочке, имеющей форму гиперболического парабо-
лоида, изгибу подвержены как несущие, так и стабилизирующие
ленты (рис. 12.6) значение kg вычисляется в нескольких точ-
ках по длине одной несущей и одной стабилизирующей лент,
расположенных в четверти пролета покрытия, и принимается
равной максимальному значению.

Для оболочки в форме поверхности вращения:

х = f(r); у = rsin^>; z = rcos^.	(12.4)

Стабилизирующие ленты целесообразно ориентировать вдоль
параллелей ’*и” (г = const), а несущие — вдоль меридианов
”v” (v? — const). Изгиб последних можно не учитывать, по-
скольку меридианы являются плоскими геодезическими ли-
ниями.

Геодезическую кривизну начальной плоской оси стабили-
зирующей ленты удобно вычислить из зависимости

da	I

к =---------+ —--------------sina,	(12-5)

В <15 rVl + f'(r)

где a - угол между касательной к оси ленты н координатной линией
,rd^ .

и в данной точке; а = arcsin Q- ); ds - дифференциал длины дуги
кривой.

Максимальное значение функции к определяют в точке
крепления к контуру для ленты, расположенной в четверти про-
лета покрытия [44].

12.18.	Для непологих оболочек необходимо учитывать изгиб
лент в плоскости минимальной жесткости сечения (в направ-
лении нормали к поверхности), возникающий вследствие изме-
Рис. 12.6. Общий случай напряженного состояния центы oj — напряжения
от продольной силы; о} — напряжения от изгиба в плоскости максималь-
ной жесткости сечения; о3 - напряжения от изгиба в плоскости мини-
мальной жесткости сечения (для непологих оболочек)

нения формы поверхности ленты под действием лент ортого-
нального направления (см. рис. 12.6).

Соответствующий изгибающий момент и продольное усилие
формообразования слитной оболочки могут быть вычислены
по формулам [44]:

кт 4Ек5 /Вк1 • Вк1\	/Л'Т’П

ы — ----------------(----*----sin----*1	(12.7)

Ф Зк? < 2	2 7

где Е1 -	— минимальная нзшбная жесткость сечения ленты, вычнслен-

min

ная с учетом изменения ее формы при предварительном напряжении

__	Bfi , sinBkt 8	. Bki х

E,min "	0 +	sin “2 )'•

где к, kt — нормальные кривизны поверхности вдоль оси ленты и в орто-
гональном направлении-

12.19.	Усилие прадварительного напряжения назначается по
стадии эксплуатации для ленты, в которой наиболее вероятно
исчерпание растягивающего усилия. Неблагоприятное сочета-
ние воздействий принимается за исходное состояние. Усилие
предварительного напряжения в ленте для исходного состоя-
ния вычисляется по формуле

N' = kN$ + AN,

(12.8)

где Кф - усилие формообразования, принимается по наибольшей вели-
чине, полученной нз формул (12.2) н (12.7); к - коэффициент запаса,
учитывающий податливость крепления пент в зажимах н релаксацию ма-
териала лент — рекомендуется принимать к = 1,5; AN — потери усилия в
ленте от усадки н ползучести материала опорного контура.
Усилие, полученное по формуле (12.8), должно быть скор
ректировано с учетом изменения грузового и температурного
состояния оболочки на период монтажа. Таким образом, усилие
натяжения в лейте будет

No = N' + ANq + ANt,

(12.9)

где - изменение усилия в ленте от вертикальной нагрузки, соответ-
ствующей переходу от исходного состояния к монтажному; ANt — то же,
от перепада температуры между исходным состоянием и монтажным.

12.20.	Распределение начальных усилий в покрытии в пер
вом приближении рекомендуется определять из рассмотрения
внутренней геометрии принятой исходной поверхности. Для
оболочек, образующейся в условиях, близких к свободному
взаимному скольжению лент (за счет смазки контактных
поверхностей), усилия в лентах двух направлений связаны Со-
отношением

So = -То ^NE----------,	(12.10)

ASiLG

где Se, То - начальные усилия в несущих и стабилизирующих лейтах
соответственно; AS2, AS. — шаг несущих и стабилизирующих пент в дан-
ной точке покрытия; Е. G — коэффициенты первой квадратичной формы
принятой исходной поверхности; L, N - коэффициенты второй квад-
ратичной формы.

Характерной особенностью таких покрытий является то, что
контактное давление между слоями лент иа стадии предвари-
тельного напряжения направлено в каждой точке по нормали к
поверхности оболочки, а усилие в любой ленте постоянно по ее
длине. Учитывая это, при -определении начальных усилий можно
ограничиться рассмотрением равновесия системы на средней
хребтовой несущей ленте (см. рис. 12.5).

12.21-	В окончательном расчете необходимо по заданному
распределению начальных усилий в стабилизирующих лентах
определить напряженио-деформированное состояние опорного
контура, усилия в несущих лентах и действительную форму
поверхности оболочки на стадии предварительного напряжения.

В дискретной расчетной модели рекомендуется приводить
сеть к статически определимой системе разрывом натягиваемых
нитей на участках, примыкающих к опорному контуру (см.
рис. 12.4, б). Расчетная модель загружается внешними силами,
равными усилиям предварительного напряжения в соответст-
вующих нитях и приложенными к контурным и сетевым узлам
на участках разрыва.

12.22.	Для приближенного расчета пологого покрытия-сле-
дует пользоваться континуальной расчетной моделью (см.
п. 12.14) и известной системой дифференциальных уравнений,
описывающих ее напряженно-деформированное состояние [40],
Решение удается получить лишь для наиболее простых покры-
тий в плане, например круглой, эллиптической или квадрат-
ной формы. Обычно для этой цели используется один из вариа-
ционных методов, чаще других - метод Бубнова—Галеркина.

12.23.	Для расчета пологой оболочки, имеющей эллипти-
ческий или круглый план со свободно деформируемым конту-
ром в горизонтальной плоскости, введем следующие обозначе-
ния (рис. 12.7) : а, b — полуоси эллипса; fx, f — стрелы сред-
них несущей и стабилизирующей пеит; Е1К - изгибная жест-
кость опорного контура; Е6Х, Ебу — жесткости оболочки по
направлениям X и У; Go, Но — усилия предварительного напря-
жения по направлениям X н У; &G, дН — приращения усилий;
Z — функция начальной формы поверхности; u, v, w — функции
перемещений по осям X, У и Z соответственно; ах, cty — коэф-
фициенты линейного расширения материалов лент; &tx, Aty —
перепады температур для лент; q — нагрузка на оболочку.

В дальнейшем предполагаем, что предварительное напря-
жение оболочки осуществляется натяжением стабилизирующих
лент, ориентированных вдоль оси У.

12.24.	Для стадии предварительного напряжения решение
системы дифференциальных уравнений состояния сети [40]
методом Бубнова—Галеркина при одночленных аппроксимирую-
щих функциях вертикальных перемещений оболочки

н горизонтальных перемещений опорного контура:

h %	, 3/2

и = —S—ь-------А _ -У__) (ДНа2 —AGb2); (12.12)

12Е1К	4 Ь2

% Ч 2 %

V = ”12ЁГ" 0 “ 1Н (AGb2 -йНа2)-	(12ЛЗ)

сводится к кубическому уравнению относительного вертикаль-
ного перемещения оболочки в центральной точке покрытия
w0 и зависимости, из которой определяется распор в несущих
лентах.

Перемещение w0 получим из следующего кубического урав-
нения, записанного в безразмерных параметрах:
Рис. 12.7. К приближенному расчету оболочки с эллиптическим
в плане опорным контуром

+ 2--[«1-о)-<цЦ = О,
V'

(12.14)

где Jo =w0/fx - параметр прогиба; a=fy/fx>

рические параметры; £ = —

1______b

Ь4в

— геомет-

костн опорного контура;

,2EV

= —ЗН»**-

4baf’EZ>

- параметр изгибной жест-

— параметр предвари-

тельного напряжения.

Приращение распоров несущих лент получим по формуле
G„ =Ho-a--(“-M

Ьг(1 + Jo)

(12.15)

Максимальные изгибающие моменты в опорном контуре
определяются по следующим формулам:

в сечении х = О, у = b

м * ik2~ lG<l(I -k,) -н"] [’ “2k’ -

(1 — к2)К(к) 1.
E(k) Г

в сечении х = а, у = О

(12-16)

м = 4л lG«(I - к2) - Но][ 1 + к2 -
6к	I

_ (1-к2)К(к) 1	(12.17)

Е(к) J ’

где ка = 1 - Ь2/аа; К(к), Е(к) - полные эллиптические интегралы
верного н второго рода.

СТАДИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

12.25.	Целесообразно сначала проводить расчет на воздей-
ствие температуры, при этом сеть может рассматриваться как
невесомая. Затем проводится расчет на вертикальные нагрузки,
включающие собственный вес оболочки. Рекомендуется рас-,
сматривать снеговые нагрузки на половине покрытия, вызываю-
щие, как правило, более раннее (по сравнению с равномерно рас-
пределенной нагрузкой) исчерпание растягивающих усилий в
лентах.

Расчеты осуществляются за два приближения. По резуль-
татам первого приближения определяются начальные усилия
в покрытии, т.е. усилия предварительного напряжения (см.
пп. 12.19 и 12.20). Затем проводится повторный расчет.

12.26.	Для случая воздействия температуры на покры-
тие с эллиптическим или круглым планом принимаем q =
«0, AG = const, АН s const (рис. 12.8). Аппроксимирующие
функции перемещений можно принять те же, что и для стадии
предварительного напряжения - (12.11)-(12.13).

При изменении температуры несущих лент на Atx, стабили-
зирующих — на At у решение сводится к кубическому уравне-
нию относительно параметра прогиба сети [44]:
^УННЩ

^ггГТТТТПх

шинной

Рис. 12А. Нечетное распределение распоров для несущих и стабилизирую-
щих яент

а - кососимметричная нагрузка вдоль пролета стабилизирующих пент;
б — кососимметричная нагрузка вдоль пролета несущих лент; в — пол-
ная равномерно распределенная нагрузка; г - воздействие предваритель-
ного напряжениян температуры; 1- ДН(1 -х’/а’); 2- ДН(х/а) (1 -
- х’/а1): 3- аН(1 - х’/а‘)	4 - Н-; 5 - G-; б - 6G (1 - у1 /Ъ’);

7 - AG (1-у’/Ь’)»; g — AG (1 — у’/ь’>

Й(1 + ф+40+зЙ [1-аф + 2(1-я)$] +
+ 2£о[1 + <?ф + $(1 -о)2 + х[1 +
+ + 7)] ~ 7	+ * + 2«1+")1] -

-2у [w - аф- Е(а-1)(ь> +1)] =0,

(12.18)

где f0. а, £ - параметры, принятые в л. 12.Z4: \ =

«iES.
параметр предварительного наприжения; -у

9ayAtyba

10f’

a At аа

-А___£--- - параметры температурного воздействия.

“уЛ,уь’

Изменение распоров сети определим из зависимостей:

AGa2 _2[(1 + £) [Го (2 + £0) - 27и] - £ [to (2а - to)+ 2Т1]	‘

$Е«Х“	3(1 + «1 + 1/й]

АНЬ2~ [Ь.(2 + Ь)-2Тц]-(1+ W) [Го(2п-Го)^2т[]
fxE5y	3[1 +£(1 +1№)]

(12.19)

В случае, если требуется учесть изменение температуры
опорного контура, параметры температурного воздействия в
(12.18) и (12.19) следует принять в виде

= 9(°yAty~ akAtk)b2

<nxAtx - °kAtlPa2

(°yAty - akAtk)b2

где Oj,, Atfc — коэффициент линейного расширения материала контура
н средний по сечению перепад температуры.

При равных стрелах средних несущих и стабилизирующих
лент а = 1 (независимо от соотношения полуосей эллипса) напря-
женное состояние опорного контура близко к безызгибноКгу,
изменение усилий в лентах при температурном перепаде дости-
гает максимума, а вертикальные перемещения оболочки близки
к нулю. Отметим, что при более пологих стабилизирующих
лентах (a < I) перемещения оболочки от отрицательного пере-
пада температуры направлены вверх; вследствие этого снижа-
ются прогибы от воздействия вертикальной нагрузки.

12.27.	Для приближенного расчета ленточной оболочки с
эллиптическим опорным контуром на воздействие вертикаль-
ных нагрузок рекомендуется пользоваться аналитическими
зависимостями [40] применительно к расчету седловидных
сетевых покрытий той же формы в плане. Рассматриваются
три основных вида нагрузок: полная равномерно распределен-
ная по всему покрытию и две несимметричные, когда нагрузка
распределяется на половине покрытия вдоль пролета несущих
и стабилизирующих лент. Для расчета на любое сочетание из
полной и добавочной нагрузки на половине пролета нсполь-
эуется известный прием деления нагрузки на симметричную
и кососимметричную части. Сначала проводится расчет на сим-
метричную часть нагрузки. Результаты расчета — форма по-
верхности и усилия в лентах принимаются в качестве исходных
данных для расчета на кососимметричную часть нагрузки.

Аппроксимирующие функции вертикальных перемещений
оболочки принимаются следующими:

для случая полной равномерно распределенной нагрузки

w =	+ ± _fl;	(12.21)

< а b 1

для случая кососимметричной нагрузки вдоль пролета не-
сущих лент

w = W, (AL + ± -1);	(12.22)

а '“а Ь2 /

для случая кососимметричной нагрузки вдоль пролета ста-
билизирующих лент

—<12-23)

где w, — прогиб в центре покрытия; w3 и w, — прогибы в четверти про-
лета на загруженной половине покрытия.

Схемы распределения распоров приведены на рис. 12.8.

Прогибы оболочки определяются из следующих кубических
уравнений [40]:

для полной равномерно распределенной нагрузки

Й(1+ф + 4£)+ЗЙ[1-вф + 2(1-о)$] +

+ 2f. {1+вгф+(1-о)’$+х[1+$(1 + -^)]} =

= q»[l+f(l+ ±-)j,	(1224)

где = w,/fx — параметр прогиба; а, $ - параметры, принятые в

9(GC + Hfla3/t)3) а3

Ёл”-------------- ~ паРаметР предварительного

напряжения; g------------------К _ периметр изгибной жесткости

~	~	9qa*

опорного контура; q, —-------------------- параметр равномерно рас-

пределенной нагрузки;	X
для кососимметричной нагрузки вдоль пролета несущих
лент

[ 16 (1 + 8 ) + 8 0 + ф ) + 40 *] +

= <£(! + .£_)(! + £_),	(12-25)

8 ф

, [3<о.+ у°Ь+(Н0+||4)а’/Ь’1а

где f, - w,/f - параметр прогиба; х’ =---------------------

'хИх

16q,a4

параметр начального натяжения лент; q* =------- — параметр

S'fxF4

кососимметричной нагрузки, где Go, - распоры лент в состоянии
предварительного -напряжения; G^,,	- дополнительные распоры от

симметричной части нагрузки;

для кососимметричной нагрузки вдоль пролета стабилизи-
рующих лент

й[^(1+0ЧХ1+4г)+^Н +

+?4б-(1+о+х"(1+Ч1+-М =

= ф*(1+0(1+_^.	(12.26)

[(G. + | сЬ + 3 (Н. + 7- Hba’/^l а’
« I О	»	1

где J, = w,/f ; X =------------------

fx

Приращение распоров в лентах определим из зависимостей:
для равномерно распределенной нагрузки:

AGa2 = 5Ь[2 + Ь+2Е(1-» + Ь)]	у2

f^E8x	9[1 + £(1 + 1/ф)]	Ь2 ’’

ДНЬ2 _	5io[2g-fo-2E/fl(l-с+ {;,,)] , х2 х

"	9[1 +$(1 + 1/ф)]	(	у2/1
для нагрузки, кососимметричной вдоль пролета несущих
пент:

= 2Й Л-—h
f2ык 5(1+4/Ф)'- ь2' ’

АНЬ2 = _ Ч. [ (1 + 4W (2«|- - Ь	й] у

f2 Е8у	9(1 + ф/8) (1 + 4/Ф)

х (1 - ^);	(12.28)

для нагрузки, кососимметричной вдоль пролета стабили-
зирующих лент:

£Е8х	9(1 + 4)(1+4/8ф).

ДНЬ2 2ft , х2 .»
f2E8y 5(1+4) V а2'

► (12.29)

>

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМ ЕТРЫ ПОКРЫТИЯ
НА ОВАЛЬНОМ В ПЛАНЕ ОПОРНОМ КОНТУРЕ

12.28.	Технико-экономические показатели, в частности, рас-
ход материала на опорный контур, в наибольшей степени зави-
сят от принятой формы оболочки. Параметр с = fx/(fx + fy),
характеризующий соотношение стрелок средней несущей и ста-
билизирующей лент, рекомендуется назначать в интервале
0,53 < а < 0,62. В этом случае оболочку удается спроектировать
так, чтобы суммарные максимальные изгибающие моменты
в опорном контуре от воздействия температуры и предвари-
тельного напряжения были равны и обратны по знаку изгибаю-
щим моментам от сочетания воздействий предварительного
напряжения.

Параметр а целесообразно назначать близким к значению
0,53 в следующих случаях: для покрытий, форма которых
близка к кругу (а « Ь); для оболочки из алюминиевых лент;
при малых вертикальных нагрузках; при больших расчетных
перепадах температур.	_

Покрытия с более пологими несущими лентами (с < 0,5)
характеризуется тем, что изгибающие моменты, вертикаль-
ные перемещения оболочки от отдельных воздействий имеют
один знак. Такие покрытия требуют максимальных усилии
предварительного напряжения. При а > 0,7 значительны изги-
бающие моменты в контуре от сочетания предварительного
напряжения и темпера гуры.

12.29.	Параметр изгибной жесткости опорного контура для
расчетов покрытия в первом приближении на кратковремен-
ные нагрузки, а также в случае стального контура рекомендует-
ся назначать 40—50. Прв длительна действующих нагрузках
для железобетонного контура £ = 100... 150.

12.30.	Изменение параметра ф, характеризующего распре-
деление материала между двумя слоями лент, практически не
влияет на напряженно-деформированное состояние покрытия
[43] , поэтому для унификации целесообразно принимать равные
сечения несущих и стабилизирующих лент, т.е.‘ ф = 1.

ОБОЛОЧКИ ИЗ ПЕРЕПЛЕТЕННЫХ ЛЕНТ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ
ГАУССОВОЙ КРИВИЗНЫ

12.31.	Оболочки из переплетенных лент предназначены
преимущественно для покрытий общественных зданий проле-
том 30-50 м, имеющих форму плана в виде круга, овала или
прямоугольника (в последнем случае оболочка подкрепляется
диагональными вантами). По лентам укладываются пароизо-
ляция, плиточный утеплитель, стяжка и рулонный ковер. Стаби-
лизация осуществляется собственным весом покрытия [92].

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

12.32.	Несущая часть покрытия состоит из замкнутого опор-
него контура и пролетной конструкции, образованной перепле-
тением лент- Опорный контур может быть металлическим
или железобетонным (в монолитном или сборном вариантах).
Соединение лент с опорным контуром может осуществляться
выносйым на специальном фартуке и непосредственно на кон-
туре. При выносном креплении сечения контураи фартука анало-
гичны применяемым для сплошных мембран (рис. 12.9). Когда
крепление лент осуществляется непосредственно на контуре,
его сечение в металлическом варианте может быть принято в
виде , — образного профиля с креплением пент на полке
(рис. 12.9, а). В этом варианте отсутствует нижняя прижим-
ная полоса, что является преимуществом такого крепления,
однако здесь узел не центрирован и пояс испытывает дополни-
тельные силовые воздействия.
Рис* 12*9. Способы Крепления лент к опорному контуру и устройство
воронок

а — непосредственное крепление к контуру; б — выносное крепление при
железобетонном контуре; в — выносное крепление при металлическом
или железобетонном контура с жесткой арматурой; г — обрамление от-
верстий; 1 — фрикционный слой; 2 — высокопрочный болт; 3 — верхний
прижимной элемент; 4 — алюминиевые или стальные ленты; 5 — нижний
прижимной элемент; 6 — болтовой шарнир; 7 — анкеры; 8 — труба (фла-
нец)

12.33.	Пролетная конструкция образуется из пент шириной
1—1,5 м. Ленты переплетаются под углом 90°. Толщина пент в
общем случае определяется расчетом, но не должна быть менее
1 мм.

12.34.	Вода с поверхности покрытия отводится с помощью
внутреннего водоотвода. Обрамление отверстия в ленточных
оболочках осуществляется с помощью прижимных фланцев
(рис. 12.9, г). Водоотводные трубы и подвесной потолок реко-
мендуется прикреплять к специальным подвескам, которые про-
пускаются через плиточный утеплитель и имеют на конце прива
ренную пластину, передающую нагрузку на плиту утеплителя.
При необходимости устройства светового или аэрационного
фонаря в ленточной оболочке предусматривают отверстия,
обрамленные по аналогии с узлом, изображенном на рис-12.9, г.

12.35.	Монтаж пролетной конструкции рекомендуется осу-
ществлять в следующем порядке: рулоны лент одного направ-
ления раскатывают на всю длину параллельно друг другу с за-
зором между лентами не менее 20 мм, при этом контролиру-
ется одинаковый напуск концов лент на закладные детали для
крепления мембраны к контуру (рис. 12.10, п); ленты сворачи-
вают в рулоны до середины покрытия (рис. 12.10, в); рулоны
чере^ один раскатывают на ширину ленты и в образовавшем-
ся коридоре раскатывают ленту поперечного направления
(рис. 12.10, в); рулоны продольного направления раскатывают
через один на величину удвоенной ширины ленты и укладывают
вторую поперечную ленту (рис* 12.10, г). Поочередной раскат-
Рис. 12.10. Монтаж мембранных покрытий из переплетенных лент

кой лент в двух взаимно перпендикулярных направлениях мон-
тируют сначала первую, а затем вторую половины покрытия,
после чего ленты закрепляют на опорном контуре.

12.36.	Рулоны пент можно раскатывать на проектной отмет-
ке или внизу на спланированной поверхности. Первый способ
требует устройства строительных лесов по всей площади покры-
тия и поэтому может быть рекомендован для небольших про-
летов (до 36 м). При втором способе подъем оболочки на про-
ектную высоту может производиться тремя вариантами: в
опорном контуре оставляются отверстия для пропуска колонн,
на которые устанавливаются домкраты для подъема пролетной
конструкции вместе с опорным контуром; подъем покрытия
производится монтажными кранами или мачтами и затем под
опорный контур подводятся колонны; опорный контур мон-
тируется на проектной отметке, а собранная внизу пролетная
конструкция крапится к промежуточному опорному контуру,
рассчитанному только на монтажные нагрузки.

12.37.	Прв раскатке лент на плоскости стрела провиса обо-
лочки составляет около 1/60 пролёта. Для получения большей
стрелы провиса рекомендуется переплетенной системе зада-
вать определенную рыхлость установкой во время монтажа
в местах пересечения пент прокладок длиной, равной ширине
лбнт, и высотой, определяемой расчетом в зависимости от тре-
буемой стрелы провиса.

К осуществленным покрытиям из переплетенных алюми-
ниевых пент относятся покрытие над круглым в плане клубом-
столовой диаметром 30 м в интернате Переделкино (Москов-
ской обл.), спроектированное Моспроектом-3 и ЦНИИСК
им. В.А. Кучеренко, и овальное в плане покрытие над конфе-
ренц-залом размером 20x22 м в Киеве, разработанное при кон-
сультации ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и Укрниипроектсталь-
конструкции [98], а также круглое в плане покрытие диамет-
ром 60 м на трубобетонном опорном контуре в Щекино, разра-
ботанное Союзспортпроектом н ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.

РАСТЕТ ПОКРЫТИЯ

12.38.	Расчет оболочек из переплетенных лент производи»vn
с помощью аналитических формул (на предварительной стадии
проектирования) или численными методами с применением
ЭВМ (при рабочем проектировании). При расчете на ЭВМ реко-
мендуется оболочку из переплетенных лент аппроксимировать
стержневой ортогональной системой с шагом стержней, равным
однократной или удвоенной ширине лент. Далее расчет оболочки
ведется с учетом геометрической нелинейности с использова-
нием стандартных программ. Ниже излагается инженерный ме-
тод расчета оболочки.

12.39.	Расчет оболочки рекомендуется производить на дей-
ствие равномерно распределенной нагрузки по всей поверх-
ности покрытия. В этом случае усилия и перемещения в ее
элементах получаются наибольшими. Временную (снеговую)
нагрузку, расположенную на части (на половине) покрытия,
следует учитывать, когда значение временной нагрузки в 2 раза
и более превышает значение постоянной нагрузки. В этом случае
изгибающий момент в опорном контуре может оказаться наи-
большим. Сосредоточенная нагрузка от технологического обо-
рудования или подвесного потолка учитывается во всех случаях.

12.40.	С достаточной для практических расчетов точностью
можно считать, что в лентах оболочки возникают только нор-
мальные растягивающие усилия, действующие вдоль осей лент.
В опорном контуре возникают горизонтальные изгибающие
моменты и нормальные осевые сжимающие усилия. При диск-
ретном опирании опорного контура на стойки в нем возникают
также изгибающие моменты в вертикальной плоскости и кру-
тящие моменты [9].

12.41.	Для определения нормальных усилий в лентах про-
летная конструкция заменяется ортогональной стержневой
системой (рис. 12.11). Шаг стержней (Ь^ н bp принимается
равным одной или двум ширинам лент.

12.42.	Равномерно распределенная нагрузка на оболочку
приводится к вертикальной узловой Pn = (g + у)Ь^Ь-, где g
Рис. 12.11. Расчетные схемы пролетной конструкции и схемы горизон-
тальных усилий от нее на опорный контур

н v соответственно равномерно распределенная на 1 м2 по-
стоянная и временная нагрузки. При наличии односторонней
временной или сосредоточенной нагрузки значения узловых сил
Рп будут неодинаковыми во всех узлах стержневой системы.

12.43.	Следующим этапом расчета является распределе-
ние нагрузки Рд между пересекающимися в узлах стержнями
k-го и i-ro направлений. Распределение нагрузки производится
по формулам:

Рк = РпФ1/(1 + ф1);	(12.зо)
Pi = Рп/(1 + фо.

(12.31)

где Рк, Р| — часть узловой нагрузки, воспринимаемой соответственно
стержнями k-гон 1-го направлений.

Функция распределения нагрузки Ф1 определяется для
каждого узла из выражения

<*4 = —----------------------,

xk Ok ~ xk) EiAi

“.Vil — соответственно пролет стержней k-го и i-ro направлений;

У1 - расстояние от опорного контура вдоль стержней k-го и 1-го
направлений до рассматриваемого узла ортогональной сетки; Е^, Е*
и А., Aj - модули деформаций (упругости) и площади сечения стерж-
ней k-го и 1-го направлений.

(Учитывая, что Е^,	- Б-, Ар формула (1232) может

быть упрощена.)

12.44.	После распределения узловой нагрузки между пересе-
кающимися стержнями они рассматриваются как однопролетиые
гибкие нити (см. рис. 12.11, сечение 1-1) под действием сос-
редоточенных сил и Р.. Вертикальные составляющие опор-
ных реакций определяются как для обычных однопролетных
балок, а горизонтальные составляющие находятся из кубичес-
кого уравнения.

нз . 8,ik(i)Ak(i) 2

Hk(i) + “j Hk(i)
34(i)mk(i)

Dk(i)Ek(i)Ak(i)
^kCO^O)

(12.33)

ПК Dk(i) - характеристика нагрузки; Пвд =	™вд =

= ?i)k(i)^k(i)’ ^)k(i) - длина стержней k-го и i-ro направлений; f^.j -
стрела провиса стержней k-го и i-го направлений.

Значение стрелы провиса определяется из предположения,
что исходная форма нитей — квадратная парабола.

Площадь сечения стержней k-го и i-ro направлений нахо-
дится по выражению Акф яЬ1(к)гк(1)’ где *k(i) ~ толщина
лент, которая на этом этапе расчета может быть вычислена по
формуле
*k(i) "

0,585 (q + v)%(i)

(12.34)

где	принимаются для средней ленты.

Характеристика нагрузки при загружении каждого из
стержней k-го н i-ro направлений сосредоточенными силами
может быть вычислена по формулам:

°k " Vklk“2Vklbk

[рк1+ (Рк1 + Рк2^+

O’kl + рк2 + ••+ Pk(j-1))+ -1---— ] +

+ bk[pkl + (pkl+pk2) + -+<рк1+рк2 + “
х 4Ркр21

tpk(j-i)) + —-------Г

(12.35)

Ох“^А-^цЬх[ри + (р11+рй)*-
ipH ,

...1 (pu+pi2+-*Pi(j_l))+-!-r—] +

+ Ьх[рЬ + (рП + Р12)2+ ~+(pil+Pi2 + -

Здесь Vfcp Vy — одна нз вертикальных опорных реакций стерж-

ней k-го и i-ro направлений; j — количество узловых нагрузок
на рассматриваемый стержень; P^j, Р- — узловые нагрузки
соответственно на стержнях k-го и i-ro направлений, прило-

женные в местах их пересечений одного с другим и вычислен-
ные по формулам (12.30) н (12.31).

12.45.	При равномерно распределенной нагрузке точность
полученных значений оказывается достаточной для инженер-
ных расчетов. При неравномерной нагрузке полученные значения
следует уточнить. Для этого нужно повторить расчет, подставив
в формулы (12.30) и (12.31) вместо функции распределе-
ния Ф! уточненную функцию
Фг =Ф1(г/гк)2,	(12.37)

где Zj., Z* — вертикальные ординаты стержней к-го и i-ro направлений
в рассматриваемом узле ортогональной сетки.

Вертикальные ординаты z^ и z- стержней на первом и
последующих этапах расчета вычисляются по выражению

zk(i) =Mk(i)/Hk(i)i	(12.38)

где	— балочные изгибающие моменты в каждом узле сетки

и горизонтальные составляющие опорных реакций в рассматриваемых
стержнях.

Если отношение zJz^ имеет отклонение не более ±0,05
от единицы, то корректировку распределения нагрузки между
стержнями в данном узле ортогональной сетки можно не произ-
водить.

12,46.	После определения значений Hwj) уточняется тол-
щина лент

*k(i) = “7-----о----------- •	(12.39)

bi(k)Ry

При разнице значений, полученных по формуле (12.34)
и (12.39), более чем на 10% следует заново определить горизон-
тальные составляющие опорных реакций до, подставляя в
формулу (12.33) скорректированное значение площадей
А^. эд и характеристики нагрузки , проведя перед этим
новый этап уточнения функции Фд и распределения нагрузки
Рп в каждом узле между пересекающимися стержнями k-го и
i-ro направлений.

12.47.	При непрерывном опирании опорного контура в вер-
тикальном направлении его расчет производится на действие
только значений с использованием методов строительной
механики. Схемы горизонтальных усилий на опорный контур
(характер распределения значений	приведены на

рис. 12.11. При дискретном опирании опорного контура в вер-
тикальном направлении увдтываются также крутящие и верти-
кальные изгибающие моменты, определяемые как в много-
пролетной нераэрезной балке.

12.48.	Как уже отмечалось, в отличие от провисающих
покрытий из переплетенных лент на круглом и овальном планах
для покрытий на примоугольном (или любом многоугольном)
плане в конструкцию покрытия вводятся дополнительные под-
крепляющие элементы ц виде тросов или изгибно-жестких
нитей, которые закрепляются в углах опорного контура
(рис. 12.12). Такое решение вызвано стремлением снизить
изгибающие моменты в опорном контуре. Кроме того, оно
позволяет, не изменяя толщину лент, увеличить перекрывае-
мые пролеты.

12.49.	Расчетная схема такого покрытия может быть пред-
ставлена в виде шарнирно-стержневой системы с элементами
конечной жесткости, в том числе вантовыми, рассматриваемыми
как упругие гибкие нити [78].

На периом этапе приближенного расчета рекомендуется в
линейной постановке при действии равномерно распределен-
ной нагрузки определить усилия в. лентах мембраны, подкреп-
ляющих конструкциях и опорном контуре. По этим усилиям
проверяются принятые конструктивно поперечные сечения
основных элементов покрытия и выполняется второй этап рас-
чета — с помощью ЭВМ рассчитываются покрытия по Дефор-
мированной схеме на возможные сочетания нагрузок.

Для вычисления усилий в элементах покрытия необходимо
задаться формой его поверхности, которая для 1/4 части обо-
лочки между подкрепляющими элементами может быть пред-
ставлена в виде

-Г, О,3х 0,7k1 /0,Зх IJx1
‘'['-—"ГЧ—’Т-



(12.40)

где f - стрела провиса середины оболочки пра полном расчетном за-
гружении.

Усилия в лентах мембраны на рассматриваемом участке
покрытия (рис. 12.13, а) приближенно могут быть вычислены
по формулам:

.N =	;	(12.41)

х 6,85f

N=-S?-a,	(12.42)

у f

где q - интенсивность равномерно распределенной нагрузки, кН/м’;
f — стрела провиса середины оболочки, м; 1 — половина стороны опор-

ного контура; А =0,87 ~	- параметр, характеризующий изме-

нение усилий в лентах, параллельных сторож опорного контура.
Рис. 12.12. Конструктивное решение провисающего покрытия из пере-
плетенных лент на прямоугольном и многоугольном планах

1 — мембрана нз переплетенных лент; 2 — подкрепляющие элементы;

3 — опорный контур; 4 — стойки каркаса

Рис. 12.13. К расчету провисающего покрытия ня квадратном плане
а - форма поверхности провисающего покрытия из переплетенных
лент с подкреплением на квадратном плане; Nx, Ny - усилия в лентах
мембраны; Н — распор в подкрепляющих элементах; f - стрелка
провисания середины оболочки; б — расчетная схема подкрепляющих
нитей
12.50.	При определении усилий в гибких подкрепляющих
нитях можно воспользоваться формулой

Н = —------------(1 + ч),	(12.43)

ОТ

где qH — интенсивность вертикальной нагрузки (рис. 12.13, б), которая
на первом этапе расчета может быть вычислена либо чераз интенсив-
ность внешней равномерно распределенной на покрытии нагрузки,
либо через усилия в лентах Ny; 1и- 1/2 пролета нити; л — коэффи-
циент, определяющий положение максимальной ординаты эпюры нагруз-
ки (зависит от соотношения сторон покрытия); для квадратного в плане
покрытия т] может быть принят равным 0,8.

Значения мембранных сил NxNy и усилий в нитях Н опре-
деляют усилия в опорном контуре.

Для расчета покрытия по деформированной схеме на ЭВМ
рекомендуется принимать следующие предпосылки: ленты обо-
лочки и подкрепляющие элементы представляют собой упругие
стержни; силы трения в узлах пересечения надежно удержива-
ют ленты от взаимных сдвигов; нагрузка в виде сосредоточен-
ных сил приложена в узлах пересечения стержней.

Пример расчета. Исходные данные: диаметр круглого в плане по-
крытая из переплетенных лент — 30 м. Расчетные нагрузки от собствен-
ного веса покрытая (g) и от снега (v) 1 кН/ма. Материал лент — сплав
алюминия (Ry - 145 МПа и Е = 0,7-10’ МПа). Стрела провиса покрытая
в центре f —0,6 м. Ширина лент — 1м.

Согласно указаниям а 12.38 заменяем пролетную конструкцию
покрытая из переплетенных лент ортогональной стержневой системой,
в которой шаг стержней k-го и i-ro направлений = Ь- - 2 м. По

формуле = 2 у -- -	(гае п - номер стержня) вычис-

ляем пролеты стержней k-го и i-ro направлений, значения которых
приведены ня рис. 12.14.

Учитывая указания п. 12.39, расчет пролетной конструкции ведем ня
действие только равномерно распределенной нагрузки, расположенной
по всей поверхности покрытия. Указанную нагрузку в соответствии с
требованиями п. 12.42 приводим к вертикальной узловой Pn - (g +
+ v)bkbj = (1+!)2-2= 8кН.

Предварительная толщина лент согласно формуле (12.34) будет

0,585 (1+1) ЗО2

—-------5--------= 1,463 11) м 1,5 мм.

kW 8-ЮЭ0,6-145

Тогда площадь стержней k-го и 1-го направлений

Аад = Wk® = 21-510'3 = 3-‘0'3
Функцию распределения нагрузки «Л оЬределим для каждого узла
ортогональной сетки по выражению (12.32) *. Так, для узла 8.1:

I3 (30 - I)3 10.772

Ф1 = ------J--------------т—т = 0,129.

5.3853 (10.77 - 5,385) 3 30

Для других узлов результаты вычислений приведены в табл. 12.1.

Распределение нагрузки между пересекающимися стержнями
k-го и 1-го направлений определяем по формулам (12.30) и (12.31).
Для узла 8.1 значения нагрузок Рк и Р. соответственно равны:

8-0Д 29	8

Р. =-------------= 0.912 кН; Р- ==--------------- 7,088 кН.

k 1+0,129	1	1+0,129

Значения нз!рузок для других узлов приведены в табл. 12.2.

В дальнейшем стержни 1-8 рассматриваем независимо друг от
друга как однопролетные гибкие нити, загруженные нагрузками и
(рис. 12.14, б). Вертикальные составляющие опорных реакций
стержней определяем как для обыедых однопролетных балок, а го-
ризонтальные составляющие опорных реакций Н^(1) — по формуле
(12.33). Результаты вычислений приведены в табл. 12.3. Там же даны
значения характеристики нагрузки	вычисленные по формулам

(12.35) и (12.36), а также значения Гвд, Звд, 30вд, г1вд и твд.
Значения и вычислялись по формулам:

4f lda , ,т
гвд = jr [у - bk(i)<n - »];

W) = Vo^+8-v“-)’
4 W)

Для пояснения расчета в части определения характеристики нагруз-
ки Dk(i) и гоРизонгальных составляющих опорных реакций ниже
записаны выражения (12.35), (12.36) и (12.33) применительно к
стержню 8:

Dk(1) = 2,3602.10“‘ 10,770 -2-2,3<;10“э-2[0,976 + (0.976 + 0,928)+
+ (0,976 + 0.928 + 0,912) + (0,976 + 0,928 + 0,912 + 0,928) + 0,5 (0,976 +
+0,928 + 0,912 + 0,928 + 0,976)] 10“3 + 2 [0,9762 + (0,976 + 0,928)2 +
+ (0,976 + 0.928 + 0,912)2 + (0,976 + 0,928 + 0,912 + 0.928)2 +1/2(0,976 +
+ 0,928+0,912 + 0,928+0,976)2] 10“* = 59,985 10“* - 9,44(0,976 +
+1,904 + 2,816 + 3,744 + 2,36) 10“* + 2(0,9762 + 1.9042 + 2,8162 + 3,7442+
+ -|-4,722)10"* = 59,985 10“* - 111,392-10-* + 64,190-10“* = 12,783 х
х!0“* = 0.01Э-10-3 МН2-м;
Рис. 12.14. К примеру расчета покрытия и» переплетенных лент
а — расчетная схема покрытия; б - расчетная схема стержня

з ____________и1

И39,872-1.0003	*®

_ 0,013-10~3-0,7-103-3-10~3

2-10,7701,0003

Отсюда Нвд = 40-10"3 МН =40 кН.
N»			>1		
узла					Ф1
	м				
1.1	30,000	30,000	15,000	15,000	1,000
1.2	29,732	30,000	14,866	13,000	1,018
1.3	28,914	30,000	14,457	11,000	1,077
1.4	27,495	30,000	13,747	9,000	1,190
1.5	25,377	30,000	12,688	7,000	1,397
1.6	22,361	30,000	11,180	5,000	1,800
1.7	18,000	30.000	9.000	3,000	2,778
1.8	10,770	30,000	5,385	1,000	7,758
2-1	30,000	29,732	13,000	14,866	0,982
2.2	29,732	29,732	12,866	12,866	1,000
2.3	28,914	29,732	12,457	10,866	1,057
2.4	27,495	29,732	11,747	8,866	1,169
24	25,377	29,732	10,688	6.866	1,373
2.6	22,361	29,732	9,180	4,866	1,768
2.7	18,000	29,732	7,000	2,866	2,729
2.8	10,770	29,732	3,385	0,866	7.621
3.1	30,000	28,914	11,000	14,457	0,929
3.2	29,732	28,914	10,866	12,457	0,946
3.3	28,914	28,914	10,457	10,457	1,000
3.4	27,495	28,914	9,747	8,457	1,106
3.5	25,377	28,914	8,688	6,457	1,298
3.6	22,361	28,914	7,180	4,457	1,672
3.7	18,000	28,914	5,000	2,457	2,580
3.8	10,770	28,914	1,385	0,457	7,196
4.1	30,000	27,495	9,000	13,747	0,840
4.2	29,732	27,495	8,866	11,747	0,855
4.3	28,914	27,495	8,457	9,747	0.904
4.4	27,495	27,495	7,747	7,747	1,000
4.5	25,377	27,495	6,688	5,747	1,174
4.6	22,361	27,495	5,180	3,747	1,513
4.7	18,000	27,495	3,000	1,747	2,336
5-1	30,000	25,377	7,000	12,668	0,716
5.2	29,732	25,377	6,866	10,688	0,729
5.3	28,914	25,377	6,457	8,688	0,770
5.4	27,495	25,377	5,747	6,688	0,852
5.5	25,377	25,377	4,688	4,688	1,000
5.6	22,361	25,377	3,180	2,688	1,288
5.7	18,000	25,377	1,000	0,688	1,993
6.1	30,000	22,361	5,000	11,180	0,556
6.2	29,732	22,361	4,866	9,180	0,566
6.3	28,914	22,361	4,457	7,180	0,598
6.4	27,495	22,361	3,747	5,180	0,661
6.5	25,377	22,361	2,688	3,180	0,776
6.6	22,361	22,361	1,180	1,180	1,000
7.1	30,000	18,000	3,000	9,000	0,360
7.2	29,732	18,000	2.866	7,000	0,366
7.3	28,914	18,000	2,457	5,000	0,388
7.4	27,495	18,000	1,747	3,000	0,428
7.5	25,377	18,000	0,688	1,000	0,502
8.1	30.000	10,770	1,000	5,385	0.129
8.2	29,732	10,770	0,866	3,385	0,131
8.3	28.914	10,770	0,457	1,385	0,139
Таблица 12.2

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

3.1

3.2

3.3

3-4

3.5

3.6

3.7

3.8

4.1

4.2

4,036
4.148

4.348
4.664

5.144
5,884
7,088
3,964
4,000
4,112
4,312
4,628
5,108
5,856
7,072
3,852

3,888
4,000

4,200
4,520
5,004
5,764
7,024
3,652
3,688

3,964
3,852
3,652
3,336
2,856
2,116
0,912

4,036
4,000
3,88»
3,688
3,372
2,892
2,144
0,928

4,148
4,112
4,000
3,800
3,480
2,996
2,236
0,976

4,348
4,312

4.5

4.6

4.7

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

6.1

6.2

63

6.4

6.5

6.6

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

8.1

8.2

8.3

4,000
4,320

4,816
5,600
3,336
3,372
3,480
3,680
4,000
4,504
5,328
2,856
2,892
2,992
3,184
3,496
4,000
2,116
2,144
2,236
2,396
2,672
0,912
0,928
0,976

4,000
3,680
3,184
2,400
4,664
4,628
4,520
4,320
4,000
3,496
2,672
5,144
5,108
5,008
4,816
4,504
4,000
5,884
5,856
5,764
5,604
5,328
7,088
7,072

7,024

Примечание. Значения нагрузок Рк и Р} увеличены в 1000 раз.

По наибольшему из полученных значений и уточняем
толщину лент по формуле (12.39):	________

_ -/(284-Ю’3) + (37,312 10 3)

2-145	“

= 0,955-Ю’3 м Я! 1 мм.

С учетом указаний п. 12.33 окончательно принимаем толщину всех
лент = 1 мм. Принятая толщина лент отличается от толщины лент,
вычисленной ранее по формуле (12.34), более чем на 10% и, следователь-
но, необходимо заново определить приведенные в табл. 12.3 значения
горизонтальных составляющих опорных реакций Н^, подставляя в
формулу (12.33) скорректированное значение площадей

Авд = 2-1-Ю’3 = 2-10’3 м2.

Окончательные значения величин	приведены в табл. 12.3.
№	V, ,-ч,	Dk(i)’	гвд 1	М)	Wil			Hk(i). MH	
ня	МН	(МН2м)		L	м	-*		nk(i)	mk(i)	предваритель- | окончатель- ные	ныс	
I	37,312	11,703	0,600	30,000	30,096	50,000	1,003	284	258
2	37.070	11,157	0,589	29,732	29,825	50,479	1,003	280	255
3	36,326	9,552	0.557	28,914	29,000	51,910	1,003	270	245
4	28,050	7,201	0,504	27,495	27,569	54.554	1.003	252	228
5	26,032	4,696	0,429	25,377	25,435	59,154	1,002	224	204
6	17,992	2,285	0,333	22,361	22,401	67,150	1,002	190	168
7	10,506	0,630	0,216	18,000	18,021	83,333	1,001	140	120
8	2,360	0,013	0.077	10,770	10,774	139.870	1,000	40	36

Примечание. Значения V^.j, и D^q увеличены в 1000 раз.

В случае необходимости вертикальные ординаты z^ и z, стержней k-го и i-го направлений в каждом узле сетки находятся
по формуле (12.38). Для примера ниже определена вертикальная ордината для стержня 8 в узле 8.2:

2,36-10"’ 3,385 -0,976 10“э-2 п ,,о

z =----------------------------—------- = 0,168 м.

82	36-10"’

Для более сложной схемы загружения покрытия принцип симметрии, примененный в данном расчете, неприемлем. В
этом случае необходима сквозная нумерация всех узлов сетки и стержней k-Го и i-ro направлений, что увеличивает объем вы-
числений. Опорный кoHiyp покрытия рассчитывается в соответствии с требованиями п. 12-47-
Центральный

научно-исследовательский институт
строительных конструкций им. ВЛ. Кучеренко

Мембранные
конструкции
зданий
и сооружений

Справочное
пособие

В двух частях

4.2

Под общей редакцией

В.И. Трофимова и П.Г. Еремеева

Москва
Стройиздат
1990
УДК 624.074-415 (035.5)

Мембранные конструкции зданий и сооружении: Справ,
пособие: В 2 ч.: Ч. 2/Под общ. ред. В.И. Трофимова и
П.Г. Еремеева; ЦНИИ строительных конструкций нм.
В.А. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1990. - 198 с.: кл. -
ISBN 5-274-01730-4

В части 2 рдиъ1 сведения по проектированию пролетных конструк-
ций и" опорного контура мембранных конструкций, тонколистовых
несущих и ограждающих конструкций. Приведены способы прибли-
женных расчетов, в том числе с применением ЭВМ. Освещены вопро-
сы расчета и проектирования конструкций на сейсмические и огневые
воздействия, а также на динамические нагрузки.

Для инженерно-технических работников строительных н проект-
ных организаций.

Табл. 23, ил. 105, список лит.: всего 111 назв.

Печатается по ращению секции "Металлические конструкции”
научно-технического совета ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.

Редактор - Л. И. Круглова

Справочное издание

МЕМБРАННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

И СООРУЖЕНИЙ. Ч. 2

Брнхса В.П., Бунякин А.А., Гольденберг Л.И. и др.

Технический редактор Р.Я. Лаврентьева

Корректор ЛА. Егорова

Операторы Л К Марина, В. В. Провоторова

н/к

Подписано в печать 10.04.90 Формат 60x88 1/16 Бумага
офсетная	Печать офсетная	Усл. печ. л. 12,5

Усл. кр.-отг. 12,88 Уч. изд. л. 12,23 Тираж 5000 экз.
Изд. № ХХ-3463	Заказ № 2117	Цена 60 коп.

Заказное

Стройиздат. 101442 Москва, Каляевская. 23а

Московская типография № 9 НПО ’’Всесоюзная книжная палата”
Государственного комитета СССР по печати

109033, Москва, Волочаевская ул.. 40

3305000000 - 348

М --------------------Зак. изд.

047(01) - 90	_

© Центральный научно-нсследова-

ISBN 5-274-01730-4 (Ч. 2) тельский институт строительных кон-
ISBN 5-274-01306-6	струкций нм, В. А. Кучеренко, 1990.
ЧАСТЬ 2

Над справочным пособием работали:

п. 13, пп. 13.1 - 13.4 - канд. техн, наук О.А. Курбатов и ннж.
В.Л. Постников (ЛенЗНИИЭП), пп. 13.5' - 13.19 - д-р архитектуры
В.Г. Штолько (КиевЗНИИЭП), пп. 13.20-13.27 - канд. техн, наук
В.Б. Мнкулин и ннж. Шаталова Е.П. (ЦНИИСК);

п. 14. - д-р техн, наук В.И. Трофимов (ЦНИИСК), в том числе
пп. 14.3 - 14.5 - канд. техн, наук ИЛ. РужанскнЙ (ЦНИИпроектсталь-
констоукция), пп. 14.16 - 14.33 - канд. техн, наук В.Б. Мнкулин
(ЦНИИСК), канд. техн, наук Г.Г. Михайлов, ннж. Г.С. Платов,
ннж. Л.Ц Красненькова (ВИЛС), пп. 14.36-14.49 - канд. техн, наук
А.А. Бу ня кин (ЦНИИСК);

п. 15 - пн. 15.1 - 15.13 - канд. техн, наук А.Я. Прицкер (Укрнии-
проектстальконструкцня), пп. 15.14 — 15.22 - канд. техн, наук Л.Н. Лубо
н инж. В.Л. Постников (ЛенЗНИИЭП), пп. 15.23 - 15.30 - канд. техн,
наук Ю.М. Озановнч (Укрниипроектстальконструкция):

л. 16 - д-р техн, наук, проф. В.И. Трофимов, канд. техн, наук
Б.Е. Киселев н ннж. Л. Б. Кацнельсон (ЦНИИСК). При составлении
п. 16.14 использованы материалы канд. техн, наук Ф.Ф. Тамплона (УПИ);

п. 17 - канд. техн, наук И.Н. Лебедич. М.Л. Гринберг (Укрниипро-
ектстальконструкция);

п. 18 - д-р техн, наук, проф. В.И. Трофимов, в том числе пп. 18.1 —
18.16 - канд. техн, наук Б.Е. Киселев и инж. Л.Б. Кацнельсон, пп. 18.17 -
18.21 - канд. техн, наук Л.И. Гольденберг (ЦНИИСК), пп. 18.32 —
18.37 - канд. техн, наук В.И. Гордин (Гипроцветмет) ;

п. 19 - пн. 19.1 - 19.6, 19.43 - 19,47 - кандидаты техн, наук
Н.А. Попов, В.П. Брикса, пп. 19.7 - 19.32 - кавд, техн, наук Л.С. Ки-
лимник, 19.33 - 19,42, 19,48 - 19.50 - д-р техн, наук, проф. В.А. Иво-
внч, 19.51 - 19.60 - канд техн, наук В.Н. Сорокин (ЦНИИСК);

п. 20 - канд техн, наук Д.В. Ладыженский и ннж, И.В. Ромен с кий
(МакИСИ), в том числе пп. 20.37 - 20.44 - канд физ.-мат. наук
В.М. Картвелишвили (ЦНИИСК).

Прил. 1 - инж. Л.С. Розенберг (ЦНИИСК); прил. 2 - канд техн,
наук Л.И. Гольденберг (ЦНИИСК).
В части 1 были освещены следующие вопросы:

•	материалы, основные положения по изготовлению конструкций*
• основные рекомендации по конструированию:

•	основные положения по монтажу и ресчету конструкций;

•	висячие оболочки положительной гауссовой кривизны на круглом
и овальном планах;

•	мембранные оболочки нулевой гауссовой кривизны (цилиндрические);

•	мембранные оболочки отрицательной гауссовой кривизны;

•	шатровые оболочки на круглом плане;

•	первоначально плоские мембранные покрытия на круглом и оваль-
ном планах;

•	провисающие мембранные покрытия на плоском прямоугольном
контуре, в том числе для реконструируемых объектов

•	ленточные оболочки

13.	ДВУХПОЯСНЫЕ МЕМБРАННЫЕ ПОКРЫТИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

13.1.	К двухпоясным мембранным покрытиям относят-
ся комбинированные системы, у которых один или два пояса
пролетной конструкции выполнены в виде мембраны. Пояса
изаимообъединяются распорками нли решеткой, обеспечиваю-
щими нх совместную работу. Мембранные двухпбясные покры-
тия являются предварительно напряженными. Форма поверх-
ности мембран может быть выпуклой, вогнутой или при нали-
чии вантовой системы — плоской.

Двухпоясные системы рекомендуется использовать в ка-
честве покрытий зданий и сооружений промышленного, общест-
венного и сельскохозяйственного назначения пролетом 30—
200 м. В практике проектирования и строительства применя-
ются три типа двухпоясных систем: двояковыпуклые и шатро-
вые мембранные покрытия на круглом плане; комбинирован-
ные мембранно-вантовые покрытия; двухпоясные цилиндри-
ческие мембраны на прямоугольном плане.

ДВОЯКОВЫПУКЛЫЕ И ШАТРОВЫЕ
МЕМБРАННЫЕ ПОКРЫТИЯ
НА КРУГЛОМ ПЛАНЕ

13.2.	Двояковыпуклые мембранные покрытия на круглом
плане (рис. 13.1) состоят из двух тонколистовых поверхнос-
тей — поясов, объединенных распорками, центрального коль-
ца — барабана и плоского наружного опорного контура. Форма
покрытия принимается и виде поверхности вращения с очерта-
нием меридиана, близким к кубической параболе. Стрелу подъ-
ема верхнего пояса следует принимать fj = 1/30 диаметра, а
стрелу провиса нижнего пояса — f2 = 1/20 диаметра. Мембрана
выполняется нз радиально расположенных трапецеидальных
полотнищ.

В данной конструкции утеплитель может располагаться
как по наружной мембране, так н по внутренней. Покрытие
Ряс. 13.1. Двояковыпуклое двухпоясное мембранное
покрытие

1 — опорный контур; 2 — мембрана верхнего пояса;

3 — центральный барабан; 4 — стойки; 5 — мембрана
нижнего пояса; 6 — колонны; 7 — связи; 8 — траверсы;

9 — радиальные подкрепляющие элементы

рекомендуется собирать в такой последовательности. На мон-
тажную башню устанавливают центральный барабан, состоя-
щий нз нижнего и верхнего колец, соединенных стойками. За-
тем к ним попарно с помощью траверс присоединяются полот-
нища верхней и нижней мембран, соединенные стойками. Далее
производится предварительное натяжение, после чего отдельные
полотнища объединяются в единое мембранное покрытие.

13.3.	Двухпоясные шатровые предварительно напряженные
мембранные покрытия (рис. 13.2) в центральной части снаб-
жены трубчатой распоркой (при диаметре покрытия до 24 м)
или центральным барабаном. Форма поверхности нижнего и
верхнего поясов принимается одинаковой.

Очертание меридиана шатровой оболочки следует принимать
таким, чтобы меридиональные и кольцевые усилия в мембране
на стадии предварительного напряжения были равны одно
другому. Этим достигается максимальное включение мембраны
в работу в двух направлениях, надежная стабилизация покрытия
1

2

3

Ряс. 13.2. Шатровое двухпоясное мембранное покрытие
1 — мембрана; 2 — центральный барабан; 3 — опорный
контур; 4 — колонны; 5 - фартук; 6 - связи; 7 - ра-
диальные подкрепляющие элементы

н возможность выполнения мембраны постоянной толщины
вдоль радиуса покрытия. Предварительное натяжение покрытия
осуществляется домкратами с помощью раздвижной централь-
ной распорки, или барабана с телескопическими стойками.

Условие равенства радиальных усилий в мембране на стадии
предварительного напряжения без учета собственного веса по-
крытия имеет вид

P/2irR.sinaj = const,	(13.1)

где Р — усилие в центральной распорке (барабане) для предварительно-
го напряжения покрытия; Rp — радиус и угол наклона касательной
к меридиану поверхности покрытия в рассматриваемой точке.

При радиусе центрального кольца Ro н радиусе наружного
контура R ординату любой точки мембраны можно вычислить
по формуле

Hj = Ro In (Rj +	- Ro) + c.

(13.2)
Высота шатровой мембраны от центрального кольца до кон-
турного кольца

Н = Ro In (R + Jr2 - R?).	(13.3)

Длина меридиана этой кривой

lm = Vr2 - r5'-

В стадии предварительного напряжения радиальные н коль-
цевые усилия в мембране равны между собой

= N2 = P/2nR0.

(13.4)

Усилие в центральной распорке (барабане) для предвари-
тельного напряжения оболочки принимается равным полной
расчетной нагрузке на покрытие

Р = jrqR2.	(13.5)

При действии эксплуатационной нагрузки радиальные уси-
лия в мембране уменьшаются по квадратной зависимости от
центрального кольца к наружному контуру

NH = [Р-q(R? - RB) ]/27rRo-	(13.6)

13.4.	Геометрия поверхности покрытия выдерживается в
центральной зоне с помощью заранее изготовленного шатрового
фартука, а в периферийной зоне подтяжкой полотнищ мембраны
до определенной степени провисания. После навески всех полот-
нищ и их выверкн они свариваются одно с другим н произво-
дится предварительное натяжение покрытия.

Примером применения двухпоясиых шатровых мембран-
ных оболочек является покрытие ресторана, разработанного
институтом ЛенЗНИИЭП и построенного в 1982 г. в Выборге.
Диаметр покрытия 22,7 м с консольными свесами по 2,85 м.
Мембрана выполнена из 24 панелей заводского изготовления,
соединенных на монтаже болтами с последующей сваркой
внахлест мембранных полотнищ. Панели выполнены из сталь-
ного листа толщиной 2 мм, обрамленного гнутыми швелле-
рами. Опорный контур собирался из 16 сборных железобетон-
ных элементов. Центральный стальной барабан состоит нз двух
колец, отстоящих одно от другого на расстоянии 6,7 м, 12
стоек коробчатого сечения.

Институтом ЛенЗНИИЭП разработан альбом технических
решений двояковыпуклых и шатровых двухпоясных мембран-
ных покрытий диаметром 24,6 и 96 м для общественных зда-
ний на круглом плане.
КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕМБРАННО-ВАНТОВЫЕ ПОКРЫТИЯ

13.5.	Мем бранно-вантовое покрытие представляет собой
двухпоясную систему с плоским опорным контуром, несущей
нижней вантовой сетью, первоначально плоской тонколистовой
мембраной, образующей верхний пояс, и распорными стойками
между поясами. С помощью распорных стоек в системе созда-
ется предварительное стабилизирующее напряжение н мембра-
на приобретает выпуклую форму, обеспечивающую наружный
водоотвод (рис. 13.3). Стрелу провиса сети рекомендуется
принимать в праделах 1/15—1/25 длины пролета.

К достоинствам мембранно-вантовых покрытий относится:
максимальное использование высокой прочности стальных кана-
тов в несущей вантовой системе; возможность применения
конструкции без гидроизоляционного слоя (ковра), так как
предполагается изготовление мембраны нз тонколистовых
алюминиевых сплавов или рулонных стальных лент с повышен-
ными антикоррозионными свойствами; высокая степень ста-
билизации покрытия без дополнительного пригруза; естествен-
ный наружный водоотвод. Недостаток этих покрытий — необ-
ходимость проведения работ, связанных с установкой распор-
ных стоек н регулировкой усилий с нх помощью.

13.6.	Покрытия такого типа могут быть рекомендованы
для круглых и прямоугольных (с соотношением сторон не более
1:1,5) в плане зданий гражданского и промышленного назначе-
ний (универсамы, спортзалы, клубы, склады, гаражи и т.п.)
для перекрытия пролетов в диапазоне 50—200 м (для круглого
плана) и 50-120 м (для прямоугольного плана). Для вантовых
сетей как круглого, так и прямоугольного планов ракомендует-
ся применение стальных канатов [73].

Опорные контуры рационально выполнять из железобетон-
ных элементов в сборном илн сборно-монолитном вариантах.
Для покрытий прямоугольных в плане пролетом свыше 60 м
возможно применение для опорного контура трубобетона.

13.7.	Опорные контуры покрытий как на круглом, так н
на прямоугольном планах располагаются в горизонтальной плос-
кости, что позволяет унифицировать элементы контура и кар-
кас здания. Устойчивость контура в плоскости покрытия опре-
деляется совместной работой контура н мембраны, а нз плос-
кости покрытия — достаточно частым расположением опор.

13.8.	Опорный контур для круглого плана выполняется
в виде описанного равностороннего многоугольника. Опор-
ные стойки каркаса располагаются в углах. Сечение опорного
контура принимается в зависимости от шага опорных колонн
(обычно в пределах 6—12 м) и рассчитывается на суммарное
действие усилий от вантовой сети и мембраны для всех стадий
монтажа и эксплуатации.
Рис. 133. Комбинированное мембранно-вантовое покрытие

1 — опорный контур; 2 — мембрана; 3 — вантовая система;
4 — распорки

Для крепления мембраны используются закладные детали
опорного контура (рис. 13.4). Крепление вантовой сети к опор-
ному контуру осуществляется пропуском вант через каналы
в бортовых элементах. С внешней стороны контура ванты
закрепляются через анкерные концевики вилочного типа. Креп-
ление мембраны и вантовой сети в углах опорного контура
производится аналогично круглым в плане покрытиям.

13.9.	Для круглого в плане покрытия рекомендуется ван-
товая сеть с равносторонней треугольной ячейкой; такая сеть
по сравнению с ортогональной илн радиальной обеспечивает
более равномерное распределение усилий в элементах системы
и позволяет в большей степени ее унифицировать. Шаг вант
в этих сетях должен быть в пределах 1,5—4,5 м, а диаметр сталь-
ных канатов — 25-60 мм.
Ряс. 13.4. Конструктивное решение узлов комбвднро-
вакного мембранно-вантового покрытия

а — распорная стойка; б — крепление вантовой сети и
мембраны; 1 — резиновая морозостойкая прокладка;
2 — мембрана; 3 — оголовннк зонтичного типа; 4 -
стойка; 5 - ванты; 6 - опорный контур; 7 — накладки
(стальные); 8 - анкерные стаканы; 9 - тяга стальная;
10 — траверса

Дня прямоугольных в плане покрытий рекомендуется
вантовая сеть лучевой структуры, которая при креплении в
углах контура вызывает в нем только продольные усилия сжа-
тия. Конструкция узла пересечения вант должна обеспечивать
шарнирное примыкание распорных стоек и равномерную пере-
дачу усилий на канаты всех направлений с фиксацией крепле-
ния каждого каната в узле.
13.10.	Мембрана выполняется первоначально плоской.
Соединение листов в полотнища, а также соединение полотнищ
одно с другим осуществляется согласно пп. 2.4—2.6. Рекомен-
дации по утеплителям н кровле приводятся в пп. 3.55—3.63.

Распорные стойки следует выполнять из электросварных
труб по ГОСТ 10704-76* н устанавливать в узлах пересечения
вант. Верхние концы стоек снабжены опорными сферическими
оголовками нпи оголовками зонтичного типа, которые равно-
мерно распределяют давление стойки на мембрану. Диаметр
опорной части зонтичного оголовка должен быть не менее
1/10—1 /12 расстояния между стойками. Диаметр d сферического
оголовка при заданных усилиях в вертикальной стойке N н тол-
щине листа t определяется по формуле

d = N/nRytn,	(13.7)

где R - расчетное сопротивление материала мембраны; и ==

= V —------—-------------- коэффициент связи; е - относительное

v 1 +е (1 - и)

удлинение; v — коэффициент Пуассона.

Распорные стойки имеют винтовуй регулировку длины, а
предельные их размеры определяются как суммарные аппли-
каты соответствующих узловых точек вантовой сети и мембра-
ны на стадиях раздельного предварительного напряжения компо-
нентов системы.

13.11.	Сборка покрытия производится в следующем поряд-
ке: установка опорного контура; монтаж вантовой сети; мон-
таж мембраны.

Регулировка длины вант осуществляется набором вилочных
шайб, располагаемых между анкерными стаканами и опорными
шайбами на бортовых элементах. После закрепления вантовой
сети и мембраны на опорном контуре в узлах вантовой сети
устанавливаются распорные стойки, регулировкой длины кото-
рых в системе создается предварительное напряжение и дости-
гается гладкость поверхности мембраны.

Подъем основных конструкций покрытия на проектную
отметку может осуществляться башенными кранами. Монтаж
легких конструкций массой до 150 кг, а также регулировочные
и демонтажные работы могут выполняться с помощью рычаж-
ных автогидроподъемников -

13.12.	Рассматриваемая комбинированная система, вклю-
чающая в себя вантовую сеть, выпукло-вогнутую мембрану,
опорный контур рамного типа и шарнирно закрепленные распор-
ные стойки, является в статическом отношении весьма сложной
системой. Разнообразие ее составных элементов и характера
их работы на отдельных стадиях монтажа и эксплуатации пред-
определяют привлечение для расчета современных вычисли-
тельных средств и машинной техники.

Последовательность расчета системы определяется стадиями
ее монтажа, предварительным напряжением и эксплуатацией.
Вначале рассчитываются отдельные составные части, а затем
проверяются работоспособность н надежность всей системы в
целом.

13.13,	Учитывая геометрическую нелинейность работы мемб-
раны и ее упругого основания — вантовой сети, переход от од-
ного этапа расчета к следующему должен выполняться с учетом
деформированных состояний элементов системы.

1%комендуется такая последовательность расчета:

назначение усилий N предварительного напряжения в рас-
порных стойках;

определение усилий и геометрии вантовой сети, закреплен-
ной на опорном контуре конечной жесткости на стадии пред-
варительного напряжения;

определение напряженно-деформированного состояния
мембраны, закрепленной на контуре конечной жесткости, на
стадии предварительного напряжения;

расчет комбинированной предварительно напряженной сис-
темы на расчетную нагрузку в состоянии эксплуатации.

13.14.	Критерием для назначения усилий предварительного
напряжения в распорных стойках является условие, что напря-
жения в мембране на всех стадиях возведения покрытия и его
эксплуатации не превышают расчетных значении, принятых для
выбранного типа соединений листов. В первом приближении
усилия предварительного напряжения рекомендуется принимать
равными по интенсивности распределенной снеговой нагрузки.

13.15.	Усилия в элементах и геометрию вантовой сети на
стадии предварительного напряжения целесообразно определять
расчетом в обратном порядке — от загруженного эксплуата-
ционной нагрузкой состояния к состоянию свободного прови-
сания. В этом случае последовательность расчета такова:

определение равновесной геометрии сети под эксплуата-
ционной нагрузкой;

вычисление недеформированных длин вант и контроль
заданных для расчета параметров;

определение напряженно-деформированного состояния ван-
товой сети на стадии преднапряжения.

13.16.	Исходной информацией для определения равновес-
ной геометрии вантовой сети в состоянии эксплуатации явля-
ются координаты закрепленных узлов, сосредоточенная узловая
нагрузка и соответствующие ей усилия натяжения нитей.

При загружении конструкции усилия предварительного
напряжения в распорных стойках снижаются
№H = 4/NnH>	(13.8)

где ч ~ 0,4 ... 0,6 - коэффициент понижения.

В этом случае узловая нагрузка в состоянии эксплуатации
находится суммированием значений постоянной и временной
нагрузок, включая усилия предварительного напряжения.

Усилия натяжения в элементах вантовой сети назначаются
в пределах допустимых для них значений таким образом, чтобы
конечная геометрия сети соответствовала требованиям, изло-
женным в задании на проектирование. Равновесная геометрия
сети определяется решением системы уравнений статики, запи-
санных для каждого узла сети в трех проекциях.

13.17.	По координатам узлов равновесной сети и усилиям
в ее элементах с использованием заданного закона деформиро-
вания материала вант вычисляются длины вант в не деформиро-
ванном состоянии. Контроль полученных размеров состоит
в том, что недеформированная длина ванты должна быть больше
длины пролета (свободное провисание), либо, если длина нити
меньше длины пролета, усилие ее натяжения на контур должно
быть в допускаемых пределах. В противном случае меняются
исходные значения усилий натяжения элементов вантовой сети
н пересчитывается ее геометрия в равновесном состоянии.

13.18.	Вантовая сеть, геометрия которой на стадии эксп-
луатации определена, разгружается таким образом, что в
узлах остается вертикальная нагрузка, численно равная усилиям
предварительного напряжения в стойках.

Расчет вантовой сети по пп. 13.16—13.18 в первом прибли-
жении возможно вести на основе нормативных положений с
использованием аналитических зависимостей и замкнутых ре-
шений, опубликованных в литературе по вантовым конструк-
циям [14].

Окончательный (проверочный) расчет сети должен выпол-
няться на ЭВМ с использованием специализированных программ
н, в частности, рекомендуются программы Гамма-2 н РОСТ. Они
предназначены для расчета вантовых сетей совместно с борто-
выми конструкциями. В программе РОСТ предусмотрено также
определение равновесной геометрии вантовой сети под произ-
вольной нагрузкой-

13.19.	На стадии предварительного напряжения тонколисто-
вая мембрана рассматривается как безмоментная оболочка,
которая загружена сосредоточенными силами в местах установ-
ки распорных стоек, и воспринимает только растягивающие и
сдвигающие в срединной поверхности усилия.

При значительном количестве распорных стоек сосредото-
ченная вертикальная нагрузка на мембрану может быть заме-
нена эквивалентной по интенсивности равномерно распределен-
ной поперечной нагрузкой. Для предварительного определения
стрелы прогиба н напряжений в срединной поверхности круг-
лых, квадратных н прямоугольных мембран могут быть ис-
пользованы аналитические зависимости и решения, изложен-
ные в [92].

Для примера мембранно-вантовой системы может быть
представлено разработанное КиевЗНИИЭПом покрытие на квад-
ратном плане со сторонами 24x24 м, подкрепленное снизу
вантовой системой. Опорным контуром служат железобетон-
ные балки сечением 50x20 см, опирающиеся в углах на колонны.
Опорный контур имеет листовой фартук, к которому точечной
сваркой прикрепляется мембрана.

Полотнища мембраны свариваются в заводских условиях
из стальных лент марки 10ХНДП толщиной 1 мм и шириной
1,6 м. Между собой отдельные полотнища объединяются точеч-
ной сваркой. Снизу мембрана подкрепляется вантами, передаю-
щими усилия в углы опорного контура (см. рис. 13.4). В четы-
рех местах между вантами и мембраной предусматриваются
распорные стойки, раздвижкой которых достигается предвари-
тельное напряжение мембраны.

ДВУХПОЯСНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ОБОЛОЧКИ
НА ПРЯМОУГОЛЬНОМ ПЛАНЕ

13.20.	Покрытие представляет собой комбинированную
двухпоясиую систему с разомкнутым опорным контуром
(рис. 13.5). На рис. 13.5, а изображено цилиндрическое арочно-
мембранное покрытие, на рис. 13.5, б — сводчато-мембранное
покрытие. Нижним поясом в двух этих конструкциях является
провисающая мембрана, предварительно напрягаемая распор-
ками, н работающая совместно с верхними поясами. Арки и
своды опираются на распределительные балки, с которых
нагрузка передается на колонны.

В первой конструкции, разработанной в ЦНИИСК нм.
В.В. Кучеренко, мембрана выполняет также функции кровель-
ного ограждения; по ней могут быть уложены теплогидронзо-
ляционные слои [94]. Во второй конструкции, разработанной
в ЛенЗНИИЭП, своды выполняют, ограждающие функции и
образуют чердачное помещение; мембрана сверху утепляется
и выполняет функции утепленного потолка.

13.21.	Стабилизация покрытия обеспечивается предваритель-
ным напряжением мембранной оболочки раздвижкой верти-
кальных стоек, упирающихся в арку, и элементов подкрепле-
ния мембраны. После предварительного напряжения первона-
чально цилиндрическая мембрана получает выгиб вдоль обра-
зующей и покрытие приобретает форму поверхности слабо
выраженной отрицательной гауссовой кривизны.

Предварительное напряжение назначается расчетом с уче-
том массы временной нагрузки н возможных потерь от релак-
Рис. 13S. Двухпоясиые цилиндрические оболочки на прямоугольном
плане

а — сводчато-мембранное покрытие; б — арочно-мембранное покрытие;

1 — стойки; 2 — сводчатые элементы; 3 — опорный контур; 4 - мембра-
на; 5 - подкрепляющий элемент; 6 — распорка

сации, климатических температурных воздействий и прочих
факторов.

13.22.	Мембрана выполняется из прямоугольных рулонных
стальных полотнищ полной заводской готовности. Соединение
полотнищ одного с другим предусматривается на сварке (в
том числе точечной) или высокопрочными болтами. Мембрана
крепится к фартукам, выпущенным нз контурных балок.

Временные подкрепления пролетной конструкции пред-
назначены для монтажа мембраны, ее усиления при стабилизации
предварительным напряжением и т.п. Подкрепляющие элементы
располагаются вдоль пролета мембраны и имеют очертание,
соответствующее квадратной параболе

У = «м

(13.9)

где f м — стрела провиса мембраны; L — пролет покрытия.

Элементы подкрепления могут быть выполнены из прокат-
ных или сварных профилей, стальных полос. Подкрепляющие
элементы следует включать в работу пролетной конструкции
при расчетах на стадиях предварительного напряжения и эксп-
луатации.

13.23.	Пологие арки, служащие одновременно для восприня-
тая распора и стабилизации мембранной оболочки, работают
на сжатие с изгибом. Благодаря соединению арок с мембра-
ной вертикальными стойками уменьшаются изгибающие момен-
ты в арках, повышается их устойчивость, а также снижается рас-
пор, передаваемый с мембраны на арку. Арки следует проекти-
ровать параболического очертания со стрелой подъема ffl, опре-
деляемой расчетом из условия равенства изгибающего момента,
возникающего в арке от собственного веса, изгибающему мо-
менту, вызываемому распором от мембраны.

Шаг арок устанавливается на основании технико-экономи-
ческого обоснования с учетом условий предварительного напря-
жения мембраны и должен быть увязан с шагом колонн. Устой-
чивость арок из плоскости обеспечивается системой связей.

13.24.	Вертикальные стойки, соединяющие арки с под-
крепляющими мембрану элементами, работают как внецентрен-
но или центрально-сжатые элементы в зависимости от их соеди-
нения с аркой и мембраной (жесткое или шарнирное). Шаг
вертикальных стоек, принимаемый в пределах 1/10—1/20 про-
лета, рекомендуется назначать из условия обеспечения наиболее
равномерного распределения прогибов и напряжений в мембра-
не и подкрепляющих ее элементах при предварительном напря-
жении мембранной оболочки путем раздвижки вертикальных
стоек.

Контурные балки следует проектировать из сборного или
сборно-монолитного железобетона прямоугольного сечения и
располагать их горизонтально или наклонно под углом, равным
наклону касательной к поверхности мембранной оболочки в
месте присоединения к контуру. При соответствующем обосно-
вании в некоторых случаях можно выполнять контурные балки
сварного коробчатого сечения нэ металлопроката. В качестве
материала возможно применение трубобетона.

Расчетный пролет контурных балок принимается равным:
в горизонтальной плоскости — шагу арок-распорок (или мак-
симальному расстоянию между ними), в вертикальной плос-
кости — шагу колонн.

13.25.	Общая устойчивость сооружения с покрытием в виде
двухпоясной цилиндрвческой оболочки обеспечивается систе-
мой связей, устанавливаемых между колоннами и по аркам,
а также изгибной жесткостью колонн, защемленных в фунда-
менте.

13.26.	Покрытие монтируется на проектной отметке в сле-
дующем порядке. Собирается каркас здания, включающий
колонны, связи и опорный контур. Далее производится монтаж
арок. При сравнительно небольших пролетах порядка 30-40 м
арки могут быть собраны на земле и подняты на проектную
262
отметку в собранном виде. При значительных пролетах целе-
сообразно монтировать арки с использованием временных про-
межуточных опор, для чего должно быть предусмотрено соот-
ветствующее членение арок. Затем к опорному контуру при-
соединяются подкрепляющие элементы пролетной части покры-
тия, по которым раскатывается мембрана, предварительно
укрупненная по ширине до необходимых размеров, и длиной,
соответствующей пролету здания.

Раскатку рулонов мембраны, намотанных на специальные
барабаны, целесообразно производить лебедками, при этом ба-
рабан может находиться как на земле, так и на опорном конту-
ре. Рулоны мембраны посредством болтовых соединений или
сварки соединяются с опорным контуром и между собой, причем
стыковка рулонов осуществляется на подкрепляющих элемен-
тах. Между арками и подкрепляющими элементами устанавли-
ваются вертикальные стойки, раздвижкой которьтх мембране
задается предварительное напряжение.

Для примера приведем мембранно-сводчатое покрытие
лабораторного корпуса ВНИИГ им. Веденеева, разработанного
ЛенЗНИИЭП. Здание размером в плане 69,7x158 м перекрыто
двухпоясной системой, верхним поясом которой служат свопы,
выполненные из стального листа толщиной 4 мм.

С целью придания тонкому листу необходимой жесткости
поперечное сечение свода высотой около 1,2 м н шириной 3 м
имеет складчатую форму с продольными выштамповками и
отбортовками, обеспечивающими местную устойчивость листа.
Элементы свода крепятся один с другим фланцевыми соеди-
нениями. Весь свод верхнего пояса собирается из элементов
двух типоразмеров — рядового и опорного. Опорные элементы
имеют переменную высоту, ’’распластываясь” над колонными в
горизонтальную контурную балку. К этой горизонтальной балке
крепятся анкера нижнего мембранного пояса. Верхний пояс
выполнен нз стали марки ВСтЗпс.

Для нижнего пояса, служащего одновременно подвесным
потолком, использовались листы алюминиевого сплава марки
АМг21/2Н толщиной 3,5 мм, поступающие на строительную
площадку в рулонном виде. Рулоны шириной 1,5 м уклады-
вались с нахлестом один на другой и соединялись оцинкован-
ными болтами.

В опорном узле конструкции передача усилий от мембраны
на верхний свод осуществлена через стальные стержневые анке-
ра, приваренные к обжимным швеллерам. Передача сосредо-
точенных усилий от вертикальных трубчатых стоек на тонкую
алюминиевую мембрану обеспечивалась распределительными
балками.

Монтаж покрытия осуществлялся надвижкой блоков со
сборочного стенда в проектное положение по подстропильным
балками производился постепенно по мере наращивания блоков
до размеров температурного блока. На сборочном стенде, орга-
низованном в торце здания, выполнялись операции по раскатке
алюминиевых листов, установке трубчатых стоек, блоков сталь-
ного свода, их соединение и предварительное натяжение. Исполь-
зование предварительного натяжения позволяло немного отор-
вать собранный блок со сборочного стенда для дальнейшей его
передвижки. По окончании сборки шестиметрового блока он
смещался лебедками со стенда и на его месте начиналась сбор-
ка следующего блока, стыкуемого с ранее собранным.

13.27.	В предварительных расчетах рекомендуется исполь-
зовать приближенные формулы, позволяющие определять уси-
лия н перемещения в основных элементах конструкции покры-
тия, подбирать их сечения и выполнять сравнение различных
вариантов конструктивного решения. Расчеты, служащие для
обоснования рабочих чертежей, следует выполнять численными
методами на ЭВМ. Расчеты на ЭВМ позволяют учесть различные
виды загружения покрытия, включая воздействия предвари-
тельного напряжения, температуры, давления ветра, конструк-
тивные особенности оболочек (наличие ребер, сопряжение кои-
тура с колоннами и тл.), а также продольную, изгибную и кру-
тильную жесткости опорного контура.

Приближенный расчет системы может быть выполнен по ме-
тодике, в основу которой положено решение задачи о равнове-
сии сжато-изогнутого стержня, подкрепленного гибкой нитью
[15].

Мембранно-арочная конструкция представляется в виде
арки, соединенной жесткими распорками с мембраной, аппрок-
симируемой гибкой нитью. Прн этом очертание поясов соответ-
ствует геометрии квадратной параболы (рис. 13.6). Расчет
необходимо производить в две стадии — предварительного на-
пряжения и воздействия нагрузки.

В стадии предварительного напряжения мембрана подби-
рается из условия недопущения кинематических перемещений
от неравновесных или отрицательных нагрузок. Из расчета
висячей системы на указанные воздействия по формулам для
гибкой нити находится требуемый распор Но, а затем рассчи-
тывается арочная система, подкрепленная гибкой нитью. При
этом смещение △ опор арки или свода в горизонтальной плос-
кости определяется формулой

А = GfA	(13.10)

15

_ Н0(Г! + г2)

где G —------------------; Ej.Ii — модуль упругости и момент инер-

Ei I,

цин сечения арки (свода). Остальные обозначения приняты согласно
рнс. 13.6.
.1

Рис. 13.6. Расчетная схема двухпоясной цилиндрической оболочки
1 — верхний пояс; 2 — нижний пояс

Уравнение перемещений для арки

w'=  где q* = 8H0(f1 + f,)/l2; 4 = x/l  5 q*l“  для случая X -1/2, Wi			---— .  J ОЧ	11  Уравнение изгибающих моментов  М =	(t* _£)  для х = 1/2, М = q*l2/8.  Прогиб w2 мембраны определяется формулой	(13.11)  (13.12)  (13.13)  (13.14)
W2 = 7^-	+ л) «’-2Г + °'  16f2 ХЕ2А2 у	(13.15)

где Е2А2 - модуль упругости материала и площадь сечения мембраны
между арками (А2 ~ bi ); b - шаг арок

151 , H„1	ч  при х= 1/2, w2 =	(	+ Л).  гвбСАЕгА,	/	(13.16)

Значение раздвижки стоек 5 определяется формулой

8 = (wi + W2)(£'-2f3 + ?)	(13.17)
Отметим, что предельное значение раздвижки стоек опре-
деляется нз условия

6 < 0,05 (fj + f2).	(13.18)

При воздействии на мембрану равномерно распределенной
нагрузки ее прогиб н усилия распора находятся как для гиб-
кой нити.

Распор, вертикальные перемещения и значения изгибаю-
щих моментов в арках рекомендуется определять по следую-
щим формулам:

распор

,	nk

АН = (ql2 - 8GE1IJ---------,

(fi +f2) 15

15	AIA2(f1 + f2)2

где п =-----------; k = ----------------.

15+8k	Ii(A, +А2)

Вертикальные перемещения
=

Изгибающие моменты

м = - 2- (ql? -8GE.1!) n(V -£).

(13.19)

(13.20)

(13.21)

Для случая трапециевидной нагрузки, когда на одном кон-
це арки ордината qj, а на противоположном (qj + q2) распор,
перемещения н значение изгибающих моментов рекоменду-
ется вычислять по следующим формулам:

распор

АН = (q,1? + —2--------8GE,I)-----—-------;	(13.22)

2	15(f! +f2)

Перемещения в вертикальной плоскости

W2 =	----си?) (е* -Ч3 + О

3	'

-----3?----[5п (Г - 2{’ + 9 - (3$5 - 10f3 + 7f) ]
360Е, I,

„ e	C

Изгибающие моменты
М =-----— 1п(Ч1г2 - SGE,Ii)(f -|) -

2 I

- [n«J-9-«’-»]].	(13.24)

Следует учитывать, что полный распор в арке при воздей-
ствии нагрузки находится из выражения: Н ~ Но + АН.

14.	БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ БЛОКИ ПОКРЫТИЙ
С МЕМБРАННЫМИ ОБШИВКАМИ,

МЕМБРАННЫЕ КРОВЛИ И ПОДВЕСНЫЕ ПОТОЛКИ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

14.1.	Блок покрытия с мембранными обшивками пред-
ставляет собой предварительно напряженную мембранно-стерж-
невую конструкцию, предназначенную для перекрытия зданий
или сооружений, без промежуточных опор, совмещающую
несущие и ограждающие функции. Предварительно напряжен-
ная мембрана работает совместно со стержневым каркасом,
способствуя существенному снижению массы последнего.

Эти конструкции рекомендуется применять в покрытиях
зданий и сооружений общественного н промышленного назна-
чений пролетом 30—120 м. Форма плана блока определяется
схемой членения покрытия на монтажные элементы и может
быть прямоугольной, треугольной или трапециевидной. Блоки
могут опираться как по концам, так н иметь консольные свесы.
В зависимости от архитектурно-эксплуатационных требований
с применением блоков возможно выполнять либо сплошные
покрытия, либо покрытая, в которых между отдельными бло-
ками устраиваются разрывы для размещения светоаэрацион-
ных фонарей.

14.2.	Мембранные кровли н подвесные лотолкн выполня-
ются из большеразмерных полотнищ, доставляемых на строи-
тельную площадку в рулонах. Ширина рулона принимается
равной шагу ферм, а длина — пролету здания. Мембраны рабо-
тают совместно с поясами ферм, при этом существенно раз-
гружают (мембранные потолкн) нижние пояса ферм.

БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ БЛОКИ ПОКРЫТИЙ
С МЕМБРАННЫМИ ОБШИВКАМИ

КОНСТРУИРОВАНИЕ, ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА

БЛОКОВ ПОКРЫТИЯ

14.3^	Блок покрытия состоит нз пространственного стерж-
невого каркаса н мембранных обшивок.

Каркас образуется продольными фермами, системой по-
перечных элементов (прогонов), связывающих как верхние,
так и нижние пояса ферм, и вертикальных стержневых диаф-
рагм. Мембранные обшивки, располагаемые сверху и снизу
пространственного каркаса, участвуют в статической работе
блока и служат ограждением.

Верхняя обшивка, расположенная в зоне сжатого верхнего
пояса, выполняется предварительно напряженной н служит кров-
лей. Нижняя обшивка выполняет функции подвесного потолка,
при этом для более полного включения в работу блока, а также
для выравнивания поверхности этой обшивке следует также
задавать предварительное напряжение. В зданиях без подвесных
потолков нижняя обшивка блоков может отсутствовать. В ка-
честве материалов для изготовления блоков рекомендуется ис-
пользовать сталь и алюминий.

14.4.	Конфигурацию блоков, определяемую продольными
фермами, следует назначать из условий равнопрочное™ кон-
струкции по 1 и II предельным состояниям н рациональности
использования материала. Высоту блока покрытия в коньке
в случае изготовления его из стали рекомендуется назначать
в пределах 1/10—1/20 пролета, а для алюминиевых блоков
1/10-1/15 пролета.

Ширина блока покрытия ограничивается размерами провоз-
ного габарита и зависит от шага колонн каркаса здания. В слу-
чае сборки блока с предварительным напряжением обшивок
непосредственно на строительной площадке ширина ограничи-
вается 6 м. Это ограничение налагается условиями равномер-
ности включения обшивок в общую работу блока. При изготов-
лении из предварительно напряженных панелей ширина блоков
ограничивается размерами провозного габарита - 3,8 м. Шири-
ну монтажного элемента можно увеличить введением в состав
каркаса блока промежуточных продольных ферм.

14.5.	Предварительное напряжение мембранных обшивок
может осуществляться двумя способами — изгибным и линей-
ным. При линейном способе полностью собирается весь каркас
блока с нижней обшивкой, после чего осуществляется пред-
варительное напряжение только верхней обшивки путем натя-
жения ее домкратами илн поворотом натяжной рамы, что осу-
ществляется в условиях строительной площадки. Нижней
обшивке задается небольшое предварительное напряжение толь-
ко для выравнивания листа. Этим способом можно преднапря-
гать также отдельные панели в заводских условиях [69]. При
изгибиом способе конструкция собирается из предварительно
напряженных панелей, изготовляемых в заводских условиях
и соединяемых между собой решеткой. Предварительное
напряжение обшивкам панелей задается выгибом каркаса,
приваркой к нему листа и последующего спрямления панели
(методом тетивы) [66].
БЛОКИ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННЫХ ПАНЕЛЕЙ

14.6.	Блоки собираются из пространственных элементов
(рис. 14.1, at б), представляющих собой панели, объединенные
вертикальными связями, длина которых ограничивается раз-
мерами провозного габарита.

Возможны два варианта конструктивных решений блоков
покрытий. Если применение панелей в обоих поясах ферм
оправдано расчетом или технологическими требованиями (на-
пример, необходим технический этаж в межфермеииом про-
странстве), решетка продольных несущих ферм и поперечных
связевых ферм может выполняться россыпью поэлементно.

Если применение панелей для нижних поясов ферм не
оправдано, продольные несущие фермы и поперечные св язе-
вые фермы выполняются на заводе размерами, соответствую-
щими провозному габариту. При этом панели включаются в
работу в составе верхних поясов ферм.

Заводскими отправочными марками конструкции блока
покрытия являются (см. рис. 14.1, б) 

предварительно напряженные панели верхнего и нижнего
поясов;

элементы решетки продольных ферм россыпью пибо эле-
менты продольных ферм провозного габарита;

элементы вертикальных поперечных связей россыпью
либо в виде ферм;

монтажные стыковые накладки продольных элементов
каркаса панелей;

монтажные стыковые накладки продольных и поперечных
стыков обшивки панелей, которые выполняются в виде узких
полосовых нащельников.

Монтажные вертикальные поперечные связи следует уста-
навливать не менее одной на каждый блок-панель.

14.7.	Решетка продольных несущих ферм, выполненная
россыпью (поэлементно), конструируется крестового типа нз
одиночных уголков. При укрупнительной сборке решетки двух
соседних блоков объединяются через прокладки, и в рабочем
состоянии решетка продольных ферм получает крестовое очер-
тание.

Крепление элементов решетки может осуществляться как
непосредственно к продольным элементам каркаса верхних
и ннжних панелей блоков (бе сфасо ночное решение),так и через
фасонки. В тех случаях, когда усилия в элементах решетки
продольных ферм невелики и применение полной крестовой
решетки не оправдано расчетом, необходимо выполнять решет-
ку для каждого из монтажных блоков треугольного очертания.

14.8.	При конструировании панелей рекомендуется (см.
рис. 14.1, б) 
Рис. 14.1. Блок покрытия из предварительно напряженных панелей
а — блок в сборе; б — панель покрытия; в — узел сопряжения смежных
блоков; 1 — предварительно напряженные панели; 2 — стыковые налад-
ки обшивки; 3 - вертикальные связи; 4 - элементы решетки; 5 - сты-
ковые элементы продольных каркасов; 6 - торцевые элементы; 7 -
продольные элементы каркаса; 8 — поперечные элементы каркаса;
9 — раскосы и стойки торцевых элементов; 10 — обшивка
продольные элементы каркаса панелей выполнять из прокат-
ных уголков, поперечные элементы каркаса панелей — из гну-
тых швеллеров, а торцевые элементы — в виде фермочек с рас-
косами и стойками из уголков;

поперечные элементы соединяются с продольными элемен-
тами шагом а = 1 ... 2 м и выполняют роль прогонов, восприни-
мающих местную нагрузку от кровельного покрытия и снега;

торцевые элементы служат для передачи на продольные эле-
менты усилий, создаваемых в процессе натяжения обшивки. В
период эксплуатации они воспринимают неуравновешенные
цепные силы, возникающие при работе обшивки как мембраны
на местные нагрузки.

Торцевые элементы могут выполняться как в виде фермо-
чек (см. рис. 14.1, б) с раскосами и стойками, так в виде сплош-
ного балочного элемента. Конструкция торцевого элемента за-
висит, главным образом, от способа натяжения обшивки и от
требуемой силы натяжения. Поперечные элементы и торцевые
крепятся между продольными элементами заподлицо с верх-
ними полками последних так, чтобы образовалась ровная по-
верхность, по которой в дальнейшем укладывается обшивка.
Все сварные швы, выступающие над этой поверхностью, зачи-
щаются.

14.9.	Тонколистовая обшивка панелей выполняется в соот-
ветствии с п. 2.6. Рекомендуемые толщины обшивки составляют
1 —2 мм. Применение обшивки толщиной свыше 2 мм возможно
лишь при специальном обосновании.

14.10.	При применении продольных ферм заводского изго-
товления, а также полной крестовой решетки для продольных
ферм каждого из монтажных блоков продольные элементы
каркаса панелей должны быть развернуты обушками внутрь
блока (или панели) (см. рим. 14.1). При использовании тре-
угольной решетки с последующим объединением ее в кресто-
вую в процессе укрупнительной сборки продольные элементы
каркаса панелей должны быть развернуты обушками извне
блока (или панели) (рис. 14.1,в).

14.11.	Натяжение обшивки линейным способом произво-
дится внешними силами до расчетного значения предваритель-
ного напряжения, после чего обшивка полностью прикреп-
ляется к каркасу. При этом возможны два варианта:
рис. 14.2, д, б;

обшивка укладывается иа каркас и прикрепляется к одному
из торцевых элементов каркаса; второй свободный край обшив-
ки закрепляется в силовом захвате. Между захватом и торцом
паиели размещаются натяжные домкраты (рис. 14.2,д). Причем
в процессе натяжения обшивки на каркас панели передаются
сжимающие усилия;

домкратная система располагается вне паиели и имеет
свои автономные упоры. Обшивка свободно укладывается на
каркас и обоими концами закрепляется в захватах домкратной
системы, один из которых выполняется неподвижным (рис.
14.2, б). При вытяжке обшивки усилия от домкратов воспри-
нимаются упорами; на каркас панели сжимающие усилия пере-
даются только после, полного прикрепления обшивки и осво-
бождения ее от захватов.

14.12.	При натяжении обшивки на каркас панели изгиб-
ным способом [по методу ’’титивы” (рис. 14.2, в)] плоский
каркас панели упруго выгибается на стенде до расчетного ради-
уса г (II). Затем мембрана раскладывается над каркасом на
временных прокладках, которые образуют горизонтальную
плоскость в уровне торцов каркаса, и прикрепляется к торце-
вым элементам каркаса с двух сторон, после чего накладки
удаляются (III). Каркас освобождается от закреплений и под
действием внутренних упругих сил распрямляется, вытягивая
обшивку (1У), после чего последняя прикрепляется к про-
дольным и поперечным элементам каркаса (У).

14.13.	Во время натяжения следует проводить конструк-
тивную вытяжку обшивки для выправления ее начальных не-
совершенств. Для этого горизонтально уложенная на подклад-
ках обшивка прикрепляется к одному из торцевых элементов
каркаса, а с другого торца вытягивается с помощью струбцин
или легких домкратов. После вытяжки свободный кран обшив-
ки прикрепляется ко второму торцевому элементу каркаса
панели.

14.14.	Монтаж блоков покрытия с применением предвари-
тельно напряженных панелей рекомендуется производить в
следующем порядке.

На первом этапе из панелей и элементов продольных и по-
перечных вертикальных ферм собирается пространственный
блок-панель проектной высоты и конфигурации с габаритами в
Рис. 14.2. Способы предвари-
тельного натяжения обшивки
шмелей
а - линейный способ с натя-
жением обшивки на каркас;
б - то же, на упоры; в - из-
гибный способ (этапы пред-
варительного напряжения);
1 — захваты; 2 — обшивка;
3 — крепление обшивки;
4 — каркас; 5 — домкраты;

6 - упор

плане, соответствующими габаритам панели. Блок-панели соби-
раются на стапеле в случае выполнения вертикальных связей
в виде ферм или в специальном кондукторе в случае выпол-
нения вертикальных связей поэлементно (россыпью).

На втором этапе на стапелях производится укрупнительная
сборка монтажного блока из готовых блок-паиелей. Длина мон-
тажного блока обычно соответствует пролету здания, а ширина
равна ширине панели или ширине нескольких панелей в зависи-
мости от грузоподъемности монтажных механизмов.

На третьем этапе осуществляется подъем и установка мон-
тажного блока в проектное положение непосредственно кранами
или, если здание имеет значительную высоту и протяженность,
методом надвижки.

Четвертый этап монтажа конструкции — перекрытие сты-
ковыми накладками продольных стыков между установлен-
ними монтажными блоками. Кроме того, на этом этапе оформ-
ляются стыки между вертикальными поперечными связями
отдельных блоков в том случае, когда требуется создать сплош-
ные распределяющие фермы поперечных связей покрытия.

14.15.	При изготовлении и монтаже блоков рекомендуется
крепление обшивки к элементам каркаса осуществлять внах-
лестку на сварке — автоматической под флюсом, полуавтома-
тической в среде защитного газа, ручной дуговой, электро-
заклепками (к продольным элементам каркаса — сплошными
швами, к поперечным элементам каркаса — шпоночными
швами).

Элементы продольной вертикальной решетки или пояса
продольных ферм заводского изготовления прикрепляются к
продольным элементам каркаса панелей иа высокопрочных
болтах. Возможно также применение сварных соединений, но
этот вид соединений в условиях монтажной площадки более
трудоемкий.

Стыки продольных элементов каркаса панелей рекомен-
дуется выполнять на прокладках сварными или на высокопроч-
ных болтах, поперечные стыки обшивки между панелями свар-
ными с нательниками, привариваемыми сплошным или шпоноч-
ными швами к полкам торцевых элементов каркаса панели.
Вместо нащельника может быть осуществлен напуск обшивки
с одной панели на торцевой элемент каркаса следующей панели.

Продольные стыки между соседними блоками покрытия
выполняются сварными с нащельниками, привариваемыми к
полкам продольных элементов каркаса панелей сплошными или
шпоночными швами.

БЛОКИ ПОКРЫТИЙ С МЕМБРАННЫМИ
РУЛОННЫМИ ОБШИВКАМИ

14.16.	Предлагаемые здесь рекомендации относятся к бло-
кам покрытий, основные элементы которых выполняются из
алюминиевых сплавов. Блоки покрытий с мембранными ру-
лонированными обшивками состоят из каркаса и прикреплен-
ных к нему с двух сторон обшивок. Каркас представляет собой
пространственную стержневую систему, размеры которой опре-
деляют параметры конструкции блока (рис. 14.3, д). Верхняя
обшивка блока выполняется предварительно напряженной,
а в нижней обшивке предварительное напряжение отсутствует.
Предварительное напряжение следует выполнять линейным
способом,

В связи со значительными трудностями, возникающими
при транспортировке готового крупногабаритного блока, его
сборку и предварительное напряжение обшивки необходимо
осуществлять непосредственно на строительной площадке.
В случае незначительной удаленности от завода-изготовителя
a . a

Рис. 14.3. Блок покрытия с мембранными рулонируемыми обшивками
а — конструктивная схема; б — линейный способ предварительного на-
пряжения обшивки с помощью поворотной рамы; 1 — продольная фер-
ма; 2 — торцевая ферма; 3 — поперечный элемент (прогон)  4 — верхняя
обшивка; 5 — вертикальная связь; о — нижняя обшивка

возможна сборка блока в заводских условиях с последую-
щей его доставкой к месту монтажа в собранном виде.

14.17.	Каркас образуется двумя продольными фермами и
поперечными элементами, соединяющими пояса ферм в узлах
крепления решетки. В крайних панелях в уровне поясов уста-
навливаются торцевые фермы, образующие совместно с поя-
сами контур для обшивки. Пространственная жесткость кар-
каса обеспечивается вертикальными стержневыми связями,
устанавливаемыми по торцам каркаса внутри блока с шагом
12-15 м.

Шаг поперечных элементов увязывается с длинами панелей
ферм и принимается не более половины ширины блока, а их кон-
струкция в зависимости от нагрузки и пролета может быть
решена в виде обычной балки или балки, усиленной шпреигелем.

Пояса ферм рекомендуется выполнять двутаврового или
таврового сечения, растянутые элементы решетки — из спарен-
ных уголков, сжатые элементы — из спаренных уголков или
труб.

14.18.	Вне зависимости от места сборки блока отправоч-
ные марки собираются в заводских условиях в кондукторах,
обеспечивающих требуемую геометрическую точность. Между
собой элементы соединяются сваркой.

Заводскими отправочными марками блока покрытия
являются: элементы продольных ферм провозного габарита
либо элементы ферм россыпью; элементы вертакальных по-
перечных связей в виде ферм либо россыпью; торцевые эле-
менты; прогоны; листовые обшивки.

Отправочные марки в пакетах и обшивка в рулонах достав-
ляются на строительную йлощадку вблизи строящегося объекта.
Для улучшения внешнего вида нижняя обшивка может быть
предварительно профилирована мелкими (h = 2 мм) гофрами.

14.19.	Укрупнительная сборка блока проводится в стапе-
ле, снабженном натяжным устройством. Сборка начинается
с установки продольных ферм, верхние пояса которых соеди-
няются на болтах через фланцы, а нижние пояса встык — свар-
кой. Вертикальные связи, поперечные элементы, торцевые
фермы крепятся к продольным фермам либо сваркой, либо на
болтах нормальной точности (оцинкованных или к ад ми ров эн-
ных) . К нижним поясам собранного каркаса подвешиваются на
поддерживающих роликах листы нижней обшивки, затем они
подтягиваются до устранения видимых хлопунов и крепятся
между собой и с каркасом заклепками.

В плоскости верхнего пояса через 10—12 м устанавливаются
временные связи, обеспечивающие устойчивость пояса при на-
тяжении обшивки. Листы раскатываются по верхнему поясу,
крепятся с одной стороны к торцевой раме, а с другой — к на-
тяжной раме, которан может быть расположена либо под углом
к каркасу (рис. 14.3, б), либо горизонтально в уровне верхнего
пояса (см. рис. 14.2, а). В первом случае натяжение осуществ-
ляется поворотом натяжной рамы до горизонтального положе-
ния, во втором случае продольным натяжением рамы. На-

тяжное усилие полностью передается на верхние пояса продоль-
ных ферм, при этом предварительное натяжение обшивки (Стр)
контролируется динамометром, связанным с натяжной рамой.
Расчетному преднапряжению обшивки должна предшест-

вовать технологическая вытяжка листа, которая осущест-
вляется с применением тех же приспособлений, что и при пред-

варительном напряжении.

Предварительное напряжение листа регулируется измене-

нием толщины пакета прокладок, вставляемых между верх-
ними поясами продольных ферм и натяжной рамой. Взаимо-

связь предварительного напряжения
кладок △ определяется формулой

и толщина пакета про-

Л = -°Е-

11 (1 - v2) +

(14.1)

Е

где 11, AyQ — длина и площадь сечения верхней обшивки; 1^,	—

то же, верхнего пояса каркаса; Е, у — модуль упругости н коэффи-
циент Пуассона материала блока.
После натяжения верхняя обшивка крепится к каркасу
сваркой-клепкой. Между собой листы свариваются внахлест-
ку [90, 91]. Обшивки соседних блоков взаимосоединяются
либо внахлестку, либо по отбортовке (температурный шов,
образуемый через 12—15 м).

Большепролетные стальные блоки применены в здании
спортивного комплекса ЦСКА в Москве. Проект покрытия
здания размером в плане 84x300 м (в осях колонн) разрабо-
тан институтом ЦНИИПроектстальконструкция. Несущие кон-
струкции покрытия выполнены в виде предварительно напря-
женных объемных блоков шириной 2,5 м, решенных по двух-
консольной схеме. Опирание блоков предусмотрено по под-
стропильным неразрезным балкам.

В покрытии через каждые 24 м предусмотрены светоаэра-
ционные фонари, которые служат также температурными шва-
ми. Очертания верхнего и нижнего поясов двояковыпуклых
ферм определяются окружностями радиусом 677 м. Длина
блока покрытия основных залов составляет 104 м, его высота
в коньке — 6 м, на краю консоли — 2 м.

Конструкция блоков состоит из верхних и нижних пане-
лей, объединенных между собой решеткой крестового очер-
тания из одиночных уголков. Панели размером в плане 2,5х
х12 м спроектированы с продольными элементами каркаса
в виде уголков из стали марки 10Г2С1. В состав каркаса верх-
них панелей включены торцевые фермы для воспринятая уси-
лий предварительного напряжения, а также поперечные эле-
менты. Верхние (сжатые) панели предварительно напрягают-
ся до расчетного уровня напряжений. Обшивка нижних (растя-
нутых) панелей предварительно напрягается конструктивным
усилием для создания гладкой поверхности. Предварительно
напряженные панели изготовлены на заводской поточной линии.
Монтаж покрытия осуществлен поточно-блочным методом.

Укрупнительиая контрольная сборка блока производилась
в кондукторе в лежачем положении. На следующем этапе сбор-
ки выверяли габаритные размеры блока, проектный выгиб
панелей и постановку элементов связевых решеток на несущих
высокопрочных болтах, что позволило получить бесфасоночное
решение узлов крепления раскосов почти навеем протяжении
блока покрытия (кроме опорной зоны).

Каждые два блока размером 2,5x110 м перед подъемом
объединялись в монтажный блок размером в плане 5x110 м.
Масса монтажного блока составляла от 70 (для рядовых бло-
ков) до 100 т (для подфонарных блоков покрытия).

Продольные зазоры между блоками, установленными в
проектное положение, перекрывались нательниками. По верху
обшивок блоков располагались парогидроизоляционные слои.
Огнезащита конструкций покрытия осуществлялась окраской
всех элементов блоков в межферменном пространстве, кроме
обшивок, огнезащитной краской. Расход стали на 1 м2 покры-
тия составил 107 кг.

Блоки покрытия из алюминиевых сплавов применены в
здании Дворца спорта ’’Крылья Советов” в Москве, который
имеет размер в плане 60x90 м. Покрытие состоит из 23 отдель-
ных блоков, конструкция которых разрабоатана БИЛС при
участии ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.

Каркас здания образован металлическими колоннами,
расположенными с шагом 6 м. С внутренней стороны зала
к ним примыкают трибуны, а с внешней — вспомогательные
помещения, расположенные по продольным сторонам здания.
Колонны поверху объединены распределительными балками,
к верхнему поясу которых крепятся алюминиевые блоки по-
крытия.

Блоки покрытая размером в плане 60x4 м представляют
собой законченные объемные строительные элементы н сос-
тоят из пространственного продольно-поперечного каркаса и
прикрепленных к его верхним и нижним плоскостям тонко-
листовых обшивок. Каркас образован двумя продольными
фермами полигонального очертания и поперечными элементами,
соединяющими пояса ферм в узлах крепления решетки. Внутри
каркаса с шагом 12—15 м расположены вертикально диагональ-
ные связи, обеспечивающие геометрическую неизменяемость
каркаса.

Каркас блоков выполнен из прессованных профилей, изго-
товленных из сплава марки 1915Т, обшивки из рулонирован-
ного алюминия шириной — верхняя 2200 мм, нижняя 1900 мм;
толщиной 1 м из сплава марки АМг-2П. Оба пояса каркаса по-
лигонального очертания. Сечение верхнего пояса — двутавро-
вое высотой 132 мм и шириной верхней полки 170, нижней —
110 мм; нижней пояс — тавр 100x100x6. Сжатые элементы
решетки - трубы 140x5, 120x3, 100x3, 50x3; растянутые эле-
менты решетки — спаренные уголки 50x4,40x3,5,30x3.

Крайние панели каркаса выполнены в виде торцевых ферм,
обеспечивающих возможность натяжения обшивки и равномер-
ное ее включение в работу блока. К поясам каркаса прикреп-
лены обшивки, которые служат кровлей н потолком. Верхняя
обшивка выполнена предварительно напряженной, нижняя —
не напряжена. Каждая из обшивок собиралась из двух полот-
нищ рулонированного алюминия шириной 2200 мм каждая.
Между собой полотнища соединялись заклепками, расположен-
ными в два ряда. Обшивки крепились заклепками к поясам
каркаса с напуском 200 мм. По ннжней обшивке укладывался
утеплитель и элементы пожарозащиты. Расход алюминия на
1 м2 покрытия составил 21 кг.

14.20.	Каркас блоков покрытия следует рассчитывать в
линейной постановке. В состав расчетного сечения блока Af
278
вводится сечение продольных элементов каркаса и части сечения
обшивки

Af = Ak + 7сА(1,	(14.2)

где Aq, — площадь поверхности сечения обшивки и каркаса; 7С —
коэффициент условия работы обшив кн, принимаемый для растянутых
обшивок в блоках нз предварительно напряженных панепей 0,85; для
сжатых обшивок в блоках нз предварительно напряженных панелей,
а также для сжатых и растянутых обшивок в блоках с рулонированкыми
обшивками — 1.

14.21.	Предварительный подбор сечения сжатых продоль-
ных элементов каркаса следует производить исходя из предло-
жения, что при расчетной нагрузке предварительное растяже-
ние обшивки исчерпано, последняя выключается из работы и
все расчетное усилие воспринимается продольными элементами
каркаса, а усилия предварительного сжатия в продольных эле-
ментах каркаса полагаются равными нулю. При этом учиты-
ваются дополнительные напряжения сжатия в поясах
вызываемые местными усилиями, возникающими в мембран-
ной обшивке.

РАСЧЕТ БЛОКОВ ПОКРЫТИЯ ИЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО

НАПРЯЖЕННЫХ ПАНЕЛЕЙ

14.22.	Расчетные длины и радиусы инерции сеченнй при
определении гибкости стальных элементов решетки несущих
продольных ферм из одиночных уголков следует принимать
в соответствии с п. 6.5 СНиП 11-23-81* для пространственных ре-
шетчатых конструкций с совмещенными в смежных гранях
узлами.

Требуемая площадь сечения продольных элементов карка-
са панели определяется выражением

Ak = N/^ - Омк),	(14.3)

где N — нормальная сила в панели, полученная в результате статического
расчета конструкции блока в целом; — расчетное сопротивление
материала каркаса.

В первом приближении для поясов сжатых панелей следует
принимать

°мк = °.3Ryk-	<14'4'

14.23.	Для растянутых панелей предварительный подбор
сечений продольных элементов каркаса рекомендуется произ-
водить с учетом совместной работы каркаса и обшивки. При
этом учитываются возможные местные напряжения в каркасе
и обшивке ом0 и конструктивное предварительное напря-
жение в обшивке. Конструктивное предварительное иапряже-
ние в продольных элементах каркаса сг^ в запас надежности не
учитывается.

Требуемая площадь поверхности продольных элементов
каркаса растянутой панели вычисляется в соответствии с ниже*
приведенными формулами:

при Ry0 < Ryk - oMk

N-(RvO - Оро - «моЧАо

Ak------------—-----------

Ryk ~ °мк

(14.5)

4» Ry() > Kyk - °Mk

A = N ~ 1 (КУк ~ °Mk) ~ °P° ~ Om°] ?cA° (14.6)
Ryk ~ °мк

В первом приближении для растянутых ннжних панелей
блока следует принимать:	= 30 МПа; омк <0,15 R^;

°р0 = Ю *“ 30 МПа/

14.24.	Местные напряжения в продольных элементах
каркаса панели определяются как сумма напряжений от
одновременного воздействия:

обжатия и изгиба каркаса мембранными усилиями;

изгиба продольных элементов каркаса из плоскости пане*
ли вследствие внеузлового опирания поперечных элементов,
либо вследствие непосредственного воздействия местной вер-
тикальной нагрузки на обшивку при опирании поперечных
элементов в узлах продольных ферм и при а/b = 0,5;

изгиба продольных элементов каркаса из плоскости панели
вследствие эксцентричного прикрепления раскосов продольных
ферм;

изгиба продольных элементов каркаса в плоскости панели
вследствие эксцентричного прикрепления- раскосов вертикаль-
ных ферм блоков;

изгиба продольных элементов каркаса нз плоскости панели
вследствие их кривизны между узлами решетки вертикальных
ферм блоков.

14.25.	Для расчетного сечения панелей рассматриваемого
типа выполняются следующие геометрические соотношения:

zkv < zkn: hk ~ 41 ~ h; 'I

k = A0/Af; Ak = (1 - k)A<,/k;

}	(14-7)
Рис. 14.4, К расчетной схеме сечошя панели

а — расчетная схема сечения панели; 0 — центр тяжести панели в целом;
Oj - центр тяжести сечения продольных элементов каркаса; б, в —
конструктивные схемы продольных элементов каркаса

Az = kozkv; z_,v = zkv(l-k);

Условные обозначения в формулах (14.7) приведены на
рис. 14.4.

14.26.	Усилия предварительного напряжения в элементах
сжатых панелей следует определять на стадиях заводского изго-
товления и монтажа. Предварительное растяжение в обшивке во
всех случаях должно быть по абсолютной величине не менее рас-
четных сжимающих усилий, возникающих в объединенном сече-
нии панели при ее работе в составе конструкции блока покры-
тия. Одиовременно для продольных элементов каркаса должно
выполняться условие прочности.

Окончательные усилия предварительного напряжения в эле-
ментах сжатых панелей после их заводского изготовления опре-
деляются способом натяжения обшивки на каркас панели и мо-
гут быть вычислены согласно [66]. Для растянутых панелей
предварительное напряжение определяется в основном конст-
руктивными соображениями.

РАСЧЕТ БЛОКОВ ПОКРЫТИЯ С РУЛОННЫМИ ОБШИВКАМИ

14.27.	Предварительно площади сечений элементов поясов
продольных ферм могут быть назначены из следующих условий
[56]:

верхний пояс воспринимает сжимающие усилия от верти-
кальной нагрузки N и цепные усилия от мембраны, при этом
значение последних может быть принято O,1N;

нижний пояс воспринимает растягивающие усилия совмест-
ным сечением каркаса и обшивки;

площадь сечения поперечных элементов назначается из усло-
вия работы последних как однопролетных балок.

14.28.	При предварительном напряжении, осуществляемом
линейным способом (см. рис. 14.3,6), усилие предварительного
натяжения обшивки передается на верхние пояса ферм и пол-
ностью ими воспринимается

Nvk=-Np	(14-8)

где Nvk — усилие в верхних поясах ферм; — предварительное натя-
жение обшивки.

14.29.	При приложении вертикальной нагрузки в элемен-
тах продольных ферм возникают ферменные усилия N^, кроме
этого, на верхний пояс приходятся мембранные усилия NM-
Ферменные усилия определяются известными способами строи-
тельной механики. При наиболее распространенном шаге попе-
речных элементов а = (1/3 — 1/2)Ь мембранные усилия NM
находятся из выражения

NM - ЫЗЕА^-^-У х

1 + 4~ (Avk + °’4Afr) + *>5 -^Л-
где

6,07 ,
В = Et--,- К),26 +

2,5Avkat + 2,3AvkAfr

”2^?"t7+ 2at(5Avk+ А^З+ЗЛА^А^

c = °p‘(^ ’ D = q(v) =

w0 — прогиб в центре ячейки мембраны; а — шаг поперечных элементов;
t — толщина обшивки; b — ширина блока; А^_ - площадь сечения попе-
речных элементов.	J J

При исчерпании предварительного напряжения

w0 =Vd/b7

% = 0)

(14.10)

14.30.	Расчетное усилие в верхнем поясе каркаса Nv^

Nvk=-(Nk-NM>-	<1411>

Усилие, приходящееся на нижний пояс, воспринимается
совместным сечением каркаса н обшивками пропорционально
нх площадям:

NjAlk

n =-------------------;

Адк^оО-^)

,	(1412)

N = NkAnO(1 ~

"° Ank+ An0(l- v)2 ’

где Anj,, — площади сечения каркаса и обшивки.

14.31.	Прогибы блока определяются по формуле Мора от
ферменных и мембранных усилий:
NjNkL _	NiNMiL

w = E ----------—-------+ E-----------

Е1\к + АуОО "’’’И	EAvk

(14.13)

При определении перемещений верхнего и нижиего поясов
от ферменных усилий в площадь поясов включаются площади
обшивок полным сечением. Значение предварительного напряже-
ния верхней обшивки назначается из условия совместной работы
каркаса и листа от эксплуатационных нагрузок

Иктах-ЧсД1 "

N =-------------------------- (14.14)

Р Avk + A^d - »г)

Наибольшее усилие Nfcmax в верхнем поясе продольной
фермы находится от нормативной нагрузки без учета собствен-
ного веса.

14,32.	Высота верхней торцевой фермы определяется
из условия необходимой жесткости, обеспечивающей относи-
тельно равномерное распределение напряжений по ширине блока
в приторцевой зоне:

= /1(1 t3g) ЬЭ 4 bt.„ | *р \ (14.15)
40(1-0)^64^ 32Avt Art / ’

где Ant> А^, А^ - площади сечения нижнего и верхнего поясов и раско-
са торцевой фермы.

Взаимосвязь наибольшего и наименьшего напряжений в
приторцевой зоне мембраны регламентируется зависимостью:
(3 = 3 — 2а» где а и /3 — коэффициенты распределения напряже-
нии по ширине обшивки (а — в середине, 0 — по краям), при
этом должно соблюдаться условие /З-Ор’С R^.

14.33.	Поперечный элемент рассчитывается как балка на
двух опорах. При а = (1/3 — 1/2) b на элемент дополнительно
приход ится сжимающее усилие с мембраны, равное:

Nr = - О,22Е(~^ х

Avk
1 + 5,9 —р—

х______________________________________(14.16)

2	Аук Afr

l + ~<\k+0.4Afr)+1.5^-2—
Пример расчета 1. Рассматривается сжатая панель верхнего пояса
блока покрытия из предварительно напряженных панелей. Исходные
данные: пролет блока 104 м, высота 6 м.

Расчетным для рассматриваемой панели является монтажный слу-
чай загружения блока. При этом расчетная схема представляет собой
балку пролетом 104 м, шарнирно опертую по концам и загруженную рав-
номерно распределенной монтажной нагрузкой q =9 кН/м. Проверяемое
сечение расположено на расстоянии 22 м от левой опоры. Принятые рас-
четные усилия в проверяемом сечении на всю ширину блока — изгибаю-
щий момент М = 8200 кН-м; поперечная сила Q = 270 кН; нормальная
сила в сжатой панели N = -1800 кН-

Размеры панели в плане: длина каркаса панели! =11,98 м, ширина
панели (по обушкам) b = 2,12 м, шаг поперечных элементов каркаса
панели: а =1,5 м. Продольные элементы из прокатных уголков из стали
марки 10Г2С1-12. Поперечные элементы из швеллеров из стали марки
ВСгЗпс5. Торцевые элементы выполнены в виде ферм высотой 0,707 м
(в осях поясов) из одиночных прокатных уголков из стали марки
ВСтЗпсб.

Предварительный подбор сечения панели. Схема расчетного сечения
панели показана на рис. 14.4. "Обшивка панели из стали марки 10ХНДП
(Aq = 0,15-212 = 31,8 сма). Значение возможных местных напряжений в
каркасе по формуле (14.4)

омк = 0,3-290 = 90 МПа.

Тогда Ryk - омк = 290 - 90 = 200 МПа.

Требуемая площадь сечения продольных элементов каркаса сжатой
панели определяется по формуле (14.3)

Ak = NftRyk - <тмк) = 1800000/200= 9000 мм’ (90 см2).

Для продольных элементов каркаса панели (21_ 200x12)

W =340 см3; WkH =125 см8;	= 94 см2 : z^ = 5,37 см;

гки = 1^’63 см; = Ао +	= 125,8 см3.

В соответствии с формулой (14.2) :

Af = Ак + 7сЛо = 94 + 131,8 = 125,8 см2;

ко = Ao/Af = 31,8/125,8= 0,253; 1 -к0 = 0,747;

Az =k0Zkv =0,253-5,37 = 1,36 см;

znv =zkv(l“k> = 5,37-0,747 = 4,02 см;

z ~ 20 “ 4,02 = 15,98 см'

Определение минимально необходимого значения полного предва-
рительного напряжения. Так как п=а/Ь = 1500/2120 =0,708 > 0,5, то
местные напряжения в обшивке принимаются = 0.

Минимально необходимое полное предварительное напряжение

_ N_________________ 1800000

°р, min, 0 Ak + усАо	125,8 - 10я	143 МПа>
Определение значения предварительного напряжения в обшивке на
стадии монтажа. Радиус кривизны продольных элементов каркаса панели
в проектном положении, т.е. радиус гиба, панели в процессе монтажа
г = 67 700 см.

Предварительное напряжение на стадии монтажа в обшивке

z	4>02

’₽.м.0=е-7- = 2-ow°!-^^= ,2’2МПа'

в каркасе

oMp,kv ’ 12.2 МПа; °м,р, kn = -Е-™- =

2,06 - 10s -16,13

=	67 700	= - 50 МПа.

Минимально необходимое предварительное напряжение обшивки
на стадии заводского изготовления

о п =	о -	» п = 143 “12’2 = 13О’В МПа-

р, min, и	Р, min, О	М, р, 0

Максимально возможные (по методу^ ’’тетива”) предварительные
напряжения в обшивке определим, приняв Ryk =200 МПа:

%, max, 0 = Sk*1 - М = 200'0’747 = 149 МПа > °p,min, 0 =

= 130,8 МПа.

Таким образом, с некоторым запасом по растяжению обшивки за
расчетное предварительное напряжение в данном случае может быть при-
нято значение max Однако это приводит к увеличению напряже-
ний сжатия в продольных элементах каркаса панели, а также к усилению
торцевых ферм натяжения.

Поэтому в данном примере зададимся расчетным предваритель-
ным напряжением в обшивке: о = °р min, 0 = 130»В МПа. Требуе-
мый прн этом радиус гиба каркаса панели F, а также минимально воз-
можный из условия изготовления радиус гиба каркаса панели гт^
определим по следующим формулам:

гки 2,06*10е-14,63

rmin “ Е Ryk “	2,9-10*	”= 10 392 см;

I2 + pr + q =0,

z. (1 - ко)	2,06-10s •5,37*0,747

гд е р = - Е-------------------------------------------

ар, min, 0	13О’В

= — 6,32-10а см;
1£ (1 - к0) _ 2,06-10"-1,1983-10а-0,747

~	130,8-24

р, mm, О

= - 0,7-10* см3 ; г = 12 290 см.

Таким образом, требуемый радиус гиба каркаса панели г >	что

позволяет назначить г — г и окончательно получить предварительные
напряжения в обшивке и в продольных элементах каркаса панели
"р.О,к:

С Г; “ п = 130,8 МПа;
р, (J р, mm, и ’	’

ко	0,253

“p,kv =-’₽,0 —Г-1- =-1М8оУ47 = -44’ЗМПа-

Определение полных предварительных напряжений. Исходные

данные: ср „ = 130,8 Mila;	= - 44,3 МПа; ор м„ =

= 12,2 МПа; о„ „	= 12,2 МПа; о•	. = - 50 МПа

р, M, KV	р, М, КН

Суммарные предварительные напряжения

о = 130,8 + 12.2 = 143 МПа; с? . „ = - 44,3 + 12,2 = -31,5 МПа;
р, О	р, KV

о . =-44.3 - 50 = - 94,3 МПа.
р, КН

jPzcver обшивки как гибкой нити. Расчетная распределенная нагрузка
по площади мембраны q — 2360 Н/мя; расчетная нагрузка q —0,236 х
к 2,12 =50 Н/см. Соответствующие нормативные временные нагрузки:
qHV = 1000 Н/м3; qH V = 0,12-12 = 21,2 Н/см; п == 0,708 > 0,5.

Распоры от постоянной и временной нагрузок:

, [ ч2а2ЕАоАк ’	г<fe02 1502-2,06-107-31,8-94

НЧ =V 24 (Ан + Ak) V 24(31,8 + 94)

= 105,5 кН;

зДЧиу) VEAoAj. '	»/ 21,22-1502 2,06 10’-31,В-94'

“v = V 24 (Ад + Ak) V 24(31,8+94)

= 59,3 кН.

Соответствующие напряжения в обшивке:

105,5-103

31,8 102

= 33,2 МПа.
Стрела прогиба f от нормативной временной нагрузки q„ „:
о	__	Н¥

Ну

ЕАк

_ qHV а
8Н,

0,021-150* л

8-59,3

59,3 ч	1

2,о« Гб’лм) " ‘•°00 см < Чоо" = '-5 см'

Таким образом, местные ресчетные напряжения в обшивке и проги-
бы, вычисленные по приведенной методике при п < 0,5, оказываются
меньшими, чем вычисленные при п > 0,5. Эго вызвано тем, что в послед-
нем случае дополнительно учитываются деформации продольных эле-
ментов каркаса панели от полных расчетных нормальных сил N в сжатой
панели.

Определение местных напряжений в продольных элементах каркаса.
Напряжения сжатия в продольных элементах каркаса от мембранных
усилий, действующих в продольном направлении:

X ~ °м max X ~ 51’67 МПа;

Ml, л М, IllaX, X

Ао	31,8

<’k,Ml,x = -CMl,/-^- “ -51,67 --- = —17,48 МПа.

Напряжения изгиба а^ в продольных элементах каркаса от мемб-
ранных усилий:

напряжения в поперечном направлении мембраны ом у =см тах у =
= 0;

поперечная нагрузка qM —°м yt =0, изгибающий момент в плоскости
обшивки Ммт у ~ 0 и напряжения в продольных элементах каркаса
"м2,у = °'

Нагибине напряжения °м$ х в продольных элементах каркаса
вследствие внеузлового опираниА'поперечных элементов (рис. 14.4, б):
значения пролетных изгибающих моментов (между узлами)
Ммз к пр и опорных изгибающих моментов (в узлах) Мм^ k опре-
делим как для неразрезных балок:

«Mik, Пр = - TJ Ккпс =- ‘б-37’54°3'15010 =

= — 3,51-Ю6 Н-мм;

3	3

МмЗ,к,оп = 7ГКкпС =	=10,S510‘ Ним,

где RKn = 37,5 кН - реакция;

соответствующие напряжения в продольных элементах каркаса
панели:
в пролете:

°мЗ, к, пр, b

3,51-10®
340-103

= —10.3 МПа;

_ 3,5140® _
м3, к, пр, и 125-Ю3

28,1 МПа;

на опоре:

10,55-10®

о о . = -----------------5 = 31 МПа;

м3, к, on, b	340‘ 103

__	10,55-10®

м3, к, оп, н 125" 103

= — 84,3 МПа.

Изгибные напряжения омд к х, см5 у в продольных элементах
каркаса (вследствие эксцентричного ппикрепления раскосов продоль-
ных ферм):

исходные данные: = 100 мм, 1 — 50 мм; углы примыкания рас-
косов ft =54°, 02 =61°30Г, cos01 = 0,588; со^2 = 0.477;	= Np =

= 80 кН; AN = 80(0,588 + 0,477)= 85,2 кН

Так как в плоскости обшивки продольные элементы каркаса панели
раскреплены нательниками по всей длине, принимаем:

"м5,к, у =

внешние сосредоточенные моменты нз плоскости панели Мм^;

Мм4 = ANex = 85,2 103 1010= 8,52 10s Ким;

максимальные изгибающие моменты Ммд х в сечениях, соот-
вествующих узлам прикрепления раскосов продольных ферм, и соот-
ветствующие нм напряжения:

“„4,к,х = ± у Мм4 =	= «.26-10‘ « мм;

Мм4, к, х	4,2640s

"м4 к х b = -----------= 1---------3--------- * 12’54 МПа;

м4, К, х,о Wk b х	340 103

Мм4, к, х 4,2640s

°м4 к х н = “ ~1------------------------5----- * 34Л2 МП“-

М4,к,х,н	12S-103

Расчетные изгибающие моменты в центре между опорами Ммд х
=0 и соответствующие напряжения в пролете «мд	х = 0-
Иэгибные напряжения °м$ к х в продольных элементах каркаса
(см. рис. 14.4, в) вследствие их кривизны между узлами решетки верти-
кальных ферм блока.

Исходные данные: расстояние между узлами с =3000 мм; г =677 м;

L = 1823см*; N =-1800 кН. _

Расчетная нормальная сила Nk в каждом из продольных элементов
каркаса:

1

Nk = j— (N + Н), где Н - вычисляется для случая п > 0,5;

И =-ом1 ,Л> = — 51.67-31.8-102 = —164.3 кН;

1

N =--------(1800+164,3) = — 982 кН

Значение стрелы прогиба:

с2 3002

f --------=-------------= 0,166 см.

8г 8-67 700

Изгибающие моменты:

в пролете

М..А+ . = O.75N..1 = 0,75 982-103-1,66 = 1,22-Ю6 Нмм;
МО,К, X	к

на опоре

“мб, k. х = ~ 0-25^кГ ~ - 0,25-982 103-1,66 = - 0Л075-10* Н мм.

Напряжения в продольных элементах каркаса панели:
на опоре

0,4075-10®

°м6 k Ъ х	•*	МПа;

мб, к, Ь, х	340-10э

°м6, к, н, х

0,4075-106
125-Ю3

3,3 МПа;

в пролете

“мб. к, ъ, X = Х6 МПв= “мб, к, н. X = - 9-75 МПа-

Суммарные местные усилия NM к, Мм к Мм к в продоль-
ных элементах каркаса панелей:

“k 1	1

NM к-------2~Н =------2" 164,3 -82 кН (для случая, когда п >

> 0,5);

% к, у ~ Мм2, к, у + Мм5,к, у = °;
для сечения между узлами крепления решетки вертикальных ферм
(в средней части панели);

Мм,к,х = МмЗ,к,х + “х4,к,х =

= (-3,5110е) + 0+(1,2240е) = -2,2910е Нмм;

для сечения в узлах крепления решетки вертикальных ферм:

Мм,к, х = МмЗ,к,х + Мм4, к, х + Мм6,к,х =

= (10,5540е) ± (4,2640е) - (0,407540е) =

{14,4 Н-мм;

5,88 Н мм.

По полученным данным определяются суммарные напряжения
в каркасе н обшивке а®, которые сопоставляются с расчетными сопро-
тивлениями материала.

Пример расчета 2. Расчет блока покрытия с предварительно напря-
женной верхней обшивкой (см. рис. 14.3, с). Исходные данные: про-
пет L - 60 м, ширина блока b = 600 см, шаг поперечных элементов
а = 300 см; площади сечения: верхнего пояса каркаса = 60 см3;
верхней н нижней обшивок = Апо = 30 см3, нижнего пояса карка-
са Апу = 30 см3; поперечных элементов А^г = 20 см3; поясов торце-
вой фермы Ant = Ayt = 20 см3; раскоса торцевой фермы Ал=12см3;
толщина обшивки t = 1 мм; длина раскоса торцевой фермы =420 см.

Материал каркаса: алюминиевый сплав марки 1915Т, R = 195 МПа;
материал листа - алюминиевый сплав марки АМг2Н2, R = 145 МПа,
модуль упругости Е =0,7*10’ МПа (см. СНиП 2.03.06-85).

Назначение геометрических параметров при конструировании блока:

высота в коньке hR = 4,5 м (h k/L = 1/13);

высота на опоре ho = 0,8 м (уклон верхнего пояса = 10%, нижне-
го 1,5%);

минимальная высота торцевой фермы с учетом коэффициентов рас-
пределения напряжений (в околоторцевой зоне обшивки а =0,3; р =

= 213 см.

0,1 (1 + 3-0,3)
40(1 -0,3)

6003	6003	4203 \

64-20 + 32-20	+ 12 / =

Расчет на стадии изготовления конструкции:

предварительное напряжение обшивки =50 МПа;

требуемая толщина пакета прокладок во фланцевом соединении
верхнего пояса:

Л	16000 ° - °'32> +	600°] = 1.73см;

u,/-iu	(И)

предварительное натяжение обшивки Nnp =150 кН;'
напряжение в верхнем поясе каркаса	= 25 МПа;

прогиб блока при натяжении обшивки wnp ~ 2,11см.

Расчет на действие вертикальной нагрузки (q = 0,14 Н/см2). Усилия
во всех элементах продольной фермы от вертикальной нагрузки опре-
деляются методами строительной механики.

Расчет верхн&го пояса. Наибольшее ферменное усилие в
верхнем поясе N = — 660 кН. Усилие от мембраны, приходящееся на верх-
ний пояс, вычисляется для наиболее нагруженной панели при олр = 0.

Прогиб мембраны в центре ячейки при ор = 0:

D =0,14(2/3,14)2 = 0,0568 Н/см2;

,	6,07 [

В = 0,7-10-0,1----3 |0,26 +

3004 I

2,5-60-300-0,1	2,3-60-20

2,5-3002-0,12 +2-300-0,1(5-60 + 20) + 3.61-60-20

= 2,88-10“4 Н/см5;

w0 =

— 5,8 см.

Усилие от мембраны, приходящееся на верхний пояс:
И=- 1.230,7 Ю’-60(-~Г *

1 + 0.88 ——-
3000,1

--------------------------------------------- 37 093 Н=

—---------(60 + 0,4-20) + 1,5 — ----------

300 0.1	3002-0,12

= 37,1 кН

Суммарное усилие в верхнем поясе

N = - 660 - 37,1 = - 697,1 кН.

Расчетные длины - I* = 300 см, 1у = 300-0,8 = 240 см, радиусы
инерции сечения - г* = 10,4 см, г = 5,2 см; гибкость -	=300/10,4 =

=29, Ху ~ 240/5,2=46;	'

напряжение в каркасе

697,1

^=^7O9-6o' s 164 МПа < 195 МПа, (^ = 0,709);

напряжение в мембране

37.1-103

g|M = 30-10^	= 12,4 МПа.
Расчет нижнего пояса. Наибольшее ферменное усилие в
нижнем поясе N — - 660 кН. Суммарная площадь нижнего пояса;

\р = Лпо + W1 - -2) = 30 + 30-0,91 =57,3см2;

_	660-103— _	< 145 МПа

™	57,3-Ю2

Прогиб блока w = 22,8 см.

Расчет поперечных элементов. Момент в верхнем по-
перечном элементе (определяемый, как для однопролетной балки)

м _  O.iy* - 18>9 кН.м

Усилие с мембраны, приходящееся на поперечный элемент

N =-0,22-0,7107	х

1	\ 300/

1 +5,9-60/(300-0,1)

1 + (2/300-0,1 )(6О +0.4-20)+ 1,5 (60-20)/(ЗОО’О,!2)

- - 0,9 кН

Проверка сечения проводится как для внецентренного сжатого
элемента.

КРОВЛЯ ИЗ РУЛОННЫХ МЕМБРАН

14.34.	На металлургических заводах с большим газо-пыле-
выдепением, где кровли из волнистой стали толщиной 2 мм
за 3—5 лет полностью выходят из строя, рекомендуется приме-
нение гладких стальных кровель из рулонных заготовок. Опыт
эксплуатации гладких кровель из стальных листов показал,
что пыль откладывается на них значительно меньше, а процесс
высыхания происходит гораздо быстрее. Это способствовало
созданию гладких мембранных кровель над многими промыш-
ленными цехами.

Так, например, по разработкам Укрниипроектсталькои-
струкции смонтирована неутепленная мембранная кровля над
трехпролетным цехом заготовки металла Макеевского завода
металлоконструкций. Крайние пролеты цеха перекрыты одно2
скатными фермами с параллельными поясами и шагом 12 м,
а средний пролет - двухскатными фермами с 12-метровыми
фонарями. По верхним поясам ферм устраивается неутеплен-
ная кровля в виде провисающей мембраны толщиной 4 мм.
Неуравновешенное тяжение от цепных сил воспринимается
ларами ферм по торцам цеха, которые объединены в простран-
ственные блоки связями.
14,35.	Учитывая, что в зоне мембраны, примыкающей к
верхним поясам ферм, возникают во взаимно-перпендикуляр-
ных направлениях двухзначные напряжения (вдоль поясов —
сжимающие и поперек — растягивающие), то приведенные
напряжения, согласно формуле (5.1), для этой зоны всегда бу-
дут больше расчетных. Принимая это во внимание, включать в
расчетное сечение верхнего пояса фермы какую-либо часть
прилегающей площади мембраны не рекомендуется. В то же
время мембрана препятствует потере устойчивости поясов из
плоскости ферм.

МЕМБРАННЫЕ ПОТОЛКИ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

14.36.	Мембранные подвесные потолки рекомендуются для
применения в большепролетных производственных зданиях
типа малярных ангаров и эллингов, оборудованных подвес-
ными кранами большой грузоподъемности, к которым предъ-
являются повышенные эксплуатационные требования к жест-
кости конструкций покрытия н стабильности температурно-
влажностного режима, содержания пыли в воздухе и т.п. В этих
зданиях предусматривается устройство подвесных потолков,
с помощью которых межферменное пространство отделяется
от рабочей зоны, т.е. прекращается воздухообмен между рабо-
чей зоной и пространством над подвесным потолком.

Подвесные потолки обеспечивают также возможность
размещения на них светильников, вентиляционных устройств
и их обслуживание. Подвесные потолки следует выполнять в
виде мембраны, расположенной в уровне нижних поясов ферм,
которая работает совместно с ними и воспринимает нагрузку
от технологического оборудования. При этом гладкая поверх-
ность мембранного потолка обеспечивает архитектурную выра-
зительность интерьера цеха, а также исключает отложение на по-
толке пыли, что способствует повышению коррозионной стой-
кости стали.

14.37.	Включение мембраны в работу стропильных ферм
покрытия достигается жестким креплением стальных мембран-
ных полотнищ к нижним поясам, обеспечивающим совместность
их деформаций, что позволяет в покрытиях ангаров н эллингов
уменьшить площадь сечения нижних поясов ферм в среднем на
25—28% (по сравнению с раздельной работой поясов и потолка).
Кроме того, мембранный потолок выполняет функции связей
по нижним поясам ферм покрытий, предусмотренных требова-
ниями СНиП П-23-81*.

Конструктивное решение мембранных потолков в составе
покрытий производственных зданий размером в плане 96x96
и 96x220 м, разработано УкрНИИПСК, Харьковским филиалом
Гипронииавиапрома и ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко на стадии
технических решений в двух вариантах [4].
Конструкция первого покрытия представляет собой систему
перекрестных ферм, расположенных шагом 12 ми опирающихся
на колонны по трем сторонам и на надворотную конструкцию
в виде пространственной рамы по четвертой стороне (рис. 14.5).
На верхние пояса продольных ферм опираются прогоны, по ко-
торым уложен стальной профилированный настил. На нижних
поясах располагается мембранный потолок. Отметка низа
стропильных конструкций — 34 м, высота ферм — 7,2 м, высота
надворотной конструкции — 9,6 м. Узел сопряжения мембраны
с поясом фермы приведен на рис. 14.6,

конструкция второго покрытия имеет продольно-попереч-
ную компоновку. Поперечные фермы пролетом 96 м располо-
жены с шагом 24 м и имеют высоту 9 м. Продольные фермы
высотой 3,5 м расположены между поперечными с тагом 6 и
12 м и примыкают к ним так, что уровни их верхних поясов
совпадают. Отметка до низа поперечных ферм — 34 м. На верх-
них поясах продольных ферм располагаются панели размером
3x12 м. В уровне нижних поясов поперечных ферм выполнен
подвесной потолок в виде мембранных полотнищ размером
6x96 м, располагаемых по обе стороны от поясов поперечных
ферм с заполнением остального пространства панелями под-
весного потолка мембранной конструкции размерами 3x12 и
36x6 м (рис. 14.5, д). Мембранный потолок крепится к нижним
поясам поперечных ферм непосредственно, а к нижним по-
ясам продольных ферм с помощью подвесок.

Жесткость и устойчивость покрытия обеспечивается попе-
речными рамами каркаса, взаимным пересечением верхних
поясов ферм, жестким диском, образуемым настилом в уровне
верхних поясов ферм, системой горизонтальных связей и мемб-
ранным потолком в уровне нижних поясов ферм. Материал
конструкций поперечных ферм — сталь марки 14Г2, мембраны
и панели - сталь марки ВСтЗ.

14.38.	Согласно экспериментальным исследованиям, прове-
денным в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, рекомендуется в слу-
чае выполнения ферм и мембраны с разницей в расчетных сопро-
тивлениях 30—50 МПа подбор сечений производить исходя из
расчетных сопротивлений материалов указанных конструк-
тивных элементов.

Превышение напряжений в мембране сверх расчетных в
данном случае не имеет места, благодаря определенной ’’рых-
лости” мембраны в приопорной зоне, привариваемой продоль-
ными швами к поясам ферм. В результате такой ’’рыхлости”
сначала включается в работу пояс фермы, а по достижении в
нем напряжений порядка 30—40 МПа в работу сечения вклю-
чается и мембрана.

14.39.	Монтаж конструкций покрытия с мембранным потол-
ком предусмотрен блочным методом. Монтажный блок состоит
из двух поперечных ферм н продольных ферм между ними с
Рис. 14.5. Конструктивные схемы покрытии с мембранными потолками
а - покрытие размером в плане 96x220 м; б - то же, 96x96 м; 1 - попе-
речные фермы; 2 - продольные фермы; 3 - мембрана; 4 - зоны разме-
щения технологического оборудования; 5 — мембранные панели

Рис. 14.6. Узел крепления мемб-
раны к нижнему поясу фермы
1 — нижний пояс фермы; 2 —
мембрана; 3 — электросварные
точки глубокого проплавления
консолями, равными половине шага поперечных ферм; возможен
также подъем всего покрытия в сборе. Для зданий длиной
96 м— размер блока 24x96 м; для зданий длиной 220 м — раз-
мер блока 48x96 м.

Для покрытий квадратных в плане зданий рекомендуются
следующие варианты раскатки мембранных полотнищ: по
направляющим элементам нижних поясов поперечных ферм и
последующей установкой продольных ферм; предварительной
раскаткой мембранных полотнищ и последующей установкой
на мембранном полотнище поперечных и продольных ферм.

При прямоугольном плане покрытий раскатка мембраны
осуществляется вдоль поперечных ферм с последующим при-
креплением свободных кромок подвесками к продольным
фермам^ Для создания ровной поверхности потолка, обеспечи-
вающей удобство крепления мембраны к поясам ферм, реко-
мендуется производить небольшое предварительное напряжение
мембранного полотнища до уровня 10—15 МПа.

РАСЧЕТ НИЖНИХ ПОЯСОВ ФЕРМ С УЧЕТОМ
МЕМБРАННОГО ПОТОЛКА

14.40.	Расчет мембранных потолков следует производить
с учетом пространственной работы несущих конструкций покры-
тия. Приведенная ниже приближенная методика разработана в
результате экспериментально-теоретических исследований, про-
веденных в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко [4], н основана на
предположении, что поперечные кромки мембраны свободны, а
продольные обладают значительной жесткостью в направлении,
перпендикулярном оси нижнего пояса ферм.

Выражения для нормальных и‘касательных напряжений в
растянутом поясе и мембране имеют вид:

		—kx
тм	ts А	
	N 1	I  V txl 2 < | < +
°рп	SA '	
	N 6	1 e“kX)
СТ..		
м	SA '	

(14.17)

(14.18)

(14.19)

где к - коэффициент, представляющий собой отношение жесткости
конструкций на сдвиг (Gt/b) к ее жесткости на растяжение, опреде-
ляемое произведением ЕА
(14.20)

где т — касательные напряжения в мембране; прп — нормальные напря-
жения, Действующие в нижнем поясе фермы; ам — нормальные напря-
жения, действующие в мембране; Ар — площадь сечения нижнего пояса
фермы; Aj^ — площадь сечения мембраны; b — ширина мембраны;
t — толщина мембраны.

Площадь мембраны, включаемая в работу нижнего пояса,
определяется с помощью редукционного коэффициента ф,
значение которого находится по формуле

* = °м/°рп-

Эффективная ширина мембраны Ьг, включающаяся в работу
нижнего пояса стропильной фермы, и площадь мембраны, учи-
тываемая при подбора сечения нижнего пояса фермы соответ-
ственно равны:

bi - Й>; Ам = brt.

(14.22)

Суммарная площадь нижнего пояса фермьГ и мембраны,
принимаемая в расчете, будет

ЕА Ар + Ам.

(14.23)

Наибольшие напряжения возникают у конца панели. По-
скольку усилия в каждой панели фермы различные, то и напря-
жения в мембране и поясе в каждой панели будут неодинако-
вые. Распределение напряжении между поясом и мембраной
в первой панели ферм определяется по формулам:

(14.24)

(14.25)

- 0,12 Зх

где а =е	- эмпирический коэффициент, учитывающий местное

влияние пояса фермы на напряжение, воспринимаемое мембраной;

N1 — усилие, действующее в начале первой панели нижнего пояса фермы.

Напряжения во второй и последующих панелях нижнего
пояса фермы и мембраны вычисляются по формулам:
N2 I A -kx\
'p2 = sTV + Xe /

N2 /	—kx\

°м2 = — V “ e Г “°M1 ’
SA \	/

(14.26)

(14.27)

где Nj — усилие, действующее в начале второй панели нижнего пояса
фермы; ом1 — напряжение в мембране в конце первой панели.

Таким образом, подбор сечений нижних поясов ферм
покрытий с мембранным потолком производится в такой пос-
ледовательности:

известным методом строительной механики определяются
усилия в панелях нижних поясов ферм покрытия без учета ра-
боты мембранного потолка;

по формулам (14.24), (14.25) вычисляются усилия, дейст-
вующие в нижнем поясе фермы и мембране первой панели;

усилия, действующие в поясе и мембране второй и после-
дующих панелей, определяются по формулам (14.26), (14.27);

по полученным значениям усилий выполняется перерасчет
сечений нижнего пояса ферм.

15.	ТОНКОЛИСТОВЫЕ СКЛАДЧАТЫЕ СВОДЫ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

15.1.	В практике строительства нашли применение складча-
тые своды, выполняемые в большинстве случаев из тонколис-
тового алюминия пролетом 12, 18, 24 и 30 м. Складчатые
своды компонуются из лоткообразных ромбических или прямо-
угольных элементов, перегнутых по диагонали. В некоторых
случаях используются раздвижные своды с серповидными
гранями. Чаще всего отдельные элементы свода имеют отбор-
товку для соединения одного с другим на болтах.

Одно из достоинств складчатых конструкций - возмож-
ность унификации их элементов и изготовления на ’’склад”.
Это условие хорошо выполняется для одиопролетных зданий
правильной полигональной формы. Под действием нагрузок
в сводах возникают сжимающие усилия и изгибающие моменты,
в разультате чего или все сечение свода оказывается сжатым
или на одной части сечения возникает сжатие,.а на другой — рас-
тяжение.

Тонкие листы вблизи углов перегиба могут работать на
сжатие и воспринимать нормальные внутренние силы, что харак-
терно для таких систем. Начиная с определенного расстояния
от угла перегиба, если в каком-то месте свода непосредственно
Рис. 15-1. Расчетная схема сечеаия свода

а — все сечение сжато; б — в верхней части сечения действуют сжимаю-
щие усилия, в нижней — растягивающие; в — в верхней части сечения
действуют растягивающие усилия, в нижней — сжимающие

не действует поперечная нагрузка, лист не воспринимает сжатие
и теряет устойчивость. Под поперечной нагрузкой в листе воз-
никают мембранные растягивающие усилия, которые в опреде-
ленной мере препятствуют потере устойчивости тонкой стенки.
Рекомендуется расчетную схему для складчатых мембранных
конструкций принимать с учетом закритической стадии работы
сжатого листа. При этом в зависимости от напряженного состоя-
ния следует принимать диа расчетных сечения свода;

1)	когда по всему сечению действуют нормальные сжимаю-
щие напряжения, то за расчетное сечение принимается часть сече-
ния у углов перегиба на длине сну свесов на длине к (рте.
15.1, л). Их значения при выполнении складок из алюминия:

(15-1)

с = l,16tx/E^

k = 12t,

где t - толщина листа; R — расчетное сопротивление; Е — модуль
упругости;	у

2)	когда в сечении действуют сжимающие и растягиваю-
щие напряжения, то в сжатой зоне за расчетное сечение прини-
маются только участки сечения на длине с и к, а в растянутой
зоне вся площадь (рис. 15.1, б, в) -

СКЛАДЧАТЫЕ ПОЛИГОНАЛЬНЫЕ СВОДЫ

15.2.	Складчатые полигональные своды, предложенные и
разработанные в УкрНИИПСК, многоцелевого назначения,
образуемые из холодногнутых тонкостенных унифицированных
элементов-складок полной заводской готовности (рис. 15.2),
нашли широкое применение в основном в складских зданиях.
Складки являются несущими элементами, способными воспри-
нимать усилия от всех видов силовых воздействий, а такжг вы-
полнять ограждающие функции. Из таких профилированных
элементов-складок, соединяемых между собой в различных
комбинациях, монтируют здания пролетом 12, 18, 24, 30, 36 м.
Рис. 15.2. Складчатой по-
лигональный свод. Попе-
речное сечение

15.3.	Наиболее распространенные складчатые элементы (рис.
15.3, а) имеют размеры 1000 мм по ширине, 300 мм по высоте и
длину порядка 4300—5000 мм и изготовляются из стандарт-
ного алюминиевого листа шириной 1300—1400 мм. Из таких
элементов, поставленных рядом, собираются здания пролетом
12—18 м. При больших пролетах необходимо увеличение несу-
щей способности складок, что достигается комбинированным
расположением элементов, когда два из них устанавливаются
обушками книзу на некотором расстоянии один от другого,
а третий перекрывает образовавшийся зазор и при этом обращен
обушком кверху (рис. 15.3, б). Такое сечение характерно
для зданий пролетом 24—36 м.

Дальнейшего увеличения несущей способности складчатых
конструкций достигается таким расположением элементов, пр»
котором можно собирать здания пролетом 12—18 м (рис.
15.3, е). Кроме того, увеличение несущей способности склад-
чатых конструкций всех модификаций достигается выполнением
элементов двухстенчатыми (рис. 15.4). Совместимость работы
таких сечений обеспечивается либо введением в образовав-
шуюся полость вспенивающихся пенопластовых композиций,
либо устройством соединительных вставок, объединяющих
обе грани складок.

15.4.	Соединение отдельных складок между собой в единую
складчатую систему и прикрепление к фундаментам рекомен-
дуется выполнять на болтах. При этом отбортовки, фланцы и
отгибы полностью участвуют в работе складчатых элементов,
выполняя функции несущих ребер и поперечных диафрагм.

15.5.	Изготовление складчатых элементов может выпол-
няться на стандартном оборудовании заводов металлокон-
струкций либо механических заводов, при этом изготовление
следует вести в такой последовательности:

поперечная разка листов стандартной ширины с одновремен-
ным вырезом торцов в соответствии с линиями сопряжения
элементов и образованием всех отверстий для соединения эле-
ментов между собой;

холодная гибка листов с образованием лоткообразной фор-
мы и отгибом продольных отбортовок;

отгиб торцевых соединительных кромок граней.
Рис. 15.3. Однослойные складчатые своды и оболочки (с
левой стороны неутепленные, с правой - утепленные)
а — на пропеты 12.. .18 м; б — на пролеты 24, . .36 м; в —
большепролетные складчатые оболочки; 1 — профилиро-
ванные элементы толщиной 1,4. . .2 мм; 2 — нащельник;
3 — наклеенный или напененный эффективный утеплитель;
4 — стыковой уголок; 5 — соединительный элемент

Все операции по изготовлению складчатых элементов могут
быть механизированы, особенно при организации изготовления
на поточных линиях.

15.6.	Бескаркасные конструкции перевозятся в вид? ком-
пактных пакетов любым видом транспорта, включая авиацион-
ный. Это возможно благодаря уголковой форме и отсутствию
выступающих деталей профилированных элементов, которые
компактно вкладываются один в другой, скрепляются стальной
полоской и в таком виде доставляются к месту монтажа.

15.7.	Складчатые здания рекомендуется освещать через
глухие проемы, устраиваемые в его торцах. В случае необходи-
мости световые проемы могут быть устроены и вдоль зданий.
Возможна также замена отдельных участков стен элементами из
светопрозрачного материала.

15.8.	Складчатые здания утепляют как в заводских услови-
ях, так и непосредственно при монтаже. Целесообразно выпол-
Рис. 154. Двухслойные складчатые своды повышенной
несущей способности

а - на пропеты 12, . .18 м; б - на пролеты 24. . .36 м;

1 — профилированные элементы; 2 — нащельник; 3 —
утеплитель, вспененный в полости двухсгенчатых элемен-
тов

нять утепление иапениванием или наклейкой пенопластовых
композиций на поверхность профилированных элементов в за-
водских условиях, а при использовании двухстенчатых элемен-
тов — вспениванием пенопластов в образовавшейся полости.
В условиях строительной площадки утепление можно выпол-
нять в виде отдельных щитов, представляющих собой деревян-
ные, металлические или пластмассовые рамки, заполненные
эффективным утеплителем. Щиты крепят к складкам с внутрен-
ней стороны. Возможно также нанесение пенополиуретана из
специального пистолета на поверхность готового сооружения.

15.9.	В складчатых зданиях возможна подвеска подъемно-
транспортного оборудования, в качестве которого обычно
используются тельферы или подвесные краи-балки. Подвесные
пути для этих механизмов закрепляют к стыкам складок.

15.10.	Монтаж зданий можно начать с любого места по дли-
не и в случае необходимости вести в двух направлениях или от-
дельными участками. Благодаря незначительной массе элемен-
тов монтаж можно выполнять с использованием легких грузо-
подъемных механизмов или даже вручную с легких подмостей
для зданий пролетом 12—18 м и с использованием специальных
подмостей при пролетах 24 м и более.

15.11.	Для максимальной унификации элементов их длина
принимается равновеликой, что достигается расположением
точек перелома на окружности и делением ее иа п равных частей


Рис. 15.5. Геометрические параметры складчатых полигональ-
ных сводов

(обычно 4, 6, 8). Если необходимо снизить высоту здания, то
центр окружности можно располагать ниже уровня пола. Здания
с полигональным (шатровым) очертанием поперечника можно
устанавливать непосредственно на уровне пола сооружения,
либо на цоколь.

15.12.	Основные геометрические параметры определяются
в соответствии с рис. 15.5. Задаваясь пролетом здания 21, вы-
сотой h и hj, все необходимые размеры рекомендуется опре-
делять по следующим формулам:



Xi = Reos

х2 = Reos1

Ух = Rsini

у2 - R sin

(152)

а = R - у2; b = у2 - у,; с - yi - hj;

d = I — Xj; li = a/sin a2; e - Xj — x2 .

15.13.	Угол профилирования складчатых элементов сле-
дует назначать около 35°, что обаспечивает рациональное отно-
шение площади поверхности элемента к перекрываемой им
площади. Ширину элементов назначают, исходя из ширины
стандартных листов, выпускаемых промышленностью, и полу-
чения складчатого элемента модульной ширины, как правило,
равной 1 м. Толщина элементов колеблется в пределах 1 —2,5 мм
в зависимости от пролета здания н климатического района
строительства (снеговая и ветровая нагрузки).
СВОДЫ ИЗ НАБОРА ПИРАМИД

15.14.	В практике строительства нашли применение алюми-
ниевые цилиндрические своды, собираемые из ромбических
или прямоугольных тонколистовых панелей, перегнутых по
диагонали. В институте ЛенЗНИИЭП разработаны на стадии ра-
бочих чертежей металлические своды различной модификации
для гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зда-
ний, в том числе для строительства в отдаленных районах
(рис. 15.6).

Панели представляют собой трехслойную конструкцию с
утеплителем, располагаемым между внутренней и внешней
складчатыми оболочками, построенными на цилиндричес-
ких концентрических поверхностях. Внутренняя складчатая' по-
верхность сводов состоит из системы ромбических складок,
расположенных в шахматном порядке. Складки разбиты на
унифицированные сборные листовые прямоугольные элементы,
согнутые по диагонали (рис. 15.7). По контуру элементы имеют
отбортовку с отверстиями для болтового соединения друг с
другом. Внешняя складчатая оболочка свода состоит из системы
пирамид, имеющих ромбическое основание, соответствующее
сетке внутренней оболочки.

15.15.	Пирамидальные поверхности таки® разбиваются на
сборные прямоугольные унифицированные элементы, согнутые
по диагонали и снабженные отбортовкой для соединения с по-
мощью самонарезающих винтов или болтов- Толщину листа
из алюминиевого сплава рекомендуется принимать 1,5 мм. Для
обеспечения водоотвода элементы внешнего свода следует
нахлестывать один на другой сверху вниз.

15.16.	Внутренняя и внешняя оболочки сводов соединяются
в углах ромбической сетки общими узловыми элементами для
совместной работы на эксплуатационную нагрузку. Для исклю-
чения мостиков холода узловые элементы необходимо снаб-
жать термоизоляционными деревянными вставками.

15.17.	Цилиндрические своды пролетом 8—18 м могут иметь
фонарную светопрозрачную вставку, расположенную в коньке
или на боковой поверхности. Для увеличения пролета свода
без увеличения высоты следует применять складчатые конько-
вые вставки.

15.18.	В институте ЛенЗНИИЭП также разработана конст-
рукция покрытий общественных зданий в виде оболочек, соби-
раемых из сомкнутых цилиндрических поверхностей. Сопряже-
ние нескольких секторов цилиндрических сводов, располо-
женных на шестиугольном или восьмиугольном плане, позво-
ляет увеличить перекрываемый пролет до 36 м. Конструкция
цилиндрических секторов аналогична описанным выше. Ее так-
же рекомендуется собирать из унифицированных прямоуголь-
ных элементов, согнутых по диагонали [46].
Рис. 15.6. Цилиндрические своды из ромбжеских складок
а — без вставок; б — с коньковой фонарной вставкой

Рис. 15.7. Тонколистовые складчатые элементы
а — для внутренних сводов; б — для внешних сводов

15.19.	Расположение цилиндрических секторов под углом
один к другому вызывает в покрытии возникновение усилий в
кольцевом направлении, как в куполах. Поэтому пластинчатые
элементы внешней и внутренней оболочек рекомендуется под-
креплять стержневыми элементами, идущими в кольцевом на-
правлении. Кроме того, на границе сопряженных секторов
появляются до борные элементы, которые могут быть заменены
светопрозрачными фонарями-вставками.

15.20.	Конструктивные схемы как цилиндрических сводов,
так н сомкнутых оболочек из цилиндрических поверхностей
на прямоугольном и многоугольном планах связаны единым
принципом геометрического построения. Благодаря этому
покрытия можно собирать из ограниченного набора унифици-
рованных пластинчатых элементов, изготовляемых на заводах
по единой технологии и транспортируемых компактными паке-
тами.

15.21.	Рекомендуются следующие способы монтажа конст-
рукций. Монтаж сводов малых пролетов (до 12 м), состоящих
из легких элементов массой до 12 кг, можно производить по-
элементно с легких передвижных лестниц, повторяющих гео-
метрию сводов сверху и снизу. Однако в этом случае трудо-
емкость монтажа относительно велика. Более эффективен спо-
соб монтажа укрупненными блоками. Блок укрупняется иа мон-
тажной площадке в удобном для сборки положении. Укруп-
нение производится в кондукторе. Затем укрупненный блок
устанавливается краном в проектное положение. При этом
для временного опирания укрупненного блока используются
монтажные стойки, которые удаляются после замыкания мон-
тажных стыков. Способ монтажа укрупненными блоками пред-
полагает сборку фрагмента свода вместе с утеплителем и верх-
ним сводом.

Наиболее эффективен монтаж свода с использованием вре-
менных опорных цилиндрических шарниров, устраиваемых
в пятах свода. При этом способе по мере наращивания свода
смонтированная часть с помощью временных подпорок фикси-
руется в удобном для сборки положении. По окончании сбор-
ки одной половины свода она поворачивается в проектное по-
ложение и временно подкрепляется стойками. Аналогично со-
бирается вторая половина, и после ее подъема в проектное по-
ложение производится замыкание конькового стыка свода
больших пролетов (до 24 м).

Сомкнутые своды следует собирать либо методом подра-
щивания кольцевых ярусов с последовательным подъемом
смонтированной части на центральной мачте, либо укрупнен-
ными в кондукторе секторами, подаваемыми в проектное по-
ложение краном. Возможен способ монтажа сектора в горизон-
тальном положении с последующим поворотом его в проект-
ное положение. По проектам ЛенЗНИИЭП сооружены алюми-
ниевые своды из системы пирамид пролетом 8—36 м для спорт-
залов, плавательных бассейнов, торговых центров, кинозалов
и пр. [62].

15.22.	Расчет конструкции рекомендуется производить как
шарнирно-стержневой пространственной системы. Площадь се-
чения стержней подбирается по формулам (15.1). Расчет тре-
угольных мембран, из которых компонуется конструкция, на
равномерно-распределенную нагрузку при условии несмещае-
мых кромок следует выполнять по формулам.

Прогиб в центре мембраны

W = 0,724 v qa4/Et,'	(15.3)

где t - толщина мембраны; а == l/3h ;h — большая высота треугольника.
Напряжения в центре мембраны

ох = Оу = 0,432 Vqa2E/t2 .	(15-4)

Максимальные нормальные напряжения в мембране, действую-
щие на {йсстоянии 1/6—1/8 высоты от угла треугольника,
amax ” 2ox(y) '	(15.5)

Усилия сжатия в контуре от действия цепных усилий

N = 0,32а Vq2a2E/t2 '.	(15.6)

ТРАНСФОРМИРУЕМЫЕ СВОДЫ

15.23.	Трансформируемые своды изготовляются в виде
плоских серповидных складок, соединенных между собой в
пакет по верхним и нижним кромкам. В местах соединений
предусматриваются алюминиевые или стальные профильные
элементы, способствующие повышению жесткости конструкции
и упрощению соединений [59].

Складки рекомендуется выполнять из листового алюминия
толщиной 1—1,5 мм. При необходимости повышения жесткости
листа он может быть подкреплен радиальными ребрами. Транс-
формация достигается раздвижкой спакетированных складок, в
результате чего образуется волнообразная поверхность из сво-
дов V-образного сечения кругового или эллиптического очерта-
ния (рис. 15.8).

Рекомендуемые размеры сводов: пролет 12—18 м; высота
сечения 0,75—1 м, ширина 2,5—3,5 м; высота складок 1,5—2 м;
угол их раскрытия 120° [76]. Своды следует использовать
для вспомогательных зданий, в первую очередь, сборио-раз-
борных сооружений, а также галерей, покрытий эстакад топ-
ливоподачи, при устройстве покрытий в сельском хозяйстве.

15.24.	Складки выполняются из отдельных тонколистовых
четырехугольных заготовок, которые соединяются между со-
бой внахлест на контактной или аргонодуговой точечной сварке.
Ребра изготовляются из профильных алюминиевых элементов
или в виде выштамповок листа складок. Ребра соединяются с
листом на сварных точках или заклепках.

15.25.	Рекомендуемые соединения складок по кромкам
образующих:

на шарнирах из стержней и надетых на них трубок длиной
около 100 мм, которые привариваются к полосовым элементам
смежных складок в чередующемся порядке, причем каждая
трубка приваривается только к одной складке (рис. 15.9, в) .
Трансформация происходит поворотом трубок вокруг стержня.
Конструкция обеспечивает многократность трансформации.
Водонепроницаемость соединений осуществляется нащельни-
ками из алюминия или наклейкой гицроизолирующих мате-
риалов;

на пластинках толщиной 0,5—0,8 мм из мягкого алюминия,
которые крепятся на сварке или заклепках к.уголкам (рис.
15.9, б). Трансформация складок происходит изгибом пластин.
Водонепроницаемость нижних соединений осуществляется про-
Рис. 15.8. Трансформируемые своды

мазкой стыков герметиком или наклейкой гидроизолирующих
материалов;

на уголках, стянутых болтами или заклепками, в результате
чего происходит обжатие стыка и образуется плотное соедине-
ние (рис. 15.9, в). Водонепроницаемость нижних соединений
осуществляется промазкой герметиком поверхности кромок
между складками. Трансформация происходит в результате
изгиба листа складок в местах соединений, что вызывает необ-
ходимость подкрепления радиальными ребрами остальной
части листа от потери устойчивости.

15.26.	Спакетированиые складки, превышающие транспорт-
ные габариты и массу, доставляются на монтажную площадку
однотипными секциями, где объединяются в единый пакет
продольными и радиальными стыками. Продольную стыковку
рекомендуется осуществлять по верхним поясам, так как они
практически не подвержены проникновению дождевых и талых
вод. Водонепроницаемость радиальных стыков обеспечивается
напуском листа стыкуемых секций.

15.27.	Складки раздвигаются с помощью тяг, крепящихся
к нижним образующим крайних складок вертикально уста-
новленного пакета (рис. 15.10). Из горизонтального положения
пакет переводится поворотом его вокруг опор на монтажных
подмостях. Начальный этап раздвижки осуществляется по под-
мостям, длина которых должна быть в 2—3 раза больше толщи-
ны пакета. Начальное раскрытие складок на подмостях обеспе-
чивает устойчивость системы при дальнейшей ее трансформации.
Проектная ширина раздвижки опор фиксируется расчалками.
Крапление сводов к фундаментам или опорным конструкциям
выполняется на болтах или сварке по нижним и верхним поя-
сам.

15.28.	Форму поверхности складок (рис. 15.11) рекомен-
дуется определять, используя зависимость

ho/Ц = Ro/Rt = const,	(15.7)

где ht, Rt — высота и радиус кривизны складок в трансформированном
состоянии; Ьд, Кд — высота и радиус кривизны плоских складок в
исходном состоянии.
Рис. 15.9. Варианты соединений складок трансформируемых сводов по
кромкам

а — на трубчатых шарнирах; б - на пластинах; в — на уголках; 1 — склад-
ки; 2 — полосовые элементы, уголки; 3 — стержни; 4 — трубки; 5 — на-
щелъники; 6 — пластины
Рис. 15.10. Трансформируемый свод перед началом мон-
тажа (спакетированные складки)

1 ~ пакет; 2,3 — стойки и ригели монтажных подмостей;

4 — монтажные тяги

Рис. 15.11. формообразование трансформируемых
сводов

1 — исходное состояние; 2 — трансформированное
состояние

15.29.	Изгибные напряжения в элементах свода, возникаю-
щие при его формообразовании, определяются по формуле

оп = Ez/Rt,	(15.8)

где Е — модуль упругости материала; z — расстояние от нейтральной оси
до рассматриваемой точки сечения; R. — радиус кривизны свода в рас-
сматриваемой точке сечения.

15.30.	Усилия в своде от внешней нагрузки воспринимаются
элементами поясов и примыкающими к ним участкам листов,
ширина которых определяется согласно п. 15.1.
16.	ЛЕНТОЧНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

16.1.	Для утепленных и неутепленных стеновых ограждений
промышленных зданий, в первую очередь с глухими стенами,
подвесных потолков, а также ограждений специальных соору-
жений следует использовать рулонные стальные (оцинкован-
ные, плакированные) или алюминиевые ленты, располагаемые
горизонтально или вертикально на всю длину или высоту здания,
сооружения. Это позволяет сократить протяженность монтаж-
ных стыков и исключить стадию заводского передела металла.
Исходя из экономических и эстетических соображений в ка-
честве лент рекомендуется применять стальные плакированные
ленты, выпускаемые Челябинским заводом профилированного
стального настила по ТУ 67-263—79.

Жесткость обшивок обеспечивается их предварительным
напряжением в результате продольного натяжения лент с по-
мощью стяжных болтов (шпилек) — рис. 16.1. Подобное ре-
шение предполагает выполнение выносного фахверка, продоль-
ные элементы которого имеют шаг, несколько меньший ширины
лент, и крепление продольных кромок лент к этим элементам.

16.2.	Для утепления стен с обшивками из рулонных лент
следует использовать полужесткие минераловатные плиты,
располагаемые между элементами фахверка. С внутренней сто-
роны здания устанавливаются специальные листы, которые под-
жимают утеплитель. Если по противопожарным требованиям
допускается применение древесно-волокнистых плит, то они
крепятся непосредственно к элементам фахверка. При других
материалах, обладающих большей теплопроводностью, например
асбестофанере, между фахверком и этими листами необходимо
устанавливать термоизоляционные прокладки, предотвращаю-
щие образование мостиков холода, либо деревянные бруски,
ширина которых немного больше ширины элементов фахверка.

Рис. 16.1. Фрагмент устройства для
предварительного напряжения лент
обшивки

1 - элемент каркаса; 2 — пента об-
шивки; 3 - планки зажимного устрой-
ства; 4 — шпилька; 5 — опарная
балка
СТЕНОВЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ

16.3.	В одноэтажных производственных зданиях с глухими
стенами либо с небольшим количеством оконных проемов ре-
комендуется ленты располагать горизонтально иа всю длину
или ширину здания и после предварительного напряжения
прикреплять их продольные кромки к выносному фахверку.
При этом решении каждая вышележащая лента перекрывает
нижележащую, что исключает применение нащельников.

16.4.	От внешних воздействий предварительного напряже-
ния и совместной работы с каркасом в лентах в продольном и
поперечном направлениях возникают нормальные усилия. Уси-
лия, действующие в продольном направлении лент, восприни-
маются вертикальными связями, поставленными в плоскости
основных колонн здания, или продольным фахверком. Послед-
ний проектируется не разрезным, обеспечивая его независимые
продольные перемещения относительно колонн основного
каркаса, например овальными отверстиями в болтовых соеди-
нениях.

Усилия в поперечном направлении лент, возникающие в ос-
новном от ветровой нагрузки и температурного перепада, в
смежных лентах практически одинаковы и самоуравновеши-
ваются. Для воспринятая этих усилий в крайних лентах реко-
мендуется между продольными элементами фахверка ставить
распорки (рис. 16.2) с включением в работу соответственно
верхних и нижних лент ограждения.

16.5.	Для монтажа стенового ограждения зданий большой
протяженности следует иа одном из угле® здания располагать
легкую подъемную площадку с вращающейся платформой.
На платформу устанавливаемся рулон и площадку поднимают в
положение, при котором кромки рулона совпадают с соответ-
ствующими элементами фахверка. Далее, к концу ленты кре-
пят прижимной захват, а к верхней кромке ленты специальный
ползунок, скользящий по фахверку. Протянув ленту с ползун-
ком на 4—5 м по фахверку, надевают второй ползунок и ленту
протягивают еще на 4—5 м, и т.д. С помощью этого приспособ-
ления можно за 10—15 мин протянуть ленту на 150—200 м.

После протяжки ленты на всю длину шпильки зажимного
захвата вставляются в соответствующие отверстия опорного
элемента, С противоположной стороны лента отрезается, на ней
устанавливается второй захтват и осуществляется первый этап
предварительного напряжения. Продольные кромки лент соеди-
няются одна с другой н с фахверком после навески всех лент и
их расчетного предварительного напряжения. Эти соединения
выполняются на самонарезающих винтах или дюбелях. Креп-
ление обшивки в захватах осуществляется на высокопрочных
болтах с использованием фрикционного слоя [100]. Крепеж-
ные детали должны быть защищены от коррозии оцинковы-
ванием или кадмированием.

16.6.	В зданиях, где преобладающим размером является
высота, необходимо вертикальное расположение лент. При этом,
как и в случае горизонтального расположения лент, продольные
усилия в лентах можно воспринимать элементами основного
каркаса или фахверком, обеспечивая его ’’скользящее” крепле-
ние к основному каркасу, либо совместно каркасом и фахвер-
ком при креплении фахверка к каркасу на гибких консолях.

Последовательность монтажа стенового ограждения для
этого случая приводится далее на примере осуществленного
сооружении. В отличие от горизонтального расположения лент
здесь следует обратить особое внимание на герметизацию верти-
кальных швов, при этом рекомендуется установка нащельни-
ков. Закрепление продольных кромок и установку нащельни-
ков следует производить одновременно.

Вертикальное расположение лент позволяет придать фасаду
здания складчатую или волнообразную поверхность, чем дости-
гается высокая архитектурная выразительность. Этим же целям
служит использование плакированных лент с различной цвето-
вой гаммой. Для примера приведем конструкцию ограждения
высоковольтного экспериментального корпуса ВНИИКП в
Москве, разработанного Кабельпромпроектом и ЦНИИСК
им. В.А. Кучеренко [100].

Здание размером в плане 90x45 м имеет высоту стен 36 м.
Несущие конструкции здания выполнены в виде стальных рам,
установленных с шагом 6 м. Стойки и ригели рам имеют трех-
гранное сквозное сечение с вершиной наружу, образуя высту-
пающие пилястры со стороной 1,2 м. Вдоль каждой грани пи-
лястры натягивалась одна лента, а между ними три ленты. Кон-
струкция стенового ограждения состоит из трех слоев. Наруж-
ный слой — алюминиевые ленты, натянутые на основной кар-
кас на всю высоту стены; средний слой (утеплитель) — жесткие
минераловатные плиты, уложенные на фахверк; внутренний,
третий, слой — плоские прессованные асбестоцементные листы
толщиной 10 мм. Натяжение лент производилось в продольном
направлении с помощью стяжных болтов.

Стеновое ограждение монтировалось в такой последова-
тельности. Рулоны алюминиевых легт устанавливали у стены,
к концам лент крепили траверсу и подымали до карниза на
высоту 36 м. На эту операцию затрачивалось 5—7 мин. После
подъема верхний конец ленты прижимным устройством жест-
ко закрепляли на каркасе, а к нижнему — прикрепляли натяж-
ное устройство. Так как монтаж производился в летнее время,
то ленты предварительно напрягались на небольшую величину
порядка 10—20 МПа, обеспечивающую ровность поверхности.
Бригада из пяти человек за смену навешивала и выполняла
предварительное напряжение семи лент общей площадью 420 м2.
После натяжения лент по углам пилястр устанавливали нащель-
никн из гнутых алюминиевых полос и прикрепляли вместе с
лентами к продольному фахверку самонарезаюшими болтами
шагом 300 мм.

ХАРАКТЕР РАБОТЫ СИСТЕМЫ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА

16.7.	Стеновое ограждение необходимо рассчитывать для
двух стадий работы конструкции — предварительного напряже-
ния и эксплуатации. На первой стадии лист работает на продоль-
ное растяжение, а фехверк (при его наличии) на продольное
сжатие, изгибающие и крутящие моменты, вызываемые
эксцентричным приложением сил предварительного напряжения.
На стадии эксплуатации предварительно напряженное стеновое
ограждение воспринимает поперечную ветровую нагрузку и
температурные воздействия. В нем также возникают усилия от
совместной работы с каркасом.

Особенность тонкостенных ограждающих конструкций,
обладающих малой тепловой инерцией — их быстрый нагрев
до значительной температуры от солнечной радиации. Соответ-
ствующие температурные напряжения подлежат учету как для
открытых, так и для отапливаемых сооружений. Для зданий и
сооружений с вертикальным расположением лент температур-
ные напряжения в продольном направлении в холодное время
года имеют место только для отапливаемых зданий с жестким,
либо на упругих консолях присоединением фахверка к основ-
ному каркасу. Если обшивка, фахверк и основной каркас вы-
полняются нз материалов с различными коэффициентами линей-
ного расширения, это необходимо учитывать дополнительно.
16.8.	Стеновое ограждение на стадии рабочего проектирова-
ния рассчитывают на ЭВМ совместно с несущим каркасом как
единой пространственной системы с учетом геометрической не-
линейности мембранной обшивки. Методика приближенного
расчленения на стадии технико-экономических обоснований и
предварительного подбора сечений приведена в пп. 16.9—16.18.

16.9.	При расчете каркаса (фахверка) в площадь его про-
дольных элементов включается площадь обшивки с коэффи-
циентом 0,7 при условии назначения начального предваритель-
ного напряжения по п. 16.12. При меньшем значении начального
предварительного напряжения в случае его исчерпания рекомен-
дуется в площадь продольных элементов каркаса (фахверка)
включать площадь обшивки на ширину 12 толщин листа в каж-
дую сторону.

16.10.	Расчетную схему тонколистовой обшивки рекомен-
дуется принимать в виде предварительно напряженной мембра-
ны с не смещаемыми кромками, нагруженной поперечной (вет-
ровой) нагрузкой. Значение предварительного наприжения при
этом включает в себя следующие напряжения: начальное OpQ, от
температурных воздействий а*, от совместной работы с кар-
касом

°р = 1,1ор0 + °t + °к'	(161>

Здесь и далее растягивающие напряжения принимаются со
знаком сжимающие —

16.11.	Определяющим расчетом на прочность является рас-
чет при наибольшем суммарном предварительном напряжении,
т.е. для теплых зданий в холодное время года. Деформации
тонколистового ограждения от ветровой нагрузки следует опре-
делять на подветренной стороне здания без учета предвари-
тельного напряжения.

16.12.	Начальное предварительное напряжение лент обшивки
находится из условия

°’9ор0 * °tr * °k = °-	*16-2>

где — напряжения в обшивке в результате температурного воздей-
ствия от солнечной радиации; — напряжения в обшивке от совместной
работы с каркасом.

16.13.	Ветровая нагрузка на обшивку при частоте колеба-
ний, превышающей предельную (f^ — см. СНиП 2.01.07—85
’’Нагрузки и воздействия”) вычисляется по формуле

q = qokc(l +07f,	(16.3)

где qo “ нормативное значение ветрового давления; к — коэффициент,
учитывающий изменение ветрового давления по высоте; с - аэро динами-
ческий коэффициент (давления); Е - коэффициент пульсации давления
ветра; — коэффициент надежности ио ветровой нагрузке.

При определении ветровой нагрузки следует учитывать на-
личие проемов, а для элементов ограждения, примыкающих к
углам здания, — местное отрицательное давление по СНиП
2.01.07—85,

16.14.	Значение начального предварительного напряжения
лент обшивки в значительной степени определяется температур-
ным перепадом, возникающим вследствие нагрева тонкостен-
ной обшивки от солнечной радиации. Температура нагрева
гонкостенных ограждений находится по номограмме (рис. 16.3)
в зависимости от параметров а и Ь, вычисляемых по формулам
[89]:

(Oj, + к’) 100
а =--------------------

ес0

ь =	+ ..икУ кЧ t.Psk

\100/	«о

(16.4)

где Oj. — коэффициент передачи тепла конвекцией. Вт/к — ко-
эффициент передачи тепла от наружной поверхности ограждения внут-
реннему воздуху, Вт/(м -ОС)' е — степень черноты материала обшивки
(табл. 16.1); с0 — 5,75 Вт/(м5-°С)4 — коэффициент излучения абсолют-
но черного тепа; Ти = tH + 273 — абсолютная температура наружного,
воздуха, °C; =tfc + 273 — абсолютная температура внутреннего воз-
духа, °C; р — коэффициент поглощения солнечной радиации (см. табл.
16.1); s — суммарная интенсивность прямой и рассеянной солнечной
радиации, Вт/ма, принятая по СНиП 2.01.01-82. "Строительная клима-
тология и геофизика”; к — коэффициент, учитывающий прозрачность
атмосферы, равный для больших городов и промышленных центров
0,7, для горных и отдаленных районов 0,8.

Коэффициент aj. вычисляется по формуле

ак = 1,16(6,31v°-6se + 3,25e-1,91v),	(16.5)

где v — скорость ветра, м/с; е — основание натурального логарифма.

Безветренной погоде (v = 0) соответствует наибольший
нагрев: ак= 3,77 Вт/(м1-ОС).

Коэффициент к определяется по формуле

к' = l/(Ro + Rb),	(16.6)

где Ro - термическое сопротивление ограждения, °С м2/Вт; Rb - сопро-
тивление теплопереходу от внутренней поверхности ограждения внут-
реннему воздуху, °С-ма/Вт.

Сопротивление теплопереходу для металлических окра-
шенных поверхностей принимается 0,114°См’/Вт, а для не-
Рис. 16-3. Номограмма для определения температуры нагрева
тонкостенных ограждений под воздействием солнечной радиации

окрашенных окисленных алюминиевых поверхностей —
О^ДОС-м^Вт и оцинкованных - 0,2°С-м2/Вт. Так, например,
от прямого нагрева солнечными лучами металлическая стена
в средней полосе СССР может нагреваться до 50—60°С. Если
учесть температуру воздуха в зимнее время порядка —30°С,
то температурный перепад составит 80—90°С и для нижней
ленты. Тогда напряжения составят:

для стали

Ot = aCTAtEst = 0,000012-80-210000 = 202 МПа;

для алюминия

°t = °алДгЕал = 0,°00023-80-71000 = 131 МПа.

Для обеспечения жесткости стены при максимальной тем-
пературе воздуха необходимо задать дополнительно предвари-
тельное напряжение порядка 10—30 МПа. В соответствии с этим
при горизонтальном расположении лент начальное предвари-
тельное напряжение для нижней ленты составит при стальной об-
шивке OpQ > 210 МПа и алюминиевой — Ор^ >140 МПа.

16.15.	Вертикальные связи здания, на которые передаются
усилия предварительного напряжения, работают совместно с
фундаментами по консольной схеме и обладают определенной
податливостью, степень которой возрастает по мере удаления
от места защемления, что соответственно приводет к снижению
температурных напряжений. Это должно в первую очередь учи-
тываться при расчете связей. Так, например, при горизонтальном
Таблица 16.1

Материал и состояние поверхности	р	Iе

Сталь		
Полированная	0,45	0,128
Окисленная, ржавая	0,74	0,69-0,9
Оцинкованная	0,64	0,28
Алюминий		
Полированный	0,26	0,04-0,06
Матовый	0,38	0^055
Окисленный	0,4-0,52	0,1
Лакокрасочные		
покрытия, окраска		
Белая	0,12—0,26*1	
Охра золотистая	0,44	
Зелень изумрудная	0,61	к 0.8-0,96
Кобальт фиолетовый	0,83	I	
Черная	0,98	J	
Белая фарфоровая эмаль	0,25—0,35	0,897

смещении каждой консольной связи на величину f в верхней
ленте напряжения в процентном отношении будут меньше, чем
в нижней на 200f/L(aAt), где L — расстояние между связями.

Таким образом, чем короче здание, тем эффект разгрузки,
вызываемой податливостью связей, будет более ощутим. Напри-
мер, при расстоянии между связями 100 м, At = 80° и f = 3 см
получим снижение усилий на 32,6%, а при длине здания 50 м —
ух© на 65,2%. Для практических целей контактную задачу ра-
боты связей и лент рекомендуется решать последовательными
приближениями, задаваясь значением прогиба и полагая, что
усилия в лентах по высоте здания изменяются линейно или по
квадратной параболе.

16.16.	Если продольные усилия в лентах замыкаются в фах-
верке, а обшивка н фахверк выполнены из одинакового мате-
риала и прогреваются на одинаковую величину, то температур-
ные перепады не будут вызывать каких-либо усилий. В этом
случае следует задавать минимальное предварительное напряже-
ние порядка 10-30 МПа, необходимое для придания гладкости
обшивке.

Если обшивка и фахверк выполнены нз различных мате-
риалов, то из-за разности коэффициентов линейного расширения
температурные перепады вызывают дополнительные напряже-
ния в обшивке н фахверке. Так, например, при стальном фах-
верке и алюминиевой обшивке площадь сечения соответствен-
но Аст ф и температурные напряжения в обшивке опреде-
ляются из выражения
°t ^аал	д /э од +1 '	(16-7)

Аал'г,УАст.ф + 1

Подставив в это выражение данные приведенного выше
примера At = 80°С н допустив, что Аад = Аст ф, получим: ot =
= 0,000012-80-71 000= 50,7 МПа. Как випно, температур-
ные напряжения в рассматриваемой конструкция оказались при-
мерно в 2,5 раза меньше, чем при воспринятой нх вертикаль-
ными связями. С учетом дополнительного предварительного
напряжения порядка 10—30 МПа полное предварительное напря-
жение алюминиевых обшивок здесь составит около 75 МПа.

16.17.	Расчет предварительно напряженной мембраны с не-
подвижными кромками на воздействие поперечной (ветровой)
нагрузки рекомендуется проводить по формулам:

w = wosin sin ;
а b

о =	+ U2 —у /1,1 + 0,35k2 — cos —w2;

х£ хр а2 \	Ъ /

%=cyp+l,2^[035 + k’(.,l-co^p-)]w’

w0 = Va+ VА2 + В3 ’ + VA- х/А2 +В3';

(16.8)

0,06а4 q _ 0,16а2 (oxp + k2cyp)

Et|3 ’	~Ёр~

Р = 2,9(1 + к2 (0,44+ к2)]; к= а/Ь,

где а, b — стороны мембраны; q — поперечная нагрузка; Е — модуль
упругости мембраны; стХр> °ур — предварительное напряжение мемб-
раны по направлениям X и У; w, Wq прогибы в произвольной точке н
в центре мембраны; ок , Оу — суммарные напряжения в произволь-
ной точке мембраны по направлениям X н У.

С учетом двухосного растяжения обшивкн приведенные
суммарные напряжения в ней

Ov = V ~	+ О.,

не должны превышать расчетного сопротивления материала
обшивки.
16.18.	Расчетную схему верхней и нижней лент на действие
неуравновешенных цепных сил следует принимать в виде услов-
ной фермы, поясами которой являются элементы фахверка,
стойками — элементы распорок, а сечение раскосов (см. рис.
16.2) включает 300 толщин листа мембраны. Цепные усилия,
возникающие в средних лентах, взаимно уравновешиваются
и не вызывают изгиба леит в их плоскости.

КРОВЕЛЬНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ И ПОДВЕСНЫЕ ПОТОЛКИ

16.19.	Кровли и подвесные потолкн из отдельных руло-
нируемых лент применяются в производственных зданиях
большой протяженности. Кровля раскатывается по прогонам,
установленным нз расчета раскладки лент со значительным
нахлестом кромок (не меиее 15 см), при этом швы должны
быть герметизированы, а уклон кровли принят не менее 1/12.
Присоединение лепт к прогонам рекомендуется производить
на дюбелях.

16.20.	Ленты кровепьного ограждения предварительно
напрягаются, при этом усилия предварительного напряжения
необходимо воспринимать горизонтальными связями, постав-
ленными в торцевых пролетах в уровне верхних поясов ферм,
и передавать на вертикальные связи или воспринимать прого-
нами при условии обеспечения нз независимых перемещений
относительно основных несущих конструкций. Цепные усилия,
возникающие в поперечном направлении лент в средних ячей-
ках,-взаимно уравновешиваются, а в крайних для нх восприятия
рекомендуется ставить распорки (см. рис. 16.2).

16.21.	Напряжение лент осуществляется стяжными болтами
аналогично натяжению лент стенового ограждения. Для осу-
ществления скользящего прикрепления прогона к фермам от-
верстия в шпальных угопках делают овальными.

16.22.	Ленточные подвесные потолки выполняются анало-
гично кровле. К нижнему поясу ферм подвешиваются двутав-
ровые прогоны с шагом, на 2—5 см большим ширине ленты;
н между нх нижнимн полками протягиваются ленты, которые
предварительно напрягаются стяжными болтами. После пред-
варительного напряжения кромки лент крепятся к полкам дву-
тавров дюбелями или самонарезающими болтами. Подвесные
потолкн и кровля могут выполняться нз оцинкованной или
плакированной стали, а также алюминия.

Подвесные потолки из алюминиевых лент были разработаны
ЦНИИСК нм. В.А. Кучеренко н Гипробумом и выполнены в
трех цехах бумагоделательных машин, каждый размером в
плане 180x30 м Сегежского целлюлозно-бумажной) комбината.
Монтаж производился трестом Союзпромбуммонтаж [100].
Прогоны длиной 6 м подвешивались к нижним поясам ферм с
шагом 1,5 м (лента имела ширину 1,47 м). Поскольку внутрен-
няя температура воздуха мало изменялась, было принято жест-
кое (не скользящее) соединение прогонов с фермами; усилия
от предварительного напряжения воспринимались прогонами,
предварительное напряжение принималось минимально необ-
ходимым лишь для выравнивания поверхности.

Монтаж потолков осуществлялся с помощью имеющегося
мостового крана в такой последовательности: вначале устанав-
ливались прогоны, при этом требовалась повышенная точность.
Для этого производили рихтовку средней ниткн прогонов по
теодолиту, а расстояния до точек окончательного закрепления
остальных отмеряли от средней нитки с шаблонами. Разница
в уровнях нижних поясов ферм потребовала при креплении
прогонов установки прокладок. Протяжка лент с использова-
нием мостового крана велась в следующем порядке: рулон
на специальной вертушке устанавливали на полу цеха под краем
подвесного потопка. Конец ленты, обжатый стальными планка-
ми, поднимали наверх и заводили между нижними полками
прогонов. При движении мостового крана лента разматывалась
с рулона и протягивалась по нижним поясам прогонов. Через
каждые 3 м пенту подкрепляли временными монтажными рас-
порками, которые после предварительного напряжения, контро-
лировавшегося динамо метрическим ключом, н прикрепления
лент к прогонам через 3 м снимались. Затем осуществлялось
точечное присоединение лент к полке прогона шагом 300 мм.

СТЕНОВЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ НАДШАХТНЫХ КОПРОВ

16.23.	Традиционным конструктивным решением копров
скиповых и клетевых стволов, применяющихся в СССР, явля-
ется железобетонный или стальной каркас с ограждением из
железобетонных (керамзитобетонных) стеновых панелей. При
этом масса сооружения оказывается весьма значительной, что
предполагает возведение конструкции непосредственно над
стволом после его проходки. Это определяет значительный
срок строительства рудников.

Более прогрессивно совмещение по времени проходки
ствола и монтажа сооружения с последующей надвижкой на
ствол. Надвижка предполагает осуществление легкого огражде-
ния и соответственно облегченного каркаса с применением вы-
сокопрочных сталей. При этих условиях целесообразно в ка-
честве стенового ограждения использовать тонколистовое мемб-
ранное ограждение из рулонных лент, располагаемых по верти-
кали (рис. 16.4).

16.24.	По условиям эксплуатации копров необходимо утеп-
ление ограждения и повышенная его огнестойкость (для боль-
шинства помещений 0,75 ч). Конструкция должна восприни-
мать значительные ветровые нагрузки, достигающие с учетом
ее высоты 3 кПа и более. В этих условия целесообразно тепло-
Рис. 16.4. Копер с мембран-
ным ограждением, возводи-
мый с применением метода
надвижки

1 — каркас из высокопроч-
ных сталей; 2 - облегчен-
ное мембранное ограждение
из рулонных лент

изоляцию обеспечивать экструзионными панелями, пцбо моно-
панелями с минераловатным утеплителем, а воспринятое ветро-
вой нагрузки и других атмосферных воздействий обеспечивать
тонколистовой предварительно напряженной мембранной
обшивкой, которая располагается с внешней стороны стенового
ограждения.

16.25.	В качестве мембранной обшивкн следует применять
рулонную оцинкованную сталь с толщиной цинкового покрытия
не менее 40—60 мк и дополнительным полимерным покрытием,
выпускаемую Челябинским заводом профилированного сталь-
ного настила. Толщину стального листа принимают порядка
0,8—1 мм. Применение в качестве обшивки алюминия неце-
лесообразно из-за существенного различия коэффициентов ли-
нейного расширения алюминиевой обшивки и стального кар-
каса, находящихся в различных температурных условиях.

16.26.	Обшивка должна быть предварительно напряжена
на величину, обеспечивающую отсутствие сжимающих напря-
жений в наиболее неблагоприятных условиях. Предваритель-
ное напряжение выполняется продольным натяжением пеит,
притягивая их к нижним опорным балкам.
Продольные кромки лент после их предварительного
напряжения крепятся внахлестку к вертикальным элементам
фахверка или к гибким двусторонним накладкам болтами
нормальной точности, либо дюбелями. При гибких двусторон-
них накладках последние в момент пристрелки дюбелей долж-
ны быть подкреплены инвентарными подпорками. Крепежные
детали должны быть защищены от коррозии оцинкованием или
кадмирование м.

16.28.	При использовании двусторонних накладок они вы-
полняют также роль нащельников. Если кромки лент крепятся
к жестким стойкам фахверка, то следует предусматривать уста-
новку полосовых нащепьников. Крепление полос-накладок
должно обеспечивать их устойчивость при появлении сжимаю-
щих напряжений (в теплое время года в результате темпера-
турного воздействия от солнечной радиации). Между внешними
накладками (нащельниками) и мембраной следует предусмат-
ривать укладку герметика. Внутренние кромки прижимных
элементов должны иметь закругления для обеспечения плав-
ного перегиба обшивки под нагрузкой в этом месте-

16.29.	В обоих вариантах выполнения фахверка (жесткие
стойки либо гибкие подкрепляющие элементы) в местах сопря-
жения плоскостей ограждения (углах) следует предусматривать
жесткий вертикальный элемент.

16.30.	При соединении продольных кромок лент к верти-
кальным элементам фахверка болтами нормальной точности
отверстия в элементах фахверка и нащельниках выполняются
в процессе изготовления конструкций, а в обшивке — по месту.
В предварительно напряженной обшивке возможно выполнение
проемов при условии'предварительного обрамления листа в
соответствии с п. 3.24.

16.31.	Для примера приведем копры клетевого и скиповых
стволов Анненского рудника Джезказганского ГМК, разрабо-
танные Гипроцветметом при участии ЦНИИСК нм. В.А. Куче-
ренко (93, 99]. Клетевой копер, предназначенный для спуска
и подъема людей и размещения технологического оборудования,
имеет высоту 50 м, а в плане — форму трилистника. Копер ски-
повых стволов высотой 102 м имеет в плане форму прямоуголь-
ника размером 21x45 м и бункеры для промежуточного хране-
ния руды. Каркасы копров в виде пространственных стержне-
вых рамно-св язе вых систем выполнены нз высокопрочной
стали. Облегченное стеновое ограждение включает монопанели
с эффективным утеплителем и наружную обшивку из рулонной
оцинкованной стали толщиной 1 мм с полимерным покрытием.

16.32.	Расчет мембранного стенового ограждения копров
производится на следующие нагрузки и воздействия: попереч-
ную ветровую нагрузку; усилия, вызванные совместной рабо-
той с каркасом (от ветровой нагрузки и других нагрузок, воз-
gaeewironniwsl
аЯ9ВШШШ8ЯМ1
1т№шши

1

BimwjwiSfBW
ЬмагижмвмЯ
В'гшшговша.'д
ОйШ!!1В!1ВО
влвш'жвша
Й!>й!й:!1ЧЙ151В>!3

!

В шана

жийиЯ

Внвш.'ШвнЯ
|№S№»№£tia
В!Ш№№’Л91В$!Я

Baianstis

ms$s3

£L<Si№K№Bi’lig

pj

№!l

ВЙЯЮИВНВ
BKWKHIWBHS
вкмшшшвнд



Рис. 16,5. Воздухозаборная башня'
1 — стержневой каркас; 2 — пред-
варительно напряженная мембран-
ная обшнвка из рулонных лент
никающих при эксплуатации сооружения); предварительное
натяжение обшивки; температурные воздействия от солнечной
радиации и в холодное время года.

16.33.	Стеновое ограждение копров на стадии рабочего про-
ектирования рассчитывается на ЭВМ совместно с несущим кар-
касом как единой пространственной системы с учетом геомет-
рической нелинейности мембранной обшивки. Методака прибли-
женного расчета на стадия технико-экономических обоснова-
ний и предварительного подбора сечений приведена выше -
пп. 16.9—16.18.

16.34.	В зависимости от конструктивного решения фахвер-
ка (жесткий выносной фахверк или гибкие полосы-накладки),
а также от расположения лент обшивки (средние, угловые,
примыкающие к жестким участкам), ленты работают в двух
либо преимущественно в одном направлении. В последнем
случае их можно приближенно рассчитывать на предварительно
напряженные гибкие нити.

ОБШИВКИ ВОЗДУХОЗАБОРНЫХ БАШЕН

16.35.	Воздухозаборные башни предназначены для подачи в
рудник чистого воздуха. В связи с этим поперечное сечение их
ствола увеличивается кверху или постоянно по высоте. Другой
особенностью воздухозаборных башен является значительный
диаметр ствола (от 6 до 10—15 м) при высоте 60—100 м.

16.36.	Для сокращения протяженности вентиляционных тон-
нелей и площади застройки воздухозаборные башни рекомен-
дуется блокировать с другими сооружениями, используя их в
качестве опоры, что требует существенного уменьшения массы
конструкций. Выполнение воздухозаборных башен в легких
металлоконструкциях позволяет уменьшить их массу по срав-
нению с железобетонными до 10 раз.

16.37.	Конструкция воздухозаборной башни включает в
себя несущую стержневую башню (каркас) и ствол, выполняе-
мый в виде предварительно напряженной мембранной обшивки,
аналогичной наружному слою ограждения копров (рис. 16.5).
Несущая башня (каркас) выполняется в виде одно-двухсетча-
той пространственной стержневой системы, обеспечивающей
возможность монтажа укрупненными блоками.

Мембранную обшивку рекомендуется выполнять из рулон-
ной оцинкованной стали с дополнительным полимерным покры-
тием с вертикальной раскладкой лент н их предварительным
напряжением в продольном направлении. Конструктивные ре-
шения узлов закрепления лент обшивки аналогичны применяю-
щимся в ограждениях копров.

Для примера приведем воздухозаборные башни Акчин-
Сласского (возведено в 1985 г.) и Анненского (рабочие черте-
жи) рудников Джезказганского ГМК, разработанные Гнпро-
цветметом при участии ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (93, 99].
Воздухозаборная труба Акчий-Спасского рудника имеет в плане
форму, близкую к эллипсу постоянного по высоте сечения, с
габаритами 14,2x7,2 м и высотой 60 м. Каркас односетчатый
рамно-связевой. Воздухозаборная башня Анненского рудника
имеет наружный двухсетчатый каркас, поперечное сечение пе-
ременно по высоте, наружный диаметр возрастает от 12 м внизу
до 18 м вверху; высота сооружения 71 м. Обшивка в обоих
случаях выполняется нз лент оцинкованной рулонной стали
толщиной 1 мм с раскпадкой и предварительным напряжением
по вертикали.

16.38.	Воздухозаборные башни, как и копры, на стадии
рабочего проектирования рекомендуется рассчитывать иа ЭВМ
как единые пространственные системы (несущий каркас и мемб-
ранная обшивка) с учетом геометрической нелинейности мемб-
ранной обшивки. Ниже приведены основные сведения об осо-
бенностях расчета, в том числе приближенного, мембранных
воздухозаборных башен по сравнению с расчетом обшивок
копров.

Если прочность мембранной обшивки при значении пред-
варительного напряжения, определенном из условия отсутствия
в ней сжимающих напряжений (в соответствии с п. 16.12), не
обеспечена, то в качестве значения предварительного напряжения
следует принимать наибольшую, удовлетворяющую условию
прочности.

Температурное воздействие для обшивки в вертикальном
направлении (за исключением температурного воздействия от
солнечной радиации) можно не учитывать. При одновременном
учете ветровой нагрузки и температурного воздействия от
солнечной радиации температура нагрева обшивок должна опре-
деляться с учетом скорости ветра (в коэффициенте передачи
тепла конвекцией с^).

17.	МЕМБРАННО-ПАЦЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПОКРЫТИЙ
ИНДУСТРИАЛЬНОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

17.1.	Покрытия предназначены для одно- и многопролетных
производственных зданий пролетом 18—36 м и шагом колонн
3—12 м. Здания могут быть оборудованы мостовыми кранами.
Допускается устройство подвесного грузоподъемного обору-
дования, крепление различных инженерных коммуникаций.
В панели могут быть встроены зенитные фонари, водосточные
воронки и т.п.

Покрытия на основе крупноразмерных мембранных панелей
индустриального изготовления можно применять для спортив-
ных и зрелищных залов, ангаров, складов и т.п., укладывая
панели по верхним поясам пролетных конструкций. Использо-
вание легких панелей перспективно при реконструкции зданий
(в случаях, когда путем замены тяжелых железобетонных па-
нелей можно обойтись без усиления и замены нижележащих
конструкций каркаса).

17.2.	Мембранно-панельные покрытия образуются из круп-
норазмерных панелей размером 3x12 м индустриального изго-
товления, подкрепленных плоскостными или пространствен-
ными системами, в частности шпрингельными фермами и т.п.
(рис. 17.1).

17.3.	Для обеспечения эффективного водоотвода покрытия
на основе мембранных панелей следует выполнять преиму-
щественно двускатными с уклоном порядка 10—15%. В панель-
но-шйренгельных системах увеличенный уклон кровли способ-
ствует повышению жесткости и несущей способности пролетной
конструкции, позволяет упростить и облегчить конструкцию
изолирующих слоев покрытия.

17.4.	Мембранно-панельные покрытия рекомендуется приме-
нять в первую очередь для отапливаемых зданий. Возможны так-
же решения и с холодными кровлями. В первом случае наи-
более полис реализуется одно из преимуществ рассматриваемо-
го типа конструкций, а именно — комплексное изготовление
панелей, включая паро-, теплоизоляцию и кровельные слон
(или их часть) в заводских условиях. Предполагается, что авто-
матизированные поточные линии должны включать соответст-
вующие дополнительные участки.

17Л. При организации индустриального изготовления пане-
лей с тонколистовой мембранной обшивкой следует ориенти-
роваться на автоматизированные технологии с использованием
нестандартизированного оборудования, включающего серийно
выпускаемые сварочные агрегаты. В частности, рекомендуется
портальная установка для многоголовочной автоматической
сварки с координатным перемещением рабочих органов. Уста-
новка может быть реализована в двух основных вариантах —
для выполнения сплошных (прочно-плотных, прорезных) и
точечных швов (односторонней двухточечной констактной свар-
кой). При этом достигается высокая производительность свар-
ки, участок изготовления получается достаточно компактным,
не требуется сложного дорогостоящего оборудования, что поз-
воляет обойтись сравнительно малыми капитальными затрата-
ми и короткими сроками внедрения.

17.6,	Мембранно-панельные системы обладают определен-
ными преимуществами при монтаже. Одно из важных досто-
инств — повышенная заводская готовность покрытия, образуе-
мого из небольшого числа готовых панелей большой площади
с малым количеством креплений при сборке и монтаже. Разно-
образие конструктивных схем, возможность модификации сис-
тем позволяет в зависимости от условий строительства прн-
Рис. 17.1. Мембранно-панельные покрытия

а — панельно-шпренгельная система; б — панельно-ферменная система

менять различные способы монтажа — от поэлементного с по-
мощью малых кранов до крупноблочного, конвейерного, а так-
же методами надвижки н др.

Возможна сборка шпренгельных элементов с панелями на
заводе, для чего предусматриваются крепления на поворотных
шарнирах и компактный способ транспортировки в сложенном
виде с последующим разворачиванием на сборочном стенде при
укрупнении элементов перед монтажом. Прн этом трудоемкость
работ на строительной площадке значительно сокращается.

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ И МОНТАЖА

17.7.	Покрытия на базе панелей индустриального изготов-
ления могут быть скомпонованы с ориентацией длинной сторо-
ны панели поперек ската кровли и с ориентацией по скату.
Достоинство первого варианта — независимость длины панели
от пролета здания, что позволяет обойтись минимальным числом
типоразмеров панелей для широкой номенклатуры покрытий.
Панели могут опираться на стропильные конструкции своими
торцами, либо по двухконсольной схеме. Последняя позволяет
в результате возникновения усилий растяжения на значитель-
ных участках конструкции в зоне прикрепления мембраны эф-
фективно использовать тонкий лист в работе каркаса панели.

При ориентации панелей по скату кровли они участвуют в
работе пролетной системы в качестве верхнего пояса, т.е. наря-
ду с ограждающей выполняют несущую функцию.

17.8.	Наиболее предпочтительны двускатные кровли с кру-
тым уклоном (10—15%), обеспечивающие водоотвод как при
конструкциях с верхним металлическим листом, выполняю-
щим функции водонзоляционного ковра, так и при мягких
кровлях. В последнем случае не требуется укладка защитного
слоя гравия н четвертого слоя рубероида — согласно главе
СНиП П-26-76, что снижает нагрузку от собственного веса по-
крытия примерно на 0,5 кН/м2.
При увеличенных уклонах верхнего пояса стропильных
конструкций можно выбрать очертания нижнего пояса и га-
бариты подстропильных конструкций таким образом, чтобы
уменьшить высоту стенового ограждения по сравнению с тра-
диционными зданиями, в которых используются фермы с па-
раллельными поясами при уклоне 1,5%. При этом можно не уве-
личивать строительный объем здания даже при значительной вы-
соте несущей системы в коньке. Рациональная форма очерта-
ния поясов, следуя за эпюрой изгибающих моментов, позволяет
снизить расход стали на покрытие.

17.9.	Нижний пояс и решетку пролетной конструкции при
такой схеме целесообразно выполнять в виде пространствен-
ной или плоской шпренгельной системы. Возможны различ-
ные схемы шпренгельных подкрепляющих систем (рис. 17.2).
Они зависят от вида и уровня нагрузок, наличия н схемы под-
вески подъемно-транспортного оборудования, шага колонн,
требований по монтажу и тд. Шпренгельные подкрепления
могут быть расположены с шагом 3>и6м, вертикально (плос-
кие) или наклонно (пространственные). Последние более регу-
лярны, имеют меньшее число типоразмеров, обеспечивают
большую жесткость покрытия по сравнению с плоскостными,
однако многоэлементны и имеют более сложные узлы.

17.10.	Транспортабельные элементы покрытия укрупняются
на стройплощадке в блок-секции ”на пролет” или замкнутые
блоки повышенной строительной готовности. Под блок-сек-
цией подразумевается готовый для монтажа элемент покрытия
шириной, меньшей шага колонн. Минимальный размер блок-
секции со шпренгельной системой по ширине соответствует
короткой стороне панелей, т.е. однорядному их расположению.

Блок-секция может быть образована из двух рядов пане-
лей с общей разреженной шпренгельной системой, при этом
количество элементов уменьшается, но усложняются узлы.
Для установки блок-секции в проектное положение необходимо
прежде по колоннам установить подстропильные конструкции.
Такой монтаж условно считается поэлементным. Блок-секции,
объединяясь между собой, могут образовывать монтажный
блок с размерами по ширине, равными шагу колонн, что поз-
воляет устанавливать его непосредственно на колонны.

17.11.	Главным элементом мембранно-панельных систем
покрытий является крупноразмерная панель (рис. 17.3), сос-
тоящая из каркаса с продольными (бортовыми) и поперечными
(балками-распорками) элементами н тонколистового настила,
работающего по мембранной схеме в пределах, образованных
каркасом прямоугольных или квадратных ячеек.

Размеры панелей ограничиваются условиями перевозки
по железной дороге. Длина не Должна превышать 12 м, ширина —
3 м, что соответствует принятому модулю и обеспечивает пере-
a)

Рис. 17.2. Панельно-шпренгельные системы

а — пространственный шпренгель (шаг подкрепления 3 м); б — плоско-
стные решения (шаг 6 м); г — варианты схем шпренгелей (пунктиром
отмечены элементы для создания предварительного напряжения)

возку в горизонтальном положении. Возможны и другие как
уменьшенные, так и увеличенные размеры. В последнем случае
следует специально решать вопросы транспортировки негаба-
ритных грузов, в том числе автотранспортом. Высота панелей,
определяемая высотой бортового элемента каркаса, состав-
ляет 200—500 мм. Поперечные элементы каркаса размещают-
ся в пределах указанного габарита.

В балочных панелях следует увеличивать компактность
складирования и пакетированйя при перевозке за счет неболь-
шого наклона стенок бортовых элементов, которые выполня-
ются У -образного профиля. При этом они не должны иметь
развитых поперечных ребер или гофров. Вкладывание панелей
одна в^одну (в пределах свободного пространства до низа попе-
речных элементов) увеличивает коэффициент использования
грузоподъемности транспортных средств в 3—4 раза.

Свободный габарит в полости панелей -можно использовать
для размещения в нем элементов шпренгельной системы. В свя-
't

Рис. 17.3. Мембранная панель. Общий вид, схема пакетирования (сечения
панели см. на рис. 17.4)

зи с этим наиболее эффективны решения узлов крепления
шпренгельных элементов на поворотных шарнирах и их примы-
кание с внутренней стороны бортовых элементов каркаса.

17.12.	Бортовые элементы для уменьшения металлоем-
кости и большей возможности использования при сохранении
их основных габаритных размеров, рекомендуется выполнять с
составным поперечным сечением (рис. 17.4). Стенка —
или £ -образная, имеющая конструктивно минимальную тол-
щину порядка 2—3 мм, стыкуется (например, точечной сваркой)
с более толстостенными поясными профилями, полосовыми,
уголковыми или другого профиля.

Такое решение целесообразно в схемах, где преобладающим
усилием в бортовых элементах панелей является изгибающий
момент. Когда же бортовые элементы в составе верхнего пояса
шпренгельных систем воспринимают значительное сжатие, они
могут быть меньшей высоты и выполняться из цельного гнутого
или прокатного профиля, например швеллерного или £ -образ-
ного сечения (со стенкой, обращенной внутрь панели). В этих
случаях нет необходимости стремиться к уменьшению тол-
щины стеики.

В панелях, работающих в основном по балочной схеме,
прикрепленная к верхнему сжатому поясу бортовых элементов
мембрана значительно улучшает условия его работы, увеличи-
вая устойчивость. В шпренгельных системах нижний пояс борто-
вых элементов также может испытывать существенное сжатие.
В этом случае рекомендуется выполнять его с отбортовкой
кромки, например в виде £ -образного профиля, или из уголка.

17.13.	Конструкции опорных узлов мембранных панелей
следует принимать в зависимости от типа системы покрытия.
В панельио-фермениых системах, где панели опираются на стро-
пильные конструкции продольными (бортовыми) элемента-
ми, опорные узлы последних целесообразно выполнять с под-
резкой стенкн по высоте. К преимуществам такого опирания
относятся: упрощение конструкции, так как не требуется по-
становка опорного ребра; повышение жесткости диска покры-
тия вследствие приближения мембраны к уровню верхнего
пояса пролетной конструкции; повышения монтажных качеств
узла, поскольку облегчается доступ к местам крепления, улуч-
шается собираемость.

В панельно-шпреигельных системах торцы панелей кроме
передачи опорной реакции (поперечной силы) служат для при-
крепления шпреигельных элементов и для взаимной стыковки
смежных панелей в коньке, где действуют значительные про-
дольные усилия. Поэтому опорные узлы здесь целесообразнее
решать без подрезки, с постановкой опорных ребер, которые
можно сконструировать и ориентировать так, чтобы они не ме-
шали пакетированию панелей одна в одну, если это предусматри-
вается для компактного складирования и транспортировки.

17.14.	Поперечные элементы каркаса панелей необходимо
ограничивать по высоте. Это увеличивает свободный габарит
внутренней полости панели и не противоречит условиям ста-
тической работы поперечных элементов, поскольку кроме
изгиба от поперечных нагрузок на мембранный настил они испы-
тывают значительное внецентренное сжатие от цепных усилий в
мембране, а снижение высоты профиля уменьшает эксцентри-
ситет. В связи с этим эффективны коробчатые сечения, разви-
тые в зоне примыкания к мембране, например	Л—/"-

образные. По сравнению с сечениями швеллерного, зетообразно-
го и прочих профилей высота уменьшается примерно в 1,5 раза,
снижается толщина профиля с 4—6 до 2—2,5 мм. Открытые
профили, однако, проще защитить от коррозии. Поэтому заслу-
живают внимания профили типа I I, JT^X, С J , кото-
рые также достаточно хорошо отвечают условиям работы.

Поперечные элементы соединяются. с мембранным полот-
ном с помощью точечной сварки. Шаг то4ек назначают с учетом
обеспечения местной устойчивости полок верхнего пояса. Для
увеличения шага точек можно примыкающие к мембране полки
выполнять с отгибами, например Х-Г* 3 ,	J"* и т. п.

Для упрощения конструктивной схемы поперечные элемен-
ты можно подводить непосредственно под верхнюю полку
бортовых элементов. Присоединение к стейке бортового эле-
мента и передачу поперечной силы следует осуществлять через
столик — опорный уголок. Его плоскость, приваренная к стенке,
может быть продлена до нижнего пояса бортового элемента,
выполняя в этом случае функции ребра жесткости.
Рис. 17.4. Узлы панелей н шпрен-
гельных систем

а — сечение бортового элемента;
б — примыкание поперечного эле-
мента; в — опорный узел балоч-
ной панели (с подрезкой стенки);
г - то же, шпренгельной панели;
д — элементы шпренгельной сис-
темы; е — шкворневое соединение
с регулировочным устройством

17.15.	Мембранный настил панели выполняется плоским
иэ тонколистовой рулонной стали. Из-за ограниченности шири-
ны поставляемых промышленностью рулонов полотнища сты-
куют из двух и более лент. Возможны два типа соединения лис-
тов между собой н с бортовыми элементами — сплошными
швами или точечными. В первом случае достигается водонепро-
ницаемость, что важно для кровель с верхним металлическим
листом (холодных или утепленных). Если утепляющие и кро-
вельные слои устраиваются поверх мембраны, то достаточно
листы соединять точечной сваркой. В обоих случаях рекомен-
дуется нахлесточный тип соединения. Величина нахлеста опре-
деляется технологией сварки и составляет около 50 мм,

Рекомендуется замена угловых швов нахлесточного соеди-
нения прорезными с применением автоматизированной много-
головочной сварки одновременно крайних и средних швов.
При этом неровности кромок листов на качество шва ие влияют,
значительно облегчается слежение за перемещением электро-
да, улучшается товарный вид продукции, повышается произ-
водительность процесса. Дуговая сварка сплошным прорезным
швом в среде углекислого газа обеспечивает прочно-плотное
соединение. Если плотность не требуется, то необходима одно-
сторонняя (двухточечная) контактная сварка.

17J6. Монтажные стыки панелей следует выполнять с ми-
нимальным количеством крепежа. Предполагается независи-
мая работа рядом расположенных панелей. Нащельники, как
правило, не должны связывать мембранные настилы в единую
систему и служат только для перекрытия зазора. В качестве
крепежа могут применяться самонарезающие болты, дюбели
и другие эффективные виды соединенйя. Сварка на монтаже
применяется только для оформления узлов опирания (для
обеспечения более высокого уровня собираемости по сравне-
нию с болтовыми соединениями). Для кровель с верхним ме-
таллическим листом перспективны фальцевые соединения
при условии внедрения простых закаточных устройств.

Шпренгельные элементы собираются в единую систему
без применения сварки на укрупнительной сборке и монтаже.
Минимальная трудоемкость может быть достигнута благодаря
одноболтовым, в частности шкворневым соединениям элемен-
тов. Для обеспечения собираемости системы в узлах, где схо-
дятся по три и болеЬ элементов, должна предусматриваться воз-
можность компенсации неточности изготовления шпренгельных
элементов по длине. Регулировочные компенсирующие устрой-
ства или детали, например в виде плавающих бобышек под
болт-шарниры, перемещаемых упорными винтами, могут также
использоваться для создания заданного значения предваритель-
ного напряжения (для регулирования усилий и повышения
жесткости системы).

17.17.	Утепление покрытий может решаться в двух вариан-
тах. По одному из них утеплитель размещается над мембра-
ной. Следует использовать традиционные'. мягкие кровли с
многослойным водоизоляциониым ковром (йри малых уклонах
усиливаемым гравийной защитой) по утеплителю повышенной
жесткости, плитиому или монолитному. На мембрану обязатель-
но укладывается пароизоляциониый слой. При этом вместо
кровли построечного изготовления можно использовать комп-
лексные монопанели с нанесением большинства изоляционных
слоев в заводских условиях.

Перспективным представляется применение в качестве
наружного утепляющего слоя напыляемых вспенивающих
пенопластов, негорючих или трудносгораемых типа ’’Изолан”,
’’Рипор” и др. Процесс напыления утепляющего слоя хорошо
поддается механизации в условиях завода. Сохранность изоли-
рующих слоев при транспортировании может быть обеспечена
пакетированием панелей.
В другом варианте утеплитель размещается под мембраной,
которая при этом совмещает функции несущей и ограждающей
конструкции, образуя кровлю. Утеплитель в этом случае может
выполняться по типу традиционных решений из мягких рулон-
ных минераловолокнистых матов в полиэтиленовой изоляции.
Размещать его удобно в ячейках между поперечными элемента-
ми — во внутренней полости панелей. Для увеличения надежнос-
ти и долговечности, повышения тепловой инерции металличес-
кой кровли ее целесообразно усилить гидроизоляционным слоем
(преимущественно в условиях завода), для чего можно исполь-
зовать дешевые и технологичные решения мастичных кровель,
например на базе би~умно-водно-эмульсионных составов с по-
лимерными добавками. С нх помощью на монтаже может ре-
шаться заделка и герметизация стыков. Для увеличения тепло-
отражения поверхности кровли указанный слой желательно
выполнять с добавлением алюминиевой пудры и т.п.

Для утепленных покрытий стабилизация мембраны, как
правило, обеспечивается массой конструкций (включая массу
изолирующих слоев). Поэтому в варианте размещения утепли-
теля под мембраной следует предусмотреть его подвеску в про-
лете мембранной ячейки.

17.18.	В мембранно-панельных конструкциях, в которых
применяется тонкий стальной лист, серьезное внимание следует
уделять обеспечению коррозионной стойкости последнего.
Покрытия рассматриваемого типа рекомендуется применять
для производств с неагрессивными и слабоагрессивными сре-
дами, обеспечивая достаточную надежность и долговечность
коррозионной защиты с помощью известных средств-

Материалом для мембраны может служить оцинкованный
или цинко-алюминиевый лист. Для покрытий с кровлей из ме-
таллического листа, утепленных снизу или неутепленных, в ка-
честве материала мембраны может использоваться атмосферо-
стойкая сталь марки ЮХНДПили 10ХДП. В случае применения
для мембраны углеродистой стали следует предусмотреть нане-
сение защитных покрытий в условиях завода в соответствии с
требованиями СНиП 2.03.11—85.

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПОКРЫТИЙ

17.19.	На стадии рабочего проектирования расчеты рекомен-
дуется выполнять численными методами на ЭВМ с учетом гео-
метрической нелинейности системы. Оценку напряженио-дефор-
мированного состояния элементов мембранно-панельных сис-
тем, предварительное назначение геометрических характеристик
поперечных сечений для последующего уточненного расчета
следует выполнять приближенными способами.

17.20.	Работу мембраны в пределах ячейки (пролетом
около 3 м) можно считать одноосной, поскольку бортовые
элементы податливы в горизонтальном направлении. Усилия в
мембране определяются из уравнения гибкой нити на неподвиж-
ных опорах:

,	/	t2EA Чо\ ,

tf + ^TEA-H.^----^2-

_J2.Ei_^=o,	<171>

24

где Н, Но - распор в мембране соответственно- прн нагрузках q, q0; t —
пролет нити (2а); а - коэффициент температурного расширения; дТ —
температурный перепад; Е - модуль упругости; А - площадь попереч-
ного сечения (при полосе единичной ширины мембраны толщиной
t -» А = tl).

Предполагая начальную невесомость (ненагруженность)
нити (о0 =0, Но =0) и отсутствие температурного воздействия
(ЛТ - 0), получим напряжение в мембране

"max = H/t « 0,55Vq-a2E/t2'.	(17.2)

Прогибы в центре мембранной ячейки при тех же пред-
посылках составляют

Wo =» 0,91 Vqa4/(Et) •	(17.3)

17.21.	В следующем приближении полученные значения кор-
ректируются с учетом податливости опорного контура и началь-
ной стрелы провиса f0, минимальные значения которых при-
нимаются равными: f0 = 1/60; £ - 0,5; й =2,5-10“5. В этом слу-
чае прогиб, определяемый по формуле (17.3), рекомендуется
увеличить примерно в 1,5 разй. Оценка влияния предваритель-
ного напряжения мембраны выполняется по уравнению (17.1).

17.22.	Поперечные элементы (балкн-распорки) каркаса
мембранной панели испытывают внецентренное сжатие, изгиб
из плоскости н в плоскости мембраны. Максимальное значение
сжимающего усилия в распорке получается в предложении одно-
осной работы первоначально плоской мембраны шириной 2а:

нтах = l.laVq’a’Et.	(17.4),

При работе мембраны в двух направлениях коэффициент
1,1 уменьшается до 0,64, а при учете податливости контура до
0,3. Эти коэффициенты можно использовать при предваритель-
ном подборе сечения поперечных элементов с корректирую-
щими множителями: 0,75 для центрального элемента и 0,6 —
для торцевого (последний нагружается только одной мембран-
ной ячейкой).

Изгибающий момент в поперечных элементах из плоскости
мембраны приближенно вычисляется как для щарнирно опертой
балки пролетом 2а, загруженной равномерно распределенной
нагрузкой (l—l,5)qa:

мб = (O,5...O,75)qa3 .	(17.5)

Большие значения коэффициента соответствуют увеличе-
нию параметра п для элементов контура мембранной ячейки в
диапазоне 0,025—0,035, а также центральному элементу. В
торцевом элементе значение момента следует уменьшить вдвое.

Прогиб поперечных балок следует определять по формуле

(17.6)

6	\ 48	8 / Е1ь

Где е — эксцентриситет приложения распора:	— изгибная жесткость

поперечного элемента из плоскости настила.

17.23.	В бортовых элементах панелей действуют продольные
усилия от неуравновешенных распоров мембраны в торцевых
ячейках. Наибольшее значение усилия

Nmax = 0.55а Vqaa2Et.	(17.7)

При предварительном подборе сечений, учитывая работу
мембрены в двух направлениях, а также при увеличении началь-
ной стрелы провиса и податливости контура рекомендуются
значения коэффициента в формуле (17.7) принимать 0,275—0,4.

Сжимающее усилие N передается на верхний пояс борто-
вого элемента и распределяется неравномерно как по длине
пояса, так и по его сечению. Интенсивность горизонтальных
нагрузок, приложенных перпендикулярно бортовому элементу
к его верхнему поясу, определяется по формуле

4,i = m7vi 0= 1-9).	(17.8)

Значения приведены в табл. 17.1 в зависимости от отно-
сительной изгибной жесткости бортового элемента.

Масштаб ш относительных ординат эпюр находится
из условия равенства площади эпюры нагрузки усилию в проме-
жуточном поперечном элементе — как условной опорной реак-
ции

m 16,7с Vq2a2Et ,	(17.9)

где с = 0,32 ... 0,55.

Представляя верхний пояс бортового элемента как нераз-
резную четырехпролетную балку (четыре ячейки по длине),
максимальный момент М» на центральной опоре составит
Таблица 17.1

nx 10s	т , • 103 ‘vi									к V	1ТИ
	1 = 1	2	3	4	5	1 6 1	1 7	1 8	1 9		
1	36	144	29	8	6	5	4	5	3/2	0,346	0,239
5	36	131	41	8	6	6	5	5	5/2	0,376	0,241
30	21	102	63	20	7	6	5	5	5/2	0,431	0,232
140	5	60	66	41	22	11	6	5	5/2	0,549	0,224
690	4	24	42	43	34	26	19	15	13/2	0,774	0,214
3440	3	8	22	30	34	34	33	32	32/2	0,998	0,218
140x10s	3	4	12	22	30	36	41	44	44/2	1,124	0,214

9 являются границами одинаковых по длине участков верхнего пояса бортового

ы
й

Примечание. Точки i — 1,
элемента от начала до середины ячейки.

Таблица 17.2

nx 10s 	М,1					/(ma2/64)-103				w V
	1=11	2 1		4 1	5	1 8 1	7 1	8 1	9	
1	0	201	261	291	312	327	338	345	346/2	2,25
5	0	204	278	310	335	354	366	374	376/2	2,41
30	0	210	319	364	390	409	421	429	431/2	2,76
140	0	214	367	455	501	526	539	547	549/2	3,42
690	0	210	395	539	639	706	746	768	774/2	4,39
3440	0	209	410	589	738	853	934	982	998/2	5,21
140x10s	0	209	418	633	786	929	1036	1102	1124/2	5,68
3 w

M, = -	(1710)

7 a

где wv — площадь эпюры изгибающих моментов в шарнирно опер-
той балке пролетом 2а от нагрузки (i — 1,..., 9,..., 1), состав-
ляющая

= <17”)

где <5 = S М - /(та2/64) приведены в табл. 17.2.

v 1 =1 V1

17.24. Усилия в бортовых элементах балочных шпренгель-
ных панелей и панельно-шпренгельных систем в зависимости
от конкретных условий закрепления, размеров и других фак-
торов рекомендуется ориентировочно опраделять из рассмот-
рения приближенных, в частности, сведенных к плоским,
стержневых схем.

18.	СПЕЦИАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕМБРАН

МЕМБРАННЫЕ ЗЕРНОХРАНИЛИЩА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

18.1.	Металлические мембранные зернохранилища следует
выполнять отдельностоящими или сблокированными с плоским
днищем без подсилосного этажа. Рекомендуется размеры в пла-
не назначать кратными 3 м, а по высоте — 0,6 м. Цокольная
часть и' фундаменты зернохранилища рассматриваемого типа
обычно выполняются нз железобетона. Все металлические части,
включая метизы, должны иметь антикоррозионное покрытие.

18.2.	Металлические хранилища семенного зерна следует
проектировать из емкостей до 100 м3, квадратными в плане,
сблокированными между собой в два ряда и более с отношением
высоты к стороне, равным двум.

18.3.	Металлические хранилища фуражного зерна проекти-
руются нз емкостей 100—1000 м3 цилиндрической формы,
скомпонованными в модули по четыре штуки вокруг вертикаль-
ной нории с отношением высоты к диаметру в пределах 0,5—1.
Крышу рекомендуется проектировать конусного вида из мемб-
ранно-каркасных панелей.

КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ И СПОСОБЫ МОНТАЖА

18.4.	Хранилища семенного зерна (рис. 18.1) с квадрат-
ными в плане ячейками рекомендуется проектировать из пане-
лей полной заводской готовности. Каркас панелей состоит из
Рис. 18.1. Металлическое
хранилище семян нз ем-
костей квадратной формы
а - фасад; б - вид сбо-
ку; в — план; 1 — стено-
вая панель; 2 — растяжка

двух угловых и двух промежуточных стоек и поперечных гори-
зонтальных прогонов, обшитых металлическим листом толщи-
ной 0,8-1 мм, предварительно напряженным в продольном на-
правлении. Каркас следует выполнять нз холодиогнутых профи-
лей швеллерного и шляпного (треугольного с отгибами) сече-
ния.

Обшивка выполняется нз трех листов длиной, равной высо-
те панели. Листы соединяются внахлестку на промежуточных
стойках, а по торцам зажимаются в составных балках и присое-
диняются к каркасу болтами через прижимные планки. Соеди-
нения продольных кромок обшивки к каркасу выполняются
на болтах или с помощью дюбелей.

18.5.	Хранилища фуражного зерна (рис. 18.2) цилиндричес-
кой формы могут быть мембранно-каркасного или навивного
типа. Первый тип конструкции состоит из тонколистовых (6 -
- 0,8 ... 1 мм) панелей, выгнутых по длине по дуге окружности
и имеющих по ширине гофры. Высота панелей принимается 1 —
1,2 м, длина около 6 м. Вертикальные стыки панелей распо-
лагают вразбежку. Стенка из панелей подкрепляется легкими
стойками. Снизу стойки крепятся к цоколю, а сверху к спе-
циальному опорному кольцу. Соединение панелей со стойками
осуществляется на болтах или дюбелях.
a.)

тлище 2 M€w®₽aHHO*Ka₽KaCHOe цилиндрическое зернохра-
а — фасад; б — план; 1 — стеновая панель; 2 — стойка
Рис. 18.3. Металлическое зернохранилище спнралыю-навивно-
го типа с фальцевыми соединениями кромок

а фасад; б — план; 1 — оболочка; 2 — фальцевое соединение
В зернохранилищах навивного типа (рис. 18.3) стенки вы-
полняются- с помощью специальной навивочной установки из
стальных или алюминиевых рулонных лент, соединяемых в про-
цессе навивки фальцами. Фальцы, идущие по спирали под малым
(1°) углом, являются одновременно ребрами жесткости, под-
крепляющими тонкий лист. Для выполнения фальцевого соедв-
нения требуется металл с относительным удлинением не ниже
10—12%. Толщина стеики в зависимости от объема зернохрани-
лища составляет 2-4 мм.

НАГРУЗКИ (ВОЗДЕЙСТВИЯ) И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА

18.6.	Металлические зернохранилища следует рассчитывать
на нагрузки от собственного веса конструкции, сыпучего мате-
риала, а также на снеговую, ветровую и технологические нагруз-
ки, давление воздуха, нагнетаемого в силос при активной венти-
ляции, газации, гомогенизации и пневматической выгрузке сы-
пучего материала с учетом суточного перепада наружной темпе-
ратуры воздуха.

Величины и сочетания нагрузок следует принимать в соот-
ветствии со СНиП 2.01.07 85 "Нагрузки и воздействия” н СНиП
2.10.05—85 ’’Предприятия, здания и сооружения по хранению и
переработке зерна”. Характеристики сыпучего материала (плот-
ность р, угол внутреннего трения принимаются на основе
справочных данных СНиП 2.10.05—85.

18.7.	Нормативное равномерно распределенное по пери-
метру емкости давление сыпучих материалов определяется сог-
ласно п. 4.6 СНиП 2.10.05—85 при коэффициенте трения по ме-
таллу fTp= 0,3.

18.8.	В металлических емкостях с симметричной загрузкой
н выгрузкой сыпучей массы производительностью до 25 т/ч
и отношением Н/г < 4 или Н/b < 2 дополнительное (коль-
цевое и локальное) горизонтальное давление не учитывается
(Н — высота, г — радиус н b — ширина емкости).

18.9.	Нормативное вертикальное сжимающее усилие от тре-
ния зерна о стенку зернохранилища цилиндрической формы на
единицу длины периметра горизонтального поперечного сечения
на глубине у от верха засыпки находится по формуле

Ny = 0,24 ~ру,	(18.1)

Где г/2 - гидравлический радиус поперечного сечения.

18.10.	Металлические зернохранилища сельскохозяйствен-
ного назначения по степени ответственности сооружения отно-
сятся к 111 классу; соответственно (коэффициент надежности
по назначению) следует принимать 0,9. При проверке устойчи-
вости конструкции следует учитывать коэффициент условий
работы ус = 0,8, а при проверке прочности принимать равным 1.
18.11.	Зернохранилища на стадии рабочего проектирования
рекомендуется рассчитывать как пространственной системы с
использованием ЭВМ. Далее приводятся основные положения
приближенных расчетов, необходимых для проведения технико-
экономического обоснования. Расчет производится как в запол-
ненном, так и порожнем состоянии зернохранилища.

18.12.	При приближенных расчетах мембранно-каркасных
зернохранилищ конструктивную схему следует расчленять на
пространственный стержневой каркас и тонколистовую обшив-
ку. Учет влияния последней рекомендуется оценивать включе-
нием в рабочую площадь стержней части площади обшивки.
Так, при расчетах на прочность и устойчивость элемента карка-
са на сжатие и изгиб в расчетную площадь стержня необходимо
включать площадь обшивки на ширине 12 толщин листа по каж-
дую сторону стержня. При работе элемента каркаса на растя-
жение и изгиб в рабочую площадь элемента включается до 70%
площади обшивки.

При расчетах на устойчивость стоек цилиндрических ем-
костей, состоящих из гофрированных панелей, в рабочую пло-
щадь стоек необходимо включать 12 толщин листа по каждую
сторону стержня; при расчетах стойки на прочность лист в ра-
боту не включать.

18.13.	Расчетную схему каркаса сблокированных зернохра-
нилищ из квадратных ячеек рекомендуется принимать в виде
пространственной рамно-связевой стержневой системы, состоя-
щей из стоек н ригелей, а также работающей с ними обшивки.
При расчете элементов сторон каркаса, на которые действует
ветровая нагрузка, в расчетное сечение вводится часть площади
обшивки согласно рекомендациями. 18.12.

При расчете ортогональных сторон, расположенных в
направлении действия ветра, обшивку рекомендуется учиты-
вать в виде условных растянутых подкосов, расположенных по
диагоналям каждой ячейки, принимая площадь условной связи
равной 300 толщин обшивки. Прн наличии промежуточных ри-
гелей их расчет производится по схеме трехпролетной балки с
промежуточными упругими опорами, податливость которых
определяется жесткостными характеристиками горизонтальных
угловых растяжек, работающих только на растяжение.

18.14.	Расчетную схему обшивки сблокированных зерно-
хранилищ из квадратных ячеек следует принимать в виде мемб-
раны, находящейся под действием предварительного одноос-
ного натяжения и поперечной нагрузки, в которой прогиб и на-
пряжения определяются из выражений (16.8) (см. п. 16.17).

18.15.	Расчет цилиндрической стенки зернохранилища спи-
ральнонавивного типа с фальцевыми соединениями кромок
(см. рис. 18.3) следует проводить: в кольцевом направлении —
как безмоментной растянутой оболочки; в вертикальном на-
правлении — как сжато-изогнутой пластины с защемленными
краями, воспринимающей часть горизонтального давления

1ry = -£P“n-

(18.2)

Изгибные напряжения определяются в середине пролета
между фальцами по формуле

°а/2 = qrya2/(24W);

в заделке по формуле

а0, а ” ^гуа /12 + Рсжеусл^»

(18.3)

(18.4)

где Ар — площадь ребра; Аст — суммарная нпошддь стенки (с учетом

Ребра); qfy

— условное горизонтальное давление; а — шаг витка;

Рсж - сжимающая сила;

W — bt2/6 - момент сопротивления пластины.

18.16.	При расчете цилиндрической стенки зернохранилища
спирально-навивного типа необходимо учитывать действие вер-
тикальной силы (см. рис. 18.3) с конструктивным эксцентри-
ситетом

е = 0,25t + 0,1 см.

(18.5)

где t — толщина стенки.

В заполненной емкости условный эксцентриситет (с учетом
заполнения пазух в фальцах зерном) рекомендуется принимать

еусл = 0,1е.	(18.6)

18.17.	Проверка устойчивости цилиндрической оболочки
спирально-навивного типа, не заполненной зерном, проводится
на два вида силового воздействия — осевое сжатие; осевое сжа-
тие и внешнее равномерное давление.

18.18.	Проверку устойчивости полой тонкостенной цилинд-
рической оболочки при осевом сжатии следует выполнять сог-
ласно п. 8.5 СНиП П-23-81*.

Влияние жесткости кольцевых ребер на критическое напря-
жение учитывается коэффициентом

1	+ (1 - ^)A_/ta

7KD =--------------------------,	(18.7)

Р l + 12(l-p2)Is/at3

гДе As, 1$, а — площадь сечения, момент инерции, шаг горизонтальных
кольцевых ребер.

При 7кр < 0,1 допускается коэффициент ”с”в п. 8.5 СНиП
11-23-81* принимать равным 0,3.
Проверку устойчивости незаполненной круговой цилиндри-
ческой оболочки, подверженной одновременно действию осево-
го сжатия и внешнего равномерного давления, следует выпол-
нять согласно указаниям пл. 8.5,8.8 и 8.9 СНиП П-23-81*.

18.19,	Расчет на устойчивость при осевом сжатии заполнен-
ных тонкостенных металлических зернохранилищ спирально-
навивного типа при малом (1о) угле наклона винтовой линии,
а также цилиндрических зернохранилищ с часто расположенны-
ми горизонтальными кольцевыми ребрами рекомендуется
производить в предположении выпучивания стенки вовнутрь
и в предположении выпучивания стеики оболочки наружу.

18.20.	Критическое напряжение в стенке оболочки в пред-
положении ее выпучивания вовнутрь определяется по формуле

(18.8)

где

о = DX2/t + E/r2X2 + c/X2t;

X = (Et/D? + c/D)’* ; D = Ets/12(l -ps);

согласно n. 5.20 СНиП 2.10.05—85:

Ew0	,t \^2

Од = ———-------= 0,26EXt(—) ;

° r(a/ac -1) $кр	\r '

E, p, t, r- — соответственно модуль упругости, коэффициент Пуассона
материала оболочки; толщина стенкИ и радиус оболочки; Ет> ₽с —
модуль упругости, коэффициент Пуассона заполнителя (зерна); ос —
расчетное осевое сжимающее напряжение в стенке цилиндрической обо-
лочки; w0 — стрелка начального искривления стенки оболочки.

18.21.	Критическое напряжение в стенке оболочки в пред-
положении ее выпучивания наружу определяется по формулам:

___	''g*	1]

°кр = «’о + 0,19as при р = -g~- <1,2

или	|	(18-9)

°кр = °о + 0,229Et/r при р > 1,2, J

где <?s - растягивающие кольцевые напряжения в оболочке от норматив-
ного горизонтального давления зерна (значение при проверке устой-
чивости рекомендуется принимать с коэффициентом условий работы
Тс “0,8); Оц — критическое напряжение осевого сжатия в стенке оболоч-
ки без учета подкрепляющего действия кольцевых растягивающих на-
пряжений, но с учетом начального искривления поверхности оболочки,
определяемое по формуле

Оо =	-------V*_-------------- (18.10)

(XoWotE/4 + aJ2 + су/2) +

+ ((X?WotE/4 + <r./2 + cy/2)2 - суо,]^2 ;

a — напряжение предела текучести материала оболочки; о# —0,605Et/z;
X. = (Et/Dr2)Vt

В обоих вариантах расчета на устойчивость расчетная (фак-
тическая) стрелка начального искривления не должна превы-
шать l,2t, т.е. w0 < l,2t.

За расчетное критическое напряжение принимается меньшее
из значении, полученных нз расчетов по формулам (18.11),
(18.12). Проверка устойчивости стенки осуществляется по
условию

°с < “KpniinV	О8-11)

ГРАДИРНИ

18.22.	Для снижения массы конструкции и трудоемкости
монтажа рекомендуется в качестве ограждения градирен исполь-
зовать тонколистовой алюминий, работающий совместно со
стальным каркасом. Технические решения башенной градирни
(рис. 18.4) площадью орошения 4000 м2 разработаны в
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и ЭКБ ЦНИИСК им. В.А. Куче-
ренко [100].

18.23.	Несущий каркас сооружения рекомендуется выпол-
нять из низколегированной стали в виде стержневой системы,
имеющей форму гиперболического параболоида. Каркас градир-
ни состоит из рада ярусов, набираемых из трапециевидных
ячеек. Пространственная жесткость сооружения обеспечивается
постановкой в каждой ячейке крестообразных связей.

18.24.	В качестве отправочной марки каркаса следует при-
нимать блок-ячэйку, состоящую из даухветвевого решетчатого
рамного обрамления средней стойки и связей (рис. 18.5) Эле-
менты обвязки блока на монтаже соединяются один с другим
планками, образуя составной стержень. Тонколистовую обшив-
ку следует выполнять из алюминиевого сплава марки АМг2Н2
толщиной 1 мм.

18.25.	Конструкцию ограждения можно выполнять в двух
вариантах — натягивая тонколистовое полотнище на элементы
обрамления на каждой ячейке отдельно или используя длинло-
размерные полотнища шириной, равной ширине грани, и длиной,
WOOD

72kQQ

Рис. 18.4. Общий вид градирни с тонколистовой: обшивкой

равной высоте градирни- Во всех случаях следует учитывать,
что усилия от предварительного напряжения, температурных
перепадов н ветровой нагрузки передаются с обшивкн на
каркас сооружения.

В первом варианте устройство обшивки выполняется на зем-
ле, при этом листы могут располагаться как горизонтально, так
н вертикально. Листы следует укладывать с нахлестом 50—
100 мм и после натяжения скреплять один с другим злектро-
ООН

Рис. 1&5. Укрупненный монтажный блок
350

OS£Ot
заклепками шагом 300 мм. В углах должны быть предусмот-
рены треугольные вырезы в обшивке для возможности соеди-
нения рам на монтаже.

Натяжение обшивки рекомендуется выполнять инвентар-
ным (выносным) болтовым устройством. Натянутый лист
соединяется с рамой болтами с помощью прижимных планок,
поверхность которых, как н поверхность каркаса, покрывают
эпоксидной смолой для предотвращения электрохимической
коррозии. После установки укрупненных болтов в проектное
положение стыки между ними перекрывают листовыми нащель-
никами.

Во втором варианте устройства обшивки алюминиевые
листы рекомендуется сваривать в заводских условиях в длин-
норазмерные полотнища переменной ширины н в рулонах дос-
тавлять на строительную площадку. При монтаже рулон разма-
тывается, его узкий конец поднимается лебедкой наверх, после
чего выполняется предварительное натяжение полотнищ в про-
дольном направлении, и продольные кромки полотнищ крепят-
ся к каркасу прижимными планками, поверхности которых
покрыты фрикционно-изоляционным составом. Планки пере-
крываются листовыми нащельниками, крепящимися самона-
резающими болтами или дюбелями.

СТВОРКИ АНГАРНЫХ ВОРОТ

18.26.	Конструкция створок ангарных ворот состоит из
каркаса, обшитого стальными или алюминиевыми листами
[100]. Для снижения массы обшивки рекомендуется выпол-
нять предварительно напряженными из тонколистового алюми-
ния. Для утепленных ворот (рис. 18.6) следует применять кон-
струкцию с двойной обшивкой, размещая утеплитель между
ними. Обшивку располагают с одной стороны каркаса, а с дру-
ной по двагоналям ячейки устанавливают тяжи. Предваритель-
ное натяжение обшивки выполняется притягиванием ее к диаго-
нальным тяжам. Кромки алюминиевых полотнищ крепятся к
каркасу прижимным способом с использованием фрикционно-
изоляционной пленки. Конструкция может быть рекомендова-
на и для неутепленных ворот с однослойной обшивкой.

На основании испытаний больше размерных моделей, прове-
денных в ЦНИИСК нм. В.А. Кучеренко, в институте Аэропроект
разработаны конструкции утепленных ворот с мембранными
обшивками размерами 48x14 н 96x16 м, примененные при
строительстве двух ангаров.

ВОДОНАПОРНЫЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ БАШНИ

18.27.	Водонапорные предварительно напряженные подвес-
ные башни объемом 15—25 м3 рекомендуется выполнять кони-
ческой или цилиндрической формы (рис. 18.7). Резервуар с
Рис. 18.6. Конструкции створок ворот с мембранными обшивками

1 — стальной каркас; 2, 3 — обшивки; 4 — утеплитель; 5 — тяжи; 6 —
стяжной болт; 7 — опорная шайба

помощью подвесок и специального кольца крепится к централь-
ному стволу. Под действием полезной нагрузки стенки резер-
вуара испытывают растяжение, что позволяет существенно
снизить их толщину по сравнению с традиционными решениями.
При использовании тонколистового алюминия расход металла
снижается до 20 раз, а стоимость до 2,5 раза [100].

18.28.	Для обеспечения жесткости пустой тонкостенной
оболочки и предотвращения потери устойчивости стенок под
действием ветровой нагрузки их следует предварительно растя-
нуть. Предварительное растяжение осуществляется в результате
обеспечения скользящего примыкания низа резервуара к цент-
Рис. 18.7. Водонапорные предварительно напряженные башни

а — цилиндрическая; б — коническая; 1 — стальные подвески; 2 —
стальное опорное кольцо; 3 - алюминиевая оболочка; 4 — ствол
(стальная труба!

ральному стволу, жестко фиксируемого после первоначального
наполнения резервуара водой.

18.29.	Верхнее опорное кольцо следует выполнять из сталь-
ного профиля, к которому привариваются наклонные стальные
подвески. Второй конец подвесок крепится к центральной опо-
ре через специальный фартук. Кровля из тонколистового железа
укладывается непосредственно на подвески.

Стенки резервуара выполняются из тонколистового алюми-
ния. Крепление алюминиевой оболочки к стальному опорному
кольцу следует осуществлять прижимным способом с использо-
ванием фрикционно-изоляционной пленки. Соединение низа
резервуара с центральным стволом, выполняемое после пред-
варительного напряжения, должно быть водонепроницаемым.
Остальные элементы водонапорной башни выполняются анало-
гично известным решениям (ствол из стальной трубы, фунда-
менты — нз кольцевых железобетонных плит).

18.30.	Цилиндрические резервуары диаметром до 3 м реко-
мендуется изготовлять в заводских условиях вместе с воронкой
и опорным кольцом. Для конических резервуаров диаметром
до 5 м на заводе выполняется раскрой и сварка листовой части
вороики с последующим ее сворачиванием в компактный рулон.
Присоединение оболочки к опорному кольцу производится на
строительной площадке.
В ЭКБ ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко на стадии технических
решений разработаны два варианта тонкостенных предваритель-
но напряженных резервуаров объемом 15м3— цилиндрические
диаметром 3 м н конические диаметром 5 м.

ЭКРАНИЗИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

18.31.	Для некоторых специальных производств требуется
устройство экранизирующей облицовки (рис. 18.8), которая
в большинстве случаев располагается внутри здания, непосред-
ственно примыкая к наружным стенам или несколько отсту-
пая от них. Экранизирующую облицовку следует выполнять
из предварительно напряженных алюминиевых или стальных
оцинкованных лент, располагаемых в зависимости от размеров
здания вертикально или горизонтально.

Ленты необходимо навешивать на внутренний стальной фах-
верк и для придания им необходимой жесткости предваритель-
но напрягать в продольном направлении. Предварительное рас-
тяжение осуществляется натяжными болтами и распределитель-
ными балками, крепящимися к концам лент.

Экранизирующее устройство из стальных металлических
лент, разработанное институтами Укргипроэнергопром и
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, выполнено в испытательном кор-
пусе ВНИИТрансформаторостроения в Запорожье.

Рис. 18.8. Конструкция экранирующей оболочки облицовки

1 — горизонтальные связи; 2 — смотровая площадка; 3 — элемент жест-
кости; 4 — алюминиевые ленты
ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ В ПЛАНЕ СТАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ
С ГИБКОЙ СТЕНКОЙ (ПРГС)

18.32.	Прямоугольные в плане стальные резервуары с гиб-
кой стенкой (ПРГС) представляют собой новый тип резервуаров
для хранения жидкостей, в том числе нефтепродуктов в усло-
виях низкого давления паров, а также для изотермического хра-
нения. ПРГС рекомендуется изготовлять объемом 10—
100 тыс. м3.

18.33.	ПРГС (рис. 18.9) состоит из корпуса, каркаса н соеди-
нительных элементов. Корпус ПРГС образуется висячими ци-
линдрическими оболочками (мембранами), крепящимися к ра-
мам каркаса по верхнему периметру с помощью обвязочных
балок и плавно переходящими в плоское днище на уровне осно-
вания. Форма направляющей цилиндрической поверхности сте-
нок соответствует очертанию абсолютно гибкой нерастяжимой

Рис. 18.9. Конструкция прямоугольного в плане сталь-
ного резервуара с гибкой стенкой вместимостью
15000 м®

1 — щиты покрытия; 2 — стропильные фермы; 3 — рас-
порки; 4 — внутренние колонны; 5 — наружные-колон-
ны; 6 — обвязочные балки; 7 — стенки корпуса; 8 —
днище; 9 — система стабилизации; 10 — фундаменты;

11 — линия пересечения оболочек (угловое сопряжение)
нити под действием гидростатической нагрузки и задается в
параметрическом виде:

х = (H/2k)[2E(k2,tf) -F(k2,^)]; 1

Г	(.10.12)

z = Н(1 - cosv>),	I

где Н — высота корпуса ПРГС, равная в данном случае высоте залива
продукта; Е, F - эллиптические интегралы первого и второго рода;
к5 = 0,5; у» - модуль и амплитуда эллиптических интегралов.

При высоте корпуса ПРГС 10,2 ми изготовлении его из ста-
ли марки ВСтЗпсб по ГОСТ 380—71* толщина стенки не превы-
шает 4 мм. Для предотвращения опасности разрушения тонко-
листового корпуса в местах повышенной жесткости (углах)
при неполном заполнении резервуара продуктом рекоменду-
ется устройство шарнирно-стержневой системы стабилизации
стенки. Система стабилизации состоит из горизонтальных стерж-
ней, шарнирно крепящихся к колоннам каркаса и к стринге-
рам стенки. Стержни следует располагать в четвертях высоты
колонн.

18.34.	Внутренние усилия в стенке и стабилизирующих
стержнях определяются с учетом работы корпуса по деформи-
руемой схеме. В практических расчетах рекомендуется исполь-
зование специальной инженерной методики, обеспечивающей
учет геометрически нелинейной работы стенки без привлечения
ЭВМ. Места сопряжения стенок в углах резервуара усилива-
ются листовыми накладками шириной, равной 4,8 4\/ tH* (где
t — толщина; Н — высота корпуса).

18.35.	Элементом каркаса является одно- или многопро-
летная рама с наружными стойками, жестко защемленными в
фундаментах и шарнирно связанными с конструкциями по-
крытия резервуара. Благодаря наличию системы стабилизации
висячих стенок наружные колонны испытывают внецентренное
сжатие при любых уровнях заполнения резервуара продуктом,
что позволяет эффективно применять в них железобетонные
конструкции. Расчетную длину наружных колони следует при-
нимать 0,7Н.

Колонны ПРГС следует располагать по периметру резер-
вуара с регулярным шагом б м, смещая нх от углов на 3 м.
Обвязочные балки проектируются в виде неразрезных изгиба-
емых элементов равного сопротивления (с усилением в опор-
ных зонах). В качестве несущих элементов покрытия ПРГС
могут быть рекомендованы балочные н структурные типовые
строительные конструкции.

18.36.	Вместимость ПРГС можно повысить увеличением раз-
меров днища, что при постоянной высоте позволяет практи-
чески полностью унифицировать расчетные и конструктивные
схемы ПРГС объемом 5—100 тыс. м3. Прямоугольный план со-
оружения, наличие каркаса» возможность оптимизации элемен-
тов позволяет применять в ПРГС прогрессивные строительные
конструкции и материалы, в том числе типовые решения.

Объем ПРГС рекомендуется определять по формуле

V = abH— 0.1981Н2 (а + b) + ОДОЗН3,	(18.13)

где a, b, Н - длина, ширина, высота корпуса.

В качестве рациональных рекомендуются отношения а/b =
= 0,5—1, при которых технико-экономические показатели
ПРГС превосходят соответствующие показатели аналогичных
типовых конструкций до 36%.

18.37.	Монтаж ПРГС любых объемов предусматривает
использование ограниченного набора унифицированных опера-
ций, инструментов и приспособлений при широком применении
рулонных полотнищ, крупноблочной и конвейерной сборки.
Рулоны ПРГС раскатываются в горизонтальном положении и
соединяются с обвязочными балками и наружными колоннами
в монтажные секции длиной до 24 м. Установка секций в проект-
ное положение производится краном грузоподъемностью до
30 т. Изготовление и монтаж ПРГС могут быть осуществлены
в соответствии с действующей инструктивно-нормативной до-
кументацией по типовым резервуарам и практически не тре-
буют внесения изменений в технологические схемы заводов-
изготовителей н монтажных организаций.

19.	ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
МЕМБРАННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ВЕТРОВЫЕ,
СЕЙСМИЧЕСКИЕ, ВИБРАЦИОННЫЕ
И ОГНЕВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ

19.1.	Расчетное значение ветровой нагрузки w, действую-
щей на покрытие и учитываемой при его статическом расчете,
определяется по формуле

w = wok(h)cj7f,	(19.1)

где w0 — нормативное значение давления ветра (п. 19.2); k(h) — ко-
эффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте
(н. 19-2); h — максимальная высота покрытия, м; с — аэродинамический
коэффициент (п. 19.3); Е =1,25 - коэффициент, учитывающий дейст-
вие пульсационной составляющей ветрового давления; у? — коэффи-
циент надежности по нафуэке, принимаемый 1,4.

Для вертикальных ограждающих поверхностей сооруже-
ния ветровая нагрузка определяется в соответствии с указа-
ниями СНиП 2.01.07—85.
При наличии надежных данных натурных или модельных
испытаний о распределении пульсационной составляющей дав-
ления ветра по поверхности покрытий различного типа методи-
ка назначения действующей на них ветровой нагрузки, а также
значения коэффициента $, зависящего от динамических харак-
теристик покрытия (пп. 19.43—19.50), могут быть уточнены.

19.2.	Нормативное значение давления ветра Wo соответ-
ствует скорости ветра на уровне 10 м над поверхностью земли
для местности типа А с десятиминутным интервалом осред-
нения, превышаемым в среднем 1 раз в 5 лет.

Значения w0 (в зависимости от ветрового района СССР)
и k (h) (в зависимости от высоты сооружения и типа местности
вокруг проектируемого объекта), а также карта районирова-
ния территории СССР по ветровым нагрузкам и классифика-
ция типов местности принимаются по данным, приведенным в
СНиП 2.01.07-85.

19.3.	Аэродинамический коэффициент с в каждой точке
покрытия определяется как разность коэффициентов внешнего
(се) и внутреннего (с^) давлений, взятых со своими знака-
ми, тл.

с = се-с£.	(19.2)

Знак ’’плюс” у коэффициентов се (илн с.) соответствует
направлению давления на внешнюю (или внутреннюю) поверх-
ность покрытия, знак ’’минус” — от этой поверхности.

Рекомендуемые ниже значения коэффициентов внешнего
и внутреннего давления основаны на обобщении результатов,
полученных в отделе динамики сооружений ЦНИИСК им
В.А. Кучеренко, аэродинамических испытаний моделей соору-
жений с различной формой поверхности покрытий, схемы ко-
торых приведены на рис. 19.1 и 19.2.

19.4.	В табл. 19,1—19.5 приведены значения аэродинами-
ческих коэффициентов се в узлах пересечения прямых, направ-
ленных поперек (1 - const) и вдоль (j - const) пролета по-
крытий на прямоугольном плане или в узлах пересечения линий
= const, г « const (для покрытий на круглом плане) в зави-
симости от направления ветра, формы н геометрических раз-
меров сооружения н начальной стрелы провиса покрытия. Схе-
ма расположения узлов приведена на рис. 19.3, где стрелкой
обозначено направление ветра. Для остальных точек покрытия
значение се определяется линейной интерполяцией,

19.5.	Коэффициент С: внутреннего давления для всей по-
верхности покрытия принимается постоянным и равным:

для стадии эксплуатации при наличии стенового ограждения
- ± 0,2 (знак ”+” или ” выбирается из условий реализа-
ции наихудшего варианта нагружения);
Рнс. 19Л. Модели для аэродина-
мических испытаний сооружений
а—в — с цилиндрическими покры-
тиями на прямоугольном плане
и различными вариантами распо-
ложения стенового ограждения;
г — с провисающим покрытием
на прямоугольном плане; д — то
же, на круглом плайе; е - с шат-
ровым покрытием на круглом
плане

Рис. 19.2. Модели для аэродинамических испытаний сооруже-
ний с цилиндрическими покрытиями на квадратном плане
и различными вариантами расположшия стенового ограж-
дения
Таблица 19.1

h/L	ft град	j	i						
			1	2	3	4	5	6	7
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1/8	f/L =1/20  I	-0,60	-0,65	-0,50	-0,20	0	+0,05	+0,05  0	11	-0,55	-0,55	-0,60	-0,30	-0,10	0	-0,10  1П	-0,45	-0,50	-0,55	-0,35	-0,15	-0,05	-0,10								
	I	-0,40	-0,45	-0,35	-0.20	-0.15	-0,13	-0,15  11	-0,60	-0,70	0	-0,03	-0,05	-0,10	-0,13  45	1П	-0,90	-1,20	-0,05	0	-0,05	-0,10	-0,20  1У	-1,35	-0.30	-0,10	-0,05	-0,20	-0,20	-0,25  У	-0,60	-1,65	-0,73	-0,50	-0,40	-0,40	-0,30								
1/4	I	-0,60	—0,65	-0,70	-0,55	-0,20	-0,05	-0,10  0	11	-0,55	-0,60	-0,65	-0,60	-0,30	-0,10	-0,10  III	-0,50	-0,55	-0,60	-0,60	-0,35	-0,15	-0,10								
	I	-0,40	-0,50	-0,55	-0,20	-0,20	-0,20	-0,20  П	-0,80	-0,95	-0,15	-0,10	-0,10	-0,20	-0,15  45	III	-1,20	-1,75	-0,10	-0,05	-0,05	-0,10	-0,20  1У	-2,10	-0,40	-0,15	-0,05	-0,40	-0,50	-0,45  У	-1,20	-2,45	-1,15	-0,70	-0,45	-0,30	-0,30								
I	-0.65	-0,70	-0,75	-0,75	-0,65	-0,35	-0,25  »	ОП	-0,60	-0,65	-0,70	-0,70	-0,65	-0,45	-0,50  1П	-0,50	-0,55	—0,65	-0,70	-0,60	-0,55	-0.60  1/2				  1	-0.53	-0,60	-0,70	-0,33	-0,35	-0,30	-0,35									
к

		II	-1,00	-1,25	-0,30	-0,15	-0,15	-0,20	-0,25
	45	III	—1,50	-2,00	-0,20	-0,10	-0,05	-0,30	-0,35
		1У	-2,70	—0,80	-0,30	—0,70	-0,75	-0,55	-0Д5
		У	-1,50	-3,05	-1,30	-0,80	-0,55	-0,40	-0,40
				f/ь	= 1/10				
		I	-0,55	-0,60	-0,45	-0,20	0	+0,10	+0,05
	0	II	-0,45	-0,50	-0,55	-0,25	-0,10	0	0
1/8		in	-0,35	-0,40	-0,50	-0,30	-0,15	-0,05	-0,05
									
		I	-0,35	-0,40	-0,30	-0,10	-0,05	-0,05	-0,05
		11	-0,55	-0,75	-0,05	+0,10	+0,10	+0,05	-0,10
	• 45	III	-0,85	—1,05	0	+0,05	+04)5	-0,10	-0,15
		1У	-1,30	-0,35	-0,10	-0.10	-0,15	-0,10	-0,15
		У	-0,70	-1,10	-0,50	-0,45	-0,40	-0,40	-0,35
		I	—0,55	-0,60	-0,65	-0,60	-0,30	0	+0,05
	0	11	-0,50	-0,55	-0,60	-0,55	-0,35	-0,10	0
		III	-0,40	-0Д5	-0,55	-0,55	-0,40	-0,15	-0,05
									
		I	-0,35	-0,45	-0,50	-0,10	-0,10	-0,10	-0,15
		11	-0,70	-1,00	-0,20	+0,05	+0,05	0	-0,15
	45	III	-1,10	-1,50	-0,05	0	-0,05	-0,10	-0,25
		1У	-2,10	-0,45	-0,10	-0,35	-0,30	-0,20	-0,30
		У	-1,05	-2,05	-0,95	-0,50	-0,45	-0,45	-0,40
		I	-0,60	-0,65	-0,70	-0,80	-0,75	-0,25	-0,15
	0	II	-0,55	-0,60	-0,65	-0,70	-0,75	-0,45	-0,20
1/2		HI	-0,40	-0,45	-0,60	-0,65	-0,70	-0,55	-0,30
		I	-0,50	-0,55	-0,70	-0,20	-0,20	-0.15	-0,25
		II	-0,90	-1,30	-0,40	-0,05	-0,05	0	-0,25
	45	SL	-1,40	-1,70	-0,10	-0,05	+0,05	-0,30	-0,40
		ГУ	-2,60	-0,90	-0,20	-0,45	—0,55	-0,50	-0,45
		У	-1,40	-2,40	-0,90	-0,65	-0,55	-0,50	-0,50
Таблица 19.2

S									
h/L	Л град		i						
			1	2	3	4	5	6	7
1	2	3	4	5	6	7	8	9 J	10
				f/L	= 1/10				
1/8	0	I II III 1У У	-0,60  —0,55  -0,45  -0,40  -0,35	-0,60  -0,55  -0,45  -0,40  -0,35	-0,45  -0,45  -ОД 5 -0,40 -0,40	-0,25  -0,25  -0,25  -0,25  -0,25	-0,20  -0,20  -0,20  -0,25  -0,25	-0,15  -0,15  -0,20  -0,20  -0,20	-0,05  -0,10  -0,15  -0,20  -0,25
	45	I и ш 1У У У1 У11 УШ IX	-0,30  -0,30  -0,35  -0,40  -0,50  -0,75  -0,90  -1,40  -0,70	-0,30  -0,35  -0,40  -0,50  -0,70  -0,95  -1,15  -0,30  -1,10	-0,30 -0,40 -0,55 -0,55  -OJO 0  +0,05  -0,05 -0,50	1	-0,10 +0,10 ♦0,15 +0,15 +0,15 +0,15 +0,20  -0,40 -0Д5	-0,10 +0,05 +0,10 +0,10 +0,05 +0,05  0  -0,30 -0Д5	-0,15  -0,10  -0,10  -0,10  -0,10  -0,15  -0,25  -0,35  -0,40
1/4	0	I 11  III !У  У	-0,60  -0,55  -0,50  -0,45  -ОДО	-0,60  -0,55  -0,50  -0Д5  -0,40	-0,65  -0,60  -0,55  -0,50  -0,45	-0,65 -ОДО -0,55 -0,50 —0,45	-0,55  -0,50  -0,50  -0,50  -0,50	-0,30 -0,35  -0,45 -ОДО -0,55	-0,20  -0,25  -0,50  -0,55  -0,60
		I 11 ш	-0,30  -0,35  -0,40	-0,35  -0,40  -0,55	-0,50  -0,70  -0,85	-0,40  -0,35  -0,15	-0,15 +0,05  +0,15	-0,15 +0,10 +0,05	-0,15  -0,10  -0,10
$1*0-	0	01*0+	so*o+	0£‘0-	08*0-	09*0-	К	Sfr	
$1*0-	$0*0+	$0*0+	so*o-	09*0-	$9*0-	os*o-	KI		
sro-	SO’tH-	0	oro-	09*0-	os*o-	Sfr‘0-	111		
sro-	0	$o‘o-	Ofr*o-	Sfr‘0-	WO-	S£*0-	I]		
oz*o-	sro-	sro-	os*o-	S£*0-	S£*0-	S£*0-	I		
									
oro-	0Г0-	oro-	S£‘o-	os‘o-	Sfr*O~	Sfr‘0-	К		ol I
oz*o-	oro-	O£‘O-	S£*o-	os*o-	05*0-	os‘o-	KI		
Sl*O-	oro-	sro-	oro-	os*o-	ss*o-	ss'o-	111	0	
sro-	sro-	oro-	sro-	os‘o-	S9*0-	09*0-	11		
oro-	oro-	si*o-	sz‘o-	os*o-	oro-	$9*0-	I		
				<K/t =	T/J				
os‘o-	ss‘o-	ss‘o-	oro-	01*1-	Ofr'Z-	0fr*T	XI		
$>‘0	sro	ss*o-	s^o-	oro-	o«*o-	S9*Z-	IUK		
sro-	oro-	so*o-	01*0-	sro-	srz-	$8*1-	IM		
OE‘O-	oro-	oro-	sro-	sro-	sr I-	0Г1-	IK		
oro-	sro-	oi‘o-	sro-	08*0-	sr I-	$8*0-	К	Sfr	
oz‘o-	sro-	oro-	oro-	so* I-	08*0-	oro-	KI		
oro-	oro-	oro-	O£‘o-	so* I-	S£*0	09*0-	UI		
oro-	oi‘o-	si*o-	os*o-	$8*0-	ss*o-	os*o-	II		
oro-	oro-	0Г0-	09*0-	oro-	Sfr'D-	sv’o-	I		
									7/1
									С/ 1
sro-	sro-	0Z.‘0	09*0-	0S*0-	0V‘0	Ofr*o-	К		
$9*0-	oro-	sro-	S9‘0-	ss*o-	sfr‘0-	Sfr*O-	KI		
09*0-	S9*o-	08*0-	0Г0	09*0-	ss‘o-	os*o-	ill	0	
o$*o~	(Wo-	08*0-	sro-	S9*0-	09*0-	09*0-	II		
Ofr‘O	ss‘o-	ss‘o-	08*0-	oro-	$9*0-	$9*0-	I		
$9*0—	$s‘o-	Sfr‘o-	ss*o-	06*0-	srz-	01*1-	XI		
sf*o-	S£*0-	Sfr‘0-	0£*0-	so*o-	Ofr*o-	oz*z-	NIK ..		
$z*o-	so*o-	$ro+	01*0+	so*o-	06*1-	Sfr‘1-	IIA		
oro-	0	01*0+	S0‘0+	$0*0-	09*1-	06*0-	IK		
oro-	$0*0+	01*0+	$0*0+	Ofr*o-	oo*i-	$9*0-	к	Sfr	
oro-	so*o+	01*0+	$0'0+	S8*0-	09*0-	os*o-	KI		

363
£

Продолжение табл. 19,2

h/L	ft град	j	i						
			1	2	3	4	5	6	7
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
		У1	-0,90	-1,10	-0,10	+0,05	+0,10	0	-0,25
		У11	-1,15	-1,25	-0,05	+0,05	+0,10	-0,05	-0,35
		УШ	-1,50	-0,35	-0,10	-0,25	-0,45	—0,50	-0,45
		IX	-0,60	-1,65	-0,75	-0,50	-ОДО	-ОДО	-0,45
		I	-0,65	-0,70	-0,70	-0,60	-0,40	-0,35	-0,30
		II	-0,60	-0,65	-0,65	-0,60	—0,40	-0,45	-0,30
	0	II!	-0,55	-0,60	-0,60	-0,60	-0,45	-0,45	-0,35
		ТУ	-0,55	-0,55	-0,60	-0,60	-0,50	-0Д5	-ОДО
1/4		У	-0,50	-0,50	-0,55	-0,55	-0,55	-0,50	-0,45
		I	-0,40	-0,45	-0,55	-0,60	-0,30	-0,25	-0,25
									
		II	-0,40	-0,50	-0,80	-0,50	-0,10	-0,10	-0,15
		Л1	-0,45	-0,65	-0,90	-0,25	-0,05	—0,05	-0,15
		ТУ	-0,50	-0,75	-0,85	-0,10	0	0	-0,15
	45	У	-0,75	-1,15	-0,60	-0,05	+0,05	-0,05	-0,20
		У1	-1,10	-1,80	-0,15	-0,10	0	-ОДО	-0,25
		УН	-1,65	-2,10	-0,10	-0,10	-0,05	-0,20	-0,30
		У1П	-2,45	-0,40	-0,10	-0,25	-0,50	-0,60	-0,50
		IX	-1,20	-2,50	-1,40	-0,75	-0,45	-0,45	-0,50
		1	-0,70	-0,75	-0,75	-0,75	-0,65	-0,40	-0,45
		11	-0,65	-0,70	-0,70	-0,75	-0,70	-0,50	-0,50
	0	III	-0,60	-0,65	-0,65	-0,70	-0,70	-0,60	-0,60
		1У	-0,55	-0,60	-0,65	-0,70	-0,75	-0,70	-0,65
1/2		У	-0,50	-0,55	-0,60	-0,75	-0,75	-0,75	-0,75
I		-0.50	-0,55	-0.75	-0,85	-0,40	-0,35	0,35
	I!	-0,60	-0,75	-0,85	-0.65	-0,20	-0,20	-0,25
	Щ	-0,70	-0,90	-1,10	-0,50	-0,15	-0,15	-0,25
	1У	-0,85	-1,00	-1,05	-0,35	-0,15	-0,15	-0,25
45	У	-1,00	-1,35	-0,90	-0,25	-0,15	-0,20	-0,30
	У1	-1,40	-1,90	-0.50	-0,30	-0,15	-0,30	-0,35
	УН	-2,00	-2,30	-0,50	-0.30	-0,20	-0,30	-0,40
	УШ	-2,80	-1,05	-0,40	-0,50	-0,60	-0,75	—0,50
	IX	-1,50	-3,05	-1,30	—0.80	-0,55	-0,50	-0,50

Таблица 19.3

Р, град	j	i								
		1	2	3	4	3	6	7	8	9
1	2	3	4	5	6		8	9	10	11
	I	-0,65	-0,65	-0,65	f/L = 1/20  -0,60	-0,45		-0,30	—0,20	-0,20	-0,10
	11	-0,65	-0,65	-0,65	-0,65	-0,50	-0,30	-0,20	-0,20	-0,10
0	111	-0,60	-0,65	-0,65	-0,65	-0,60	-0,45	-0,20	-0,10	—0,15
	1У	-0,55	-0,60	-0,65	-0,65	-0,60	-0,50	-0,30	-0,20	—0,15
	У	-0,45	-0,50	-0,60	-0,60	-0,60	-0,50	-0,30	-0,20	-0,20
	I	-0,60	—3,20	-2,10	-1,50	-1,05	-0,80	-0,50	-0,45	-0,45
	II	-3,20	-0,40	-0,30	-0,45	-1,10	-1,10	—0,90	-0,65	-0,50
	ш	-2,10	-0,30	-0,25	-0,10	+0,05	-0,15	-0,50	-ОД 5	—0,65
	1У	-1,50	-0,45	-0,10	0	+0,05	+0,10	+0,10	0	-ОДО
45	У	-1,05	-1,10	+0,05	+0,05	+0,10	0	+0,05	0	—0,35
	У1	-0,80	-1,10	-0,15	+0,10	+0,10	0	-0,05	-0,10	-0,30
	УП	-0,50	-0,90	-0,50	+0,10	+0,05	-0,05	-0,10	-0,20	-0,30
	УШ	-0,45	-0,65	-0Д5	0	0	-0,10	-0,20	-0,20	-0,30
	IX	-0,45	-0,50	-0,65	-0,45	-0,35	-0,30	-0,30	-0.30	-0.25


f/L =0

	I	-0,85	-0,85	-0,80	-0,55
	U	-0,85	-0,85	-0,80	-0,60
0	III	-0,80	-0,80	-0,80	-0,65
	1У	-0,75	-0,80	-0,80	-0,70
	У	-0,70	-0,75	-0,80	-0,75
	I	-0,65	-2,60	-1,85	-1,30
	II	-2,60	-0,50	-0,30	-0,60
	III	-1,85	-0,30	-0,25	-0,20
	1У	-1,30	-0,60	-0,20	-0,20
45	У	-1,10	-1,10	-0,20	-0,20
	У1	-0,80	-1,05	-0,25	-0,15
	УН	-0,65	-0,90	-0,40	-0,15
	УШ	-0,50	-0,70	-0,60	-0,20
	IX	-0,40	-0,55	-0,60	-0,30
Продолжение табл. 19.3

5	6	7	8	9

7	8	|	9	10	11

-0,35	-0,20	-0,15	-0,10	-0,10
-0,45	-0,30	-0,20	-0,10	-0,10
-0,50	-0,30	-0,20	-0,15	-0,10
-o,so	-0,35	-0,25	-0,15	-0,10
-0,55	-0,35	-0,25	-0,15	-0,15
-1,10	-0,80	-0,65	-0,50	-0,40
-1,10	-1,05	-0,90	-0,70	-0,55
-0,20	-0,25	-0,40	-0,60	-0,60
-0,20	-0,20	-0,15	-0,20	-0,30
-0,20	-0,20	-0,20	-0,20	-0.25
-0,20	-0,20	-0,20	—0,20	-0,25
-0,20	-0,20	-0,20	-0,25	-0,25
-0,20	-0,20	—0,25	-0,25	-0,25
-0,25	-0.25	-0,25	-0,25	-0,25
b  L	hl L	град	0	1	2
1	2	3	4	5	6

		0	-0,90	—0,20
		30	-0,90	-0,35
		60	-0,90	-0,60
0,25	0,15	90	-0,90	-0,75
		120	-0,90	-0,65
		150	—0,90	-0,40
		180	-0,90	-0,35
		0	-0,90	-0.30
		30	-0,90	-0,35
		60	-0,90	-0,60
0,15	0,05	90	-0,90	-0,70
		120	-0,90	-0,60
		150	-0,90	0,40
		180	-0,90	-0,80

1111111!1Д1111A
Таблица 19.4

	3	4	' S	б
	7	8	'9	16
,05	+0,05	-0,35	-0,90	-0,95
,10	-0,05	-0,25	-0,75	-0,90
,35	—0^25	—0,25	-0,45	-0,65
,50	-0,35	-0,30	-0,30	-0,35
,35	-0,25	-0,20	-0,20	-0,30
,15	-0,10	-0,05	-0,05	-0,05
,ю	-0,05	0	+0,05	0
,05	0	+0,05	-0,05	-0,85
,15	-0,05	-0,05	-0,10	-0,70
,35	-0,20	-0,15	-0,15	-0,40
,45	-0,30	-ОДО	-0,20	-0,25
,35	-0,25	-0,15	-0,15	-0,20
,20	-0,10	-0,05	0	+0,05
,10	0	+0,05	+0,05	0
-0,65	-0,60	-0,60	-0,55	-0,50	-0,45	-0,45

-0,65	-0,60	-0,60	-0,55	-0,50	-0,45	-0,45

-0,65	-0,60	-0,60	-0,60	-0,55	-0,50	-0,50

	00		-	ria*	
uj о	ё	О	ЬЭ	r	
0  • 30  60  90  120  150  180	0  30  60  90  120  150  180	0  30  60  90  120  150  180	Ш	?	О
-0,20  -0,20  -0,20  -0,20  -0,20  -0,20  -0,20	p p 4 6 p p 6 bJbJbJ Ul u> <J1 ui <ti Ui и»	-0,25  -0,25  -0,25  -0,25  -0,25  -0,25  -0,25	*	о	
SoSob»”<£"<£	-0,35  -0,35  -0,35  -0,25  -0,20  -0,20  -0,15	-0,30  -0,30  -0,30  -0,25  -0,20  -0,20  -0,20	Ui	и-	
-0,60  -0,60  -0,50  -0,30  -0,10  -0,05 0	-0,50  -0,50  -0,45  -0,25  -0,15  -0,10  -0,05	-0,45  -0,45  -0,40  -0,25  -0,15  -0,15  -0,15	<71	bJ	
± Fx О bJ tn СТ* СТ* Ои1ЛО1Л UlUl	Soiiiii  52 **N>uiO**cn OViOOO	и-н-н-bj^Liui OU1U1U1U1OO		Ш	
44©iiii  55 g’gsTa	SSiiiii sssaass	-0,50  -0,50  -0,45  -0,25  -0,15  -0,10 0	CO	*	
So b!as:'s	<^4рёёр4  О<л<ло ООО	'-'©О ООО©		Ui	
-0,60  -0,65  -0,65  -0,35  -0,10 0  0	ppipioo bcw ub tn tn Ul Ul О Ul О U> Ui	4iiiiii °Ъ ш ш ui ui  <л <71 © <71 О О Ul	s	<T>	

Таблица 19.5
	1/10	90	-0,65	-0,60	-0,60	-0,60	-0,65	-0,65	-0,60
		120	-0,65	-0,60	-0,55	-0,55	-0,50	-0,45	-0,35
		150	-0,65	-0,65	-0,55	-0,50	-0,35	-0,25	-0,15
		180	-0,65	-0,65	-0,55	-0,45	-0,25	-0,05	0
1/4		0	-0,65	-0,70	-0,65	-0,65	-0,60	-0,55	-0,50
		30	-0,65	-0,65	-0,65	-0,65	-0,60	-0,55	-0,50
	1/20	60	-0,65	-0,65	-0,65	-0,65	-0,65	-0,60	-0,60
		90	-0,65	-0,60	-0,60	-0,65	-0,65	-0,65	-0,60
		120	-0,65	-0,60	-0,55	-0,45	-0,30	-0,20	-0,20
		150	-0,65	-0,60	-0,50	-0,35	-0,20	-0,15	-0,20
		180	-0,65	-0,60	-0,45	-0,25	-0,10	0	-0,10

0	-0,60	-0,70	-0,75	-0,70	-0,65	-0,60	-0,60
30	-Ю,60	-0,70	-0,75	-0,70	-0,65	-0,60	-0,60
60	-0,60	-0,65	-0,70	-0,70	-0,70	-0,65	-0,65
1/30	90	-0,60	-0,60	-0,65	-0,60	-0,60	-0,60	-0,60
120	-0,60	-0,60	-0,50	-0,35	-0,20	-0.10	-0,10
150	—0,60	-0,60	-0,40	- 0,20	-0,10	0	-0,05
180	-0,60	-0,55	-0,35	-0,15	- 0,05	0	-0,10

I«
Рис. 19.3. Расположение точек замеров при аэродинамических испытаниях
моделей сооружений

а — с цилиндрическими покрытиями на квадратном плане; б — с прови-
сающим покрытием на квадратном плане; в — с цилиндрическим покры-
тием на прямоугольном плане; г — с провисающим покрытием иа круг-
лом плане; д — с шатровым покрытием на круглом плане
для стадии монтажа: с. = + 0,7 или (3 - 0°; с- = + 0,4 при
/3 я: 45° (дпя покрытий на прямоугольном плане), где 0 - угол
между направлением ветра и одной из осей сооружения (см.
рис. 19.3).

19.6.	Анализ экспериментальных данных показал, что среда
всех рассматриваемых случаев полного или частичного отсут-
ствия стенового ограждения наиболее неблагоприятным явля-
ется вариант, приведенный иа рис. 19.2, б, который и принят за
расчетный для стадии монтажа покрытия. Для иных вариантов
стенового ограждения указанные значения се и с- могут быть
уточнены по справочным данным или на основе результатов мо-
дельных испытаний.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ С МЕМБРАННЫМИ
ПОКРЫТИЯМИ ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНОВ

19.7.	Проектирование зданий с мембранными висячими по-
крытиями при расчетной сейсмичности зданий 7—9 баллов сле-
дует выполнять с учетом требований главы СНиП П-7-81 ’’Строи-
тельство в сейсмических районах” и предлагаемого пособия.
Рекомендации по проектированию вертикальных несущих кон-
струкций зданий содержатся в ’’Пособии по проектированию
каркасных промзданий для строительства в сейсмических
районах” [61].

19.8.	Здания с мембранными покрытиями следует проекти-
ровать симметричной формы в плане, как правило, без перепада
смежных участков по высоте с симметричным и равномерным
респределением масс и жесткостей конструкций.

При сложных очертаниях плана или при наличии значительно
отличающихся вертикальных несущих конструкций здания раз-
деляются антисейсмическими швами на отдельные отсеки сим-
метричной формы. Размеры зданий (отсеков) в плане прини-
маются в соответствии с требованиями к несейсмическим райо-
нам, но не более 150 м при вертикальных несущих конструк-
циях из стального или железобетонного каркаса, монолитных
железобетонных стен, пилонов и т.п.

19.9.	Антисейсмические швы должны разделять смежные
отсеки зданий по всей высоте. Допускается не устраивать шов
в фундаменте за исключением случаев, когда антисейсмичес-
кий шов совпадает с осадочным. Температурные и осадочные
швы допускается выполнять как антисейсмические.

Минимальная ширина антисейсмического шва а назнача-
ется в зависимости от высоты здания и определяется расчетом
по формуле

а-= Д, + Д2 + А. + 2,	О9-3)

где Л] н Aj - максимальные перемещения в уровне покрытия (см)
двух смежных отсеков здания, разделенных антисейсмическим швом,
при действии нагрузок, определяемых согласно'п. 19.24; До - взаимное
смещение смежных отсеков, возникающих от эксплуатационных на-
грузок, определяемое по главе СНиП 2.02.01—83 ’’Основания зданий и
сооружений”.

При высоте зданий до 5 м ширина шва должна быть не ме-
нее 3 см. Для зданий большой высоты минимальную ширину
шва следует увеличивать на 2 см на каждые 5 м высоты. Запол-
нение антисейсмических швов не должно препятствовать взаим-
ным смещениям отсеков.

19.10.	При выборе конструктивных решений мембранных
покрытий, опорного контура, элементов кровли, колонн, стен
и т.п. следует обеспечивать снижение сейсмических нагрузок
уменьшением массы несущих и ограждающих конструкций.

Особое внимание при проектировании мембранных покры-
тий для сейсмических районов следует уделять обеспечению
четкой передачи инерционных нагрузок (с пролетной конструк-
ции на опорный контур, вертикальные несущие конструкции и
фундаменты), надежности работы несущих конструкций и их
сопряжений, обеспечению жесткости покрытия в горизонталь-
ной плоскости.

19.11.	Конструкции зданий, проектируемые для строитель-
ства в сейсмических районах, должна удовлетворять расчетам:

на основные и особые сочетания нагрузок без учета сейсми-
ческого воздействия в соответствии с требованиями СНиП
2.01.07-85;

на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воз-
действий в соответствии с требованиями главы СНиП 11-7-81.

При расчетах на особое сочетание нагрузок с учетом сейсми-
ческих воздействий к значениям расчетных нагрузок вводятся
коэффициенты сочетания пс, значения которых следующие:

Нагрузки	Коэффициент сочетания

Постоянные.........................................0,9

Временные длительные. .  .....................    0,8

Кратковременные (в том числе снеговые)

На покрытия ......................................0,5

При расчете конструкций на сейсмические воздействия го-
ризонтальные сейсмические силы от гибких подвесок, динами-
ческие воздействия от оборудования и транспорта, тормозные
и боковые усилия от движения кранов не учитываются.

19.12.	Расчет зданий с учетом сейсмических воздействий
следует проводить:

а)	на условные статические нагрузки, определяемые соглас-
но пп. 19.19—19.22, 19.26. При этом усилия в элементах конст-
рукций не должны превышать предельных значений, определя-
емых главами СНиПа по проектированию стальных и железо-
бетонных конструкций с учетом п, 19.32. На условные стати-
ческие нагрузки рассчитываются все здания, проектируемые
для сейсмических районов;
6)	на набор расчетных сейсмических воздействий, которые
определяются с учетом характера сейсмического режима в райо-
не строительства, а также данных детального и микросейсмичес-
кого районирования.

При выборе расчетных сейсмических воздействий (акселеро-
грамм) рекомендуется использовать инструментальные записи,
полученные в районе строительства или в аналогичных по
сейсмическим условиям местностях, а также записи, синтезиро-
ванные применительно к местным условиям. Максимальные
амплитуды ускорений расчетных акселерограмм должны быть
не менее 1, 2, 4 м/с2 при сейсмичности площадок строительства
соответственно 7,8 и 9 баллов.

При расчете по подпункту на набор расчетных сейсмических
воздействий рекомендуется учитывать возможность развития
неупругих деформаций и локальных повреждений конструкций,
а также пространственный характер деформирования зданий и
их взаимодействие с грунтом основания. При этом состояние
сооружения после землетрясения не должно достигать предель-
ного, указанного в табл. 19.6. Этот расчет является дополнитель-
ным и рекомендуется для особо ответственных зданий (табл.
19.6), зданий с размерами мембранных покрытий в плане более
60 м.

Таблица 19.6

№ н.п.	Допускаемые повреждения зданий	Значение коэф- фициента
1	Сооружения, в которых остаточные деформа- ции н локальные повреждения (осадки, трещины и др.) не допускаются1	1
2	Здания, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации, трещины, повреждения отдельных элементов, их сдвиг и т.п., затрудняющие нормальную эксплуата- цию, прн обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования (общественные н производственные здания, не относящиеся к пп. 1 н 3 этой таблицы здания, функцио- нирование которых необходимо при ликви- дации последствий землетрясений, и т. п.)	0,25
3	Здания, в конструкциях которых могут быть допущены значительные остаточные деформа- ции, трещины, повреждения отдельных эле- ментов, их смещения н т.п., временно при- останавливающие Нормальную эксплуатацию (производственные здания вспомогательных производств, некоторые складские здания, не содержащие ценного оборудования, и т.п.)	0,12

1 Перечень сооружений по п. 1 согласовывается с Госстроем СССР.
19.13.	Сейсмические воздействия могут иметь любое направ-
ление в пространстве. Для зданий простой геометрической фор-
мы при расчете по п. 19.12, а сейсмические нагрузки следует
принимать действующими горизонтально в направлениях про-
дольной и поперечной осей. Действие нагрузок в указанных
направлениях допускается учитывать раздельно.

При расчете зданий сложной геометрической формы необхо-
димо учитывать наиболее опасные направления сейсмических
нагрузок для конструкций покрытия и нижележащих опорных
конструкций и их элементов.

19.14.	Расчет по п. 19.12, а следует проводить для:

пролетной конструкции (совместно с опорным контуром и
узлов их сопряжения, а также участков контура между опора-
ми) на вертикальные сейсмические нагрузки;

вертикальных несущих конструкций (колонны, стены и
т.п.) иа горизонтальные сейсмические нагрузки;

наклонных несущих конструкций (пилоны, рамы и тл.) на
совместное действие усилий от горизонтальных и вертикальных
сейсмических нагрузок.

19.15.	Расчет по п. 19.12, б следует проводить для:

пролетной конструкции совместно с опорным контуром на
вертикальные сейсмические воздействия;

зданий в целом — на совместное действие горизонтальных
(или двух горизонтальных) и вертикальной составляющих
сейсмического воздействия. При этом динамические расчетные
модели должны достаточно полно учитывать пространственный
характер колебаний здания, нелинейную работу покрытия,
распределение масс и жесткостей конструкций. Допускается
определять сейсмические нагрузки на мембранные покрытия с
учетом их протяженности (воздействия бегущей волны [1]).

19.16.	При проверке прочности узлов необходимо учитывать
знакопеременность сейсмических воздействий, при этом влия-
ние концентрации напряжений рекомендуется в максимальной
степени снижать конструктивными мероприятиями.

ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

19.17.	При расчете мембранных висячих покрытий по
п. 19.12, а, б на вертикальные сейсмические воздействия дина-
мические расчетные модели покрытия следует принимать в
виде континуальных систем с распределенной вертикальной на-
грузкой или в виде системы дискретных масс, связанных с без-
моментной оболочкой. Считается, что в общем случае опорный
контур работает на сжатие в двух взаимно перпендикулярных
плоскостях и на кручение. Указанные деформации учитываются
при определении матрицы жесткости элементов деформируемо-
го контура.
При расчете мембранного покрытия внешним возмущением
для него являются перемещения опорного контура по горизон-
тальным осям X и У и по вертикальной оси Z [1, 37]. Учитывая,
что мембранные покрытия, как правило, пологие, допускается
в практических расчетах в первом приближении пренебрегать
инерционными силами, действующими в плоскости покрытия
(поскольку перемещения точек срединной поверхности по осям
X и У очень малы), а также силами из плоскости покрытия,
вызванными горизонтальными перемещениями опорного кон-
тура.

19^18. Периоды (частоты) и формы собственных колебаний
для расчетных моделей определяются по специально разработан-
ным алгоритмам и программам с помощью ЭВМ как для систем
с конечным числом степеней свободы. В связи с близостью зна-
чений собственных частот мембранных конструкций определя-
ется не менее 5—7 низших частот и форм собственных коле-
баний.

При вычислении вертикальных сейсмических нагрузок по
п. 19.12, а допускается периоды и формы собственных колеба-
ний принимать с помощью справочников по динамике соору-
жений [85] и других пособий [1, 37], как для мембран с раз-
ными очертаниями в плане и граничными условиями [85].
Для некоторых типов мембран справочные данные по периодам
(частотам) и формам собственных колебаний в случае линей-
ных и нелинейных колебаний даны в пп. 19.43—19.50.

Расчет мембранных покрытий на особое сочетание нагрузок
с учетом сейсмических должен выполняться аналогично расчетам
на вертикальные статические нагрузки.

19.19.	При расчете по и. 19.12, а расчетная вертикальная на-
грузка S-^, приложенная к точке к и соответствующая i-му
тону собственных колебаний мембранного покрытия, находит-
ся по формуле

$izk “ ^1^2^0izk’	(194)

где kj - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения конст-
рукций зданий, принимаемый согласно п. 19.20; к2 - коэффициент,
учитывающий особенности конструктивного решения здания. Рекомен-
дуется принимать k2 = 1 при определении вертикальных сейсмических
нагрузок и к2 —0,8 для зданий с высотой колонн меньше 8 м н пролетом
меньше 18 м, н к2 =1 для зданий с другими объемио-ппанировочными
решениями при вычислении горизонтальных сейсмических нагрузок.
Значения к2 допускается уточнять по результатам экспериментальных
исследований по согласованию с Госстроем СССР, при этом значения к2
не должны превышать 1,5;	— значение сейсмической нагрузкц для

i-ro тона собственных вертикальных колебаний мембранного покрытия,
определяемой в предположении линейно-упругого деформирования кон-
струкций по формуле
soizk= ч(°к- т'к) ^iMizk;	(19-5)

здесь Ч(а^> 7k) — распределенная нагрузка от массы покрытия, вре-
менных длительных и кратковременных нагрузок, определяемая с
учетом п. 19.11 (а н у — координаты рассматриваемой точки в криволи-
нейной координатной системе); А - амплитуда ускорений основания
(в долях от g), соответствующая расчетной сейсмичности здания и при-
нимаемая 0,1, 0,2 и 0,4 для расчетной сейсмичности 7, 8 н 9 бащгов соот-
ветственно; — коэффициент динамичности, соответствующий i-й
форме собственных колебаний мембранного покрытия н принимаемый
по п. 19.21;	- коэффициент, учитывающий диссипативные свойства

конструкции н зависящий от вида материала, конструктивного решения,
типа узловых соединений и стыков. При определении расчетных верти-
кальных сейсмических нагрузок на мембранное покрытие в связи v их
пониженной способностью к затуханию колебаний (логарифмический
декремент Б = 0,03—0,06) коэффициент рекомендуется принимать
[1] 1,5 при наличии бетонной стяжки на покрытии и 3 в остальных слу-
чаях (значение к^ допускается уточнять на основании результатов экспе-
риментальных исследований по согласованию с Госстроями союзных
республик);

*?lzk = Zi(°k70 х

^qtaTjZjfcp»j)dadT
fF4(«j7jZj (ayrjjdad?

(19.6)

- коэффициент, зависящий от формы деформаций системы при ее сво-
бодных колебаниях по i-й форме; Z^a.^) ~ максимальное перемеще-
ние в точке j (ордината формы собственных колебаний). Интегралы в
выражении (19.6) берутся по площади.

При равномерно распределенной по поверхности покрытая
нагрузке зависит только от заданной функции формы ко-
лебаний, т.е.

’’izk _ zi(°k7k)

JFZi(aj''j)
(р2?(а^.) daily

(19.7)

При необходимости учета сейсмических сил в точке к по
осям X и У покрытия, возникающих при перамещениях опор-
ного контура вдоль оси Z, их значения определяются выра-
жениями:

S0ixk = KVk^iMixk;
$Oiyk “	Aflik^iyk -

(19.8)

(19.9)

Полная сейсмическая нагрузка в точке к находится по
формуле
Sik[w„(t)] = VS2ixk[w„(t)] +

*""+ s|yk[w0(t)] + S|zk[w„(t)f.	(19.10)

Аналогично находятся полные сейсмические силы в точке
к, вызванные перемещением опорного контура по осям X и У:

Sik[u0(t)] = VSjxk[u„(t)] +

+ S?yk[u0(t)] + S?zk[u0(t)]';	(19.11)

Sjk[vo(t)] =V/S2ixk[vo(t)] +

*~"+ S?yk[v0(t)] + Sjzk[v0(tJ],	(19.12)

Где Uo(t), v0(t), Wo(t) — перемещения опорного контура по осям соот-
ветственно Х,Ун Z.

Формулы (19.8)—(19.12) следует использовать при расче-
тах мембранных покрытий с наклонным или криволинейным
в вертикальной плоскости опорным контуром на совместное
действие усилий от горизонтальных и вертикальных сейсмичес-
ких нагрузок.

19,20.	Расчетная сейсмичность здания определяется по
табл. 5 СНиП 11-7-81, а коэффициент kt в зависимости от назна-
чения сооружения и его эксплуатационных особенностей — в
соответствии с табл. 19.7 этого пособия по согласованию с
утверждающей проект организацией. При расчете на сейсмиче-
ские воздействия по п. 19.12, б значение кт принимается рав-
ным 1.

19.21.	Коэффициент динамичности 0: определяется по фор-
мулам 19.13—19.15 или по графикам, приведенным на рис.
19.4, в зависимости от периодов Т- колебаний мембранного
покрытия по i-му тону и категории грунтов по сейсмическим
свойствам:

для грунтов I категории = 1/Тр но не более 3;	(19.13)

для грунтов II категории 0^ = 1,1 /Т|,

но не более 2,7;	(19.14)

для грунтов 111 категории = 1,5/Тр но не более 2. (19.15)

Во всех случаях значения 0= должны приниматься не ме-
нее 0,8.
Рис. 19.4. Значения коэффициента джамичностн для
различных грунтов

1 — первой категории; 2 — второй категории; 3 — треть-
ей категории

19.22..Определение периодов собственных колебаний Т и
коэффициентов	*?iyk производится с учетом

пп. 19-17—19-19. В связи с небольшим собственным весом для
мембранных покрытий характерна повышенная чувствитель-
ность периодов и форм собственных колебаний к изменениям
постоянных и кратковременных нагрузок и схем их приложе-
ния. Поэтому в расчетах следует по возможности более точно
учитывать все схемы и вариации нагрузок.

Поскольку мембранные покрытия характеризуются нели-
нейной работой уже при небольших уровнях внешних воздей-
ствий, то следует определять периоды собственных колебаний
для случаев линейных и нелинейных колебаний, а после вычис-
ления принимать более высокое значение коэффициента ди-
намичности.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

19.23.	При расчете зданий с мембранными покрытиями по
п. 19.12, а на горизонтальные сейсмические воздействия расчет-
ные модели зданий в направлении главных осей симметрии
принимаются в виде одномассового осциллятора (рис. 19.5).
При этом жесткость покрытия в горизонтальной плоскости при-
нимается бесконечной, а колонны, стены, пилоны и другие вер-
тикальные несущие конструкции — жестко заделанными в фун-
даментах и шарнирно присоединенными к опорному контуру.
Высота расчетной модели принимается равной высоте колонн,
а в случае небольших перепадов в высотах колонн (не более
20% высоты средней колонны) — расстоянию от уровня защем-
ления колонн до центра масс от нагрузок на покрытие с учетом
собственного веса (рис. 19.5, б). Указания по сбору нагрузок,
Рис. 19.5. Расчетная схема здания с мембранным покры-
тием при расчете на горизонтальные сейсмические воз-
действия

а — с колоннами одинаковой высоты; б — с колоннами
разной высоты





определению жесткостей и периодов собственных горизонталь-
ных колебаний зданий приведены в пособии [61].

19.24.	При расчете зданий длиной более 30 м кроме гори-
зонтальной сейсмической нагрузки необходимо учитывать кру-
тящий момент относительно вертикальной оси здания, прохо-
дящей через центр жесткостей. Расчетный эксцентриситет между
центрами масс и жесткостей в уровне покрытия здания при-
нимается по фактическим данным, но не менее 0,02В, где В —
размер здания в направлении, перпендикулярном действию
силы S.

В зданиях больших пролетов (более 50—60 м) усилия в
элементах конструкций допускается определять с учетом ско-
рости распределения сейсмических волн в грунте, параметры
которых выбираются на основании анализа сейсмологических
условий площадки строительства [1,37].

19.25.	При расчете зданий с мембранными покрытиями
сложной геометрической формы расчетные модели должны при-
ниматься с_ учетом особенностей конструктивных решений,
распределений масс и жесткостей в плане и по высоте зданий.
При наличии экспериментальных данных о жесткостных харак-
теристиках мембранных покрытий и опорного контура в гори-
зонтальной плоскости расчет рекомендуется выполнять с по-
мощью ЭВМ с учетом пространственной работы зданий и факти-
ческих эксцентриситетов между центрами масс и жесткостей.

19.26.	Горизонтальная сейсмическая (условная статическая)
нагрузка для здания в целом после определения периода соб-
ственных колебаний одномассового осциллятора по п. 19.23
вычисляется по формулам (19.4) и (19.5). При этом =
= Si,	= 1. Значения всех коэффициентов, за исключением

к^, принимаются в соответствии с рекомендациями пп. 19.19—
19.22.

Значения коэффициента при вычислении расчетных
горизонтальных сейсмических нагрузок для зданий, в которых
стеновое заполнение существенно не влияет на деформативность
здания, рекомендуется принимать:

k = 1,5 при отношении высоты железобетонных колонн
1к к размеру поперечного сечения b в направлении действия
сейсмической нагрузки hc/b > 25 или при относительной гиб-
кости стальных колонн ho/i > 80; k^ = 1 при h^ < 15 для
железобетонных колонн или при ho/ i < 40 для стальных колонн
(для промежуточных значений и ho/i значение k^ прини-
мается по линейной интерполяции). Здесь 1 — радиус инерции
сечения; ho — расчетная свободная длина колонны, принимае-
мая для колонн бескрановых зданий и зданий с подвесными
кранами равной 2hc в плоскости, перпендикулярной оси опор-
ного контура и hc в плоскости, параллельной оси опорного кон-
тура.

19.27.	Вертикальные и наклонные несущие конструкции
должны проверяться расчетом на действие горизонтальных сей-
смических нагрузок и усилий, передающихся на них с мембран-
ного покрытия. В колоннах зданий, несущих крановую нагруз-
ку, необходимо учитывать местные горизонтальные сейсми-
ческие нагрузки в соответствии с указаниями пособия [61].

Значение местной сейсмической нагрузки от собственного
веса навесных стен определяется при значении (3rj* соответст-
вующем рассматриваемому уровню вертикальных несущих
конструкций (колонн), но не менее 2. Крепление тяжелого
оборудования к несущим конструкциям зданий должно про-
веряться расчетом. Необходимо также учитывать возникающие
дополнительные усилия в несущих конструкциях.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

И ПРОВЕРКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

19.28.	При учете высших форм колебаний расчетные уси-
лия (продольные и поперечные силы, изгибающие и крутящие
моменты, нормальные и касательные напряжения) в элементах
конструкций от действия сейсмических нагрузок определяются
по формуле

Np = N? ,	(19.16)

где — значения усилий или напряжений в рассматриваемом сечении
от сейсмических сил, соответствующих i-й форме колебаний; п — число
учитываемых в расчете форм (тонов) колебаний.

19.29.	Горизонтальную сейсмическую нагрузку Sj, вычис-
ленную в соответствии с п. 19.26, при горизонтальном опорном
контуре следует распределять:

равномерно между всеми вертикальными несущими кон-
струкциями;

пропорционально жесткостям вертикальных несущих кон-
струкций в направлении главных осей сооружений в плане;

в соответствии с фактическими жесткостями участков по-
крытия и опорного контура в горизонтальной плоскости при
наличии экспериментальных данных.

При отсутствии экспериментальных данных в расчет вво-
дится наибольшее значение нагрузки для первого и второго
случаев. С учетом принятого распределения горизонтальных
сейсмических нагрузок между вертикальными несущими кон-
струкциями здания необходимо выполнить проверку несущей
способности и устойчивости опорного контура.

19.30.	Узлы сопряжения мембранных покрытий с опорным
контуром и опорного контура с нижележащими конструкция-
ми должны быть рассчитаны на усилия от совместного действия
горизонтальных и вертикальных сейсмических нагрузок.

19.31.	Горизонтальное перемещение здания (отсека) на
уровне верха колонн от действия расчетных горизонтальных
сейсмических нагрузок определяется по формуле

△ = St / С,

(19.17)

я 1

Е -----

к=1 «кк

где С

- жесткость каркаса здания (отсека) на уровне

верха колонн; п> — число колонн или связевых панелей в каркасе зда-
ния (отсека); - перемещение отдельной колонны (связевой пане-
пи) на уровне ее верха от действия горизонтальной единичной силы в
том же уровне.
Аналогично определяется жесткость здания в горизонталь-
ном направлении при вертикальных несущих конструкциях в
виде стен, пилонов и т.п.

Предельное относительное перемещение Л/h от горизон-
тальных сейсмических нагрузок согласно п. 19.12, а для зда-
ний без кранов и с подвесными кранами не должно превышать:
при каркасных несущих конструкциях — 1/200, а при расче-
тах по п. 19.12, б — соответственно 1/100. Аналогично при вер-
тикальных несущих стенах, пилонах и других конструкциях
предельное относительное перемещение не должно превышать
1/400 и 1/200 при расчетах по пп. 19.12,сн 19.12,6.

Относительные прогибы мембранных покрытий при рас-
чете на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воз-
действий целесообразно ограничивать в соответствии с резуль-
татами исследований по согласованию с Госстроями союзных
республик.

19.32.	При расчете на прочность и устойчивость элементов
конструкций помимо коэффициентов условий работы, прини-
маемых в соответствии с главами СНиПа на проектирование ме-

таллических и железобетонных конструкций, необходимо до-
полнительно вводить коэффициент условий работы тКр, учи-
тывающий особенности сейсмического воздействия (кратко-
временность и повторяемость землетрясений). Коэффициент
пт*. принимается по табл. 19.7.

Таблица 19.7

Конструкции	Значения m	в зависимости  от категории повторяемости землетрясений (см, главу СНиП П-7-81)
	_ 1 1 2 1 3	

При расчетах на прочность			
Стальные и алюминиевые	1,2	1,4  1,3	1,6
Железобетонные колонны и пилоны с арматурой из стального проката Железобетонные колонны и пилоны со стержневой и проволочной арма- турой (кроме проверки прочности наклонных сечений):	1,1		1,5
из тяжелого бетона с армату- рой классов А-I, А-Н, A-III, Вр-1	1	1,2	1.4
то же, с арматурой других классов	0,95	1,1	1,25
из бетона на пористых запол- нителях	0,95	1,1	1,25
из ячеистого бетона с армату- рой всех классов	0,85	1	1,15
Продолжение табл. 19.7

Конструкции	Значения m в зависимости от категории Повторяемости землетрясений (см. главу  СНиП П-7-81)  _ *_	__|_2	
Железобетонные колонны зданий при проверке наклонных сечений Сварные соединения  Болтовые соединения (в том числе на высокопрочных болтах)  При расчете на устойчивость  Стальные и алюминиевые элементы гибкостю более 100  То же, гибкостью до 20  То же, гибкостью 20-100	0,75	0,9	1,05  0,9	I	1  1,05	1	1.15  1	1	1  1,2	1.2	1,2  От 1,2 до 1 (по интерполяции)

При мечание. При расчетах стальных и железобетонных несу-
щих конструкций, эксплуатируемых в неотапливаемых помещениях
или на открытом воздухе при расчетной температуре минус 40°С и
ниже, следует принимать m = 1, за исключением случаев проверки
прочности наклонных сечений колонн и пилонов.

УЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
КРЫШНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

19.33.	На мембранных покрытиях допускается установка
крышных вентиляторов. При их размещении следует стремить-
ся к максимальному уменьшению динамических нагрузок,
передаваемых на конструкцию покрытия. Для этого рекомен-
дуется при установке вентиляторов использовать виброизоля-
цию [74], а также производить их тщательную сбалансировку и
уравновешивание.

Так как иа висячих покрытиях нет постоянного пребывания
обслуживающего персонала и обычно отсутствует оборудование,
чувствительное к вибрациям, то задачей динамического расчета
покрытий является определение динамических нагрузок и про-
верка их допустимости по условиям прочности и выносливос-
ти конструкции мембранного покрытия на совместное воздей-
ствие статических и динамических нагрузок [32,79].

19.34.	Различают нормативные и расчетные значения ампли-
туд динамических нагрузок, развиваемых вентиляторами. Нор-
мативная динамическая нагрузка развивается вентилятором -в
его нормальном состоянии, отвечающем техническим требова-
ниям по эксплуатации вентилятора. При эксплуатационном ре-
жиме динамическая нагрузка имеет гармонический характер
и приложена в середине рабочего колеса вентилятора на оси его
вращения. Возмущающая сила Р постоянна по величине, враща-
ется с угловой скоростью £2 в горизонтальной плоскости, пер-
пендикулярной оси вращения и проходящей через центр тяжести
вращающихся частей. Эта сила может быть разложена на две
составляющие:

Рх = Pxcos£2t;

Ру = PySinUt,

(19.18)

rj№ Fx - Fy - moer? - амплитуда нормативной динамической нагрузки;
m0 - масса вращающихся частей; Я =2wN/6O - угловая скорость враще-
ния главного вала машины; N - частота вращения вала машины; е —
эксцентриситет, равный расчетному смещению центра вращающихся масс
от оси вращения.

При размещении на покрытии крышного центробежного
вентилятора эксцентриситет е рекомендуется принимать 0,8 мм.

Возможное увеличение расчетной нагрузки по сравнению с
ее нормативным значением учитывается коэффициентом пере-
грузки kg = 4.

19.35.	Для уменьшения динамических нагрузок, развивае-
мых при работе крышных центробежных вентиляторов, послед-
ние монтируются на покрытиях с помощью виброизоляторов.

Виброизоляция осуществляется в соответствии с требова-
ниями руководства [74]. Для упрощения расчетов и проекти-
рования виброизоляции следует совмещать центр тяжести
установки с центром жесткости виброизоляторов. В этом случае
колебания виброизолированного вентилятора по каждой обоб-
щенной координате будут независимы одни от других. Электро-
двигатель вентилятора обычно имеет угловую скорость вра-
щения более высокую, чем рабочее колесо вентилятора. При
монтаже установки, включающей вентилятор с электродвига-
телем и общую раму на виброизоляторах, расчет последних
можно производить без учета динамических нагрузок от элект-
родвигателя.

19.36.	Расчетная схема виброизолированной установки пока-
зана на рис. 19.6. При совмещении центра тяжести установки
с осью жесткости виброизоляторов кроме возмущающих сил
(19.8) на систему будут действовать возмущающие моменты:

= Lh| = Mnvsin£2t; 1

♦	.	I	0919)

м0у = “MQyCesSU, J

где — расстояние между горизонтальной возмущавшей силой ?
и осью Хо; М^х	—moen2hj — амплитуда возмущающего момента.
Рис. 19.6. Расчетная схема вибро-
изолиро ванной установки

19.37.	Круговые частоты собственных колебаний вибро-
изолированной установки вычисляются по формулам:

(19.20)

2 Ь + 1	2

 10х  ч»

’оу

VZ

где tjy, — круговые частоты собственных колебаний вдоль осей
Хо, Y0» Z о с началом в центре тяжести установки, направленные по
главным осям инерции установки; ы^х, ^У’	~ кРуговые часто1,ы

собственных вращательных колебаний относительно осей X®, Yo, Zo;
in масса виброизолированной установки; Igx, Iqz - моменты инер-
ции массы виброизолированной установки относительно осей Хо,
Yo> Zo.

Остальные значения, входящие в выражения (19.20), опре-
деляются следующими зависимостями:

4’J Kxi> S = JjS*

П	П

Kz=.\ Kzi> h-SKyi^;
1 =1	1 = 1

l= 2 Wbi" Р=Л Kzi^i-
1=1	i=l
s= КхЛ; j = Д Kyi^Oi!

q = .S Kxi/№
1=1

(19.21)

где Ky., K^j — жесткости I-ro виброизолятора в системе коорди-
нат Хо, Yo, Ze! xQp Удр zQj — координаты центра жесткости i-ro вибро-
изолятора в системе координат Хф, Yo, Zo; и - общее число виброизо-
ляторов- оси которых параллельны осям .координат.

19.38.	При виброизоляции вентиляторов необходимо, чтобы
отношение

(19.22)

а все остальные значения (ах, а^, а^у, о^2) были бы не
меньше 2,5. При виброизоляции агрегатов с частотой возмуще-
ния менее 500 кол/мин можно принимать как исключение
значение отношения «г > 3. При этом остальные отношения
должны быть по-прежнему не менее 2,5.

19.39.	Если центр тяжести изолируемой установки и центр
жесткости виброизоляторов совпадает (см. рис. 19.6), то при
действии на установку возмущающих сил (19.18) и моментов
(19.19) амплитуды поступательных aQx, agy и вращательных
^Ох’и ^0у колебаний виброизолированной установки находятся
по формулам:

" тЯг-Кх ; а°У тЯ2^Ку '

м0х	_ м0у

*’0х =	= -|

'0х“ -кух	10у“ ~\у

. (19.23)

™Kipx=h+i,Kipy=r + s.

Амплитуды колебаний i-й точки виброизолированной уста-
новки по направлениям осей координат определяются по фор-
мулам:
axi " a0x; ayi = “Oy • I	(19.24)

azi = у/^ОхУО! + *Mi  J

Поскольку возмущающие моменты с амплитудами Mqx
и Мфу отличаются по фазе на угол я/2, то амплитуда раэульти-
рующего колебания az- находится геометрическим сложением
составляющих.

19.40.	Амплитуды возмущающих сил, передающихся через
i-й виброизолятор, вычисляются по формулам:

р£Р = axiKxP
Р£’ = “yiV
₽2Р = aziKzi'

(19.25)-

где а^, а^,	— амплитуды вынужденных колебаний в точке пересече-

ния оси i-ro виброизолятора с' опорной поверхностью установки;

Ку*, — жесткости i-ro виброизолятора в системе координат Хо,
¥о» Zo-

В случае монтажа вентилятора на четырех одинаковых сим-
метрично расположенных виброизоляторах вертикальная ре-
зультирующая сила равна нулю.

19.41.	При динамическом расчете покрытия, на котором
установлен крышный вентилятор, систему горизонтальных
сил с амплитудами Pjjp, можно не учитывать. Так как
мембрана практически не может сопротивляться влиянию
сосредоточенных изгибающих моментов, то расчет покрытия
следует производить на действие отдельных динамических сил
Р^зр. а реакцию мембраны рассматривать как результат сложе-
ния.перемещений от отдельных динамических сил.

19.42.	При расчете мембранных покрытий допускается не
учитывать динамические нагрузки в следующих случаях:

от невиброизолированных машин, у которых сумма ампли-
туд нормативных инерционных сил (вертикального направ-
ления вверх или вниз), передаваемых на покрытие, не превы-
шает 20Н;

от виброизолированных машин при коэффициенте вибро-
изоляцищ обеспечивающем передачу на покрытие нормативных
инерционных сил, с амплитудой вертикального направления
вверх или вниз в сумме, не превышающей 20Н;

при амплитудах вертикальных колебаний от расчетных
динамических нагрузок'за вычетом динамических перемещений
опор, не превышающих 1 /50 000 пролета покрытия.

Рекомендуется виброизоляцию вентиляторов, монтируемых
на мембранных покрытиях, проектировать таким образом,
чтобы выполнялись перечисленные выше условия и тогда дина-
мический расчет покрытий на динамические нагрузки, пере-
дающиеся через виброизоляторы, можно не производить.

ЧАСТОТЫ И ФОРМЫ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ
МЕМБРАННЫХ ПОКРЫТИЙ

ПРОВИСАЮЩИЕ МЕМБРАННЫЕ ПОКРЫТИЯ
НА КВАДРАТНОМ ПЛАНЕ

С ПЛОСКИМ ПОДАТЛИВЫМ ОПОРНЫМ КОНТУРОМ

19.43.	Приведенные ниже формулы рекомендуются для
определения собственных частот и форм колебаний мембран-
ных покрытий с учетом изгибной в плоскости мембраны (п)
и продольной Е жесткостей опорного контура, вычисляемых по
формуле (3.1).

19.44.	Круговые частоты (рад/с) и периоды собственных
поперечных колебаний мембранного покрытия находятся по
формулам:

(1926)

Tij ~	М = 1.2,3,

где q - равномерно распределенная нагрузка на покрытие; t - пролет
покрытия; Е — модуль упругости материала мембраны; t - толщина
мембраны, м;	- определяется по рис. 19.7, в зависимости от

параметра

ql

(19.27)

где f0 - начальная стрела провиса мембраны;	- коэффициент,

зависящий от изгибной жесткости (п) контура п плоскости мембраны
и определяемый по рис. 19.8;	- коэффициент, зависящий от про-

дольной жесткости (к) контура

- принимается по табл. 19.8.

(19.28)


19.45.	Нормированные формы поперечных колебаний мемб-
ранных покрытий, соответствующие круговым частотам со-,
допускается определять по формулам:

Шц

V?! i = sinirxi 8штгу1 — 0,144 — х

х (sinirXi sin3?ry j + sinSjrXiSinflyi);

V12 = siiiffXi sin27ryi — O,365013m12sin?rxisin47ryi;

V>22 = Sin21TXi Sjn2flyi -0,28502 2^22 x

x (sin2?rxi sin4Try j + sin4nxj sinlvryj);
Для покрытий с неподатливым опорным контуром произве-
дение = находится по табл. 19.9.

Таблица 19.9

j		j _ J2 _	J __ в
1	0,600	0,511	0,465
2	0,511	0,489	0,458
3	0,465	0.458	0,442
Via = sinTTXjsinSfry, -0,590/31 зmigsinirxism57ryj;

Фаз = shi2ttxisinSyryj —0,50/323nhsSinSiTXjSinSTryi -
- 0^205^2 3n2 з sin37rXj sin4TTyi +	(19.29)

+ 0,488^2 з рз 3 sin5?rxi sin4iryi;

Фаз - sin37TXisin37ryi — 0,408/333m33(sin37rxiSin57ryi 4-
+ sinSfrxj sin3flyi) + 0,280?3gnggSinSTTXi sinSfryj,

где xi =хД; У1 — уД; x, у - декартовые координаты в плоскости мемб-
раны (начало координат принимается в угловой точке мембранного по-
крытия, направления осей — вдоль сторон контура);	4^ - коэф-

фициенты, учитывающие влияние начальной стрелы провисания покры-
тия, вычисляемые по рис. 19.9; ш-, п-, р~ — находятся из рис. 19.10 в

зависимости от п.

Рис. 19.9. Значения ко-
эффициентов 0g, 7j.,
Рис. 19.10. Значе«ия коэффициентов т$, п$, р$

Формы > i) определяются соотношениями (19.29),
где переменные Xi и yi меняются местами.

19.46.	Круговые частоты собственных колебаний мембран-
ного покрытия в горизонтальных направлениях X и У вычисля-
ются по формулам:

“r.ij

0,16л
I

(19.30)
Тч = 2л/ыч, i,j = 1,2,3,4,5,

IWkjj

— коэффициенты, принимаемые по табл. 19.10.

Таблица 19.10

п		1		» 1	14	|	15
1	7,35	13,21	19,36	25,61	31,89
2	9,81	14,72	20,43	26,42	32,54
3	12,90	16,93	22,08	27,71	33,60
4	16,27	19,62	24,20	29,43	35,03
5	19,78	22,61	26,68	31,51	36,71

формы колебаний,

соответствую-

в направлении оси X, допуска-

19.47. Нормированные
щие круговой частоте

ется определять соотношением
tpr у = sin Ittxj sinjmyi.

(19.31)

Нормированная форма в направлении оси У определяется
соотношением (19.31), где переменные Xj и yt меняются мес-
тами.

МЕМБРАННЫЕ ПОКРЫТИЯ НА КРУГЛОМ ПЛАНЕ

19.48.	Для мембранных первоначально плоских покрытий с
недеформируемым контуром основная круговая частота соб-
ственных колебаний вычисляется по формуле

о =	+	(19.32)

qR

где R — радиус мембраны; f - стрела провиса оболочки под нагрузкой;
S — предварительное равномерное натяжение иа единицу длины контура
мембраны (S > 0);

0 = 5,72Et (408,6 -174,80 _ l,09Et	(19 33)

576(1 -0qR4	qR4

Форма колебаний мембраны приближенно выражается в
форме

, = с[1-1.3о(-Х-)2 +0,3(f)]4,	(19.34)

где С - произвольная постоянная; г — текущий радиус.

19.49.	Для мембранных первоначально плоских покрытий
с опорами, упругоподатливыми в горизонтальной плоскости,
основная круговая частота собственных поперечных колебаний
мембраны вычисляется по формуле (19.32), при использовании

которой следует положить

Г	с_ (408,6 - 174,8v)

(3 ₽ 5,72 2---------------------.---

[ qR*1152p + -А- (1 -v)]

1J09£t	(19.35)

qR4

Где с - коэффициент жесткости опорного закрепления в направлении
радиуса, отнесенный к единице длины контура мембраны.

Форма колебаний приближенно определяется выражением
(19.34).

19.50.	Низшая (основная) круговая частота собственных
колебаний первоначально плоских мембран, различней формы
в плане, с недеформируемым контуром может быть найдена
по формуле

“ =	(19.36)

где А — площадь мембраны; к — коэффициент, значения которого при-
ведены в табл. 19.11; S - предварительное равномерное натяжение на
единицу длины контура (S > 0).	„ _

Таблица 19.11

Форма контура мембраны	|	к

Прямоугольник с отношением сторон 2:1

Прямоугольник с отношением сторон 3:2

Прямоугольник с отношением сторон 3:1

Равносторонний треугольник

Полукруг

Четверть круга

Круговой сектор с центральным
углом 60°

- 4,616
ОГНЕСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТОНКОЛИСТОВЫХ
КОНСТРУКЦИЙ

19.51.	При определении требуемой огнестойкости тонко-
листовых металлических конструкций следует руководство-
ваться положениями СНиП 2.01.02—85 "Противопожарные
нормы ” [60, 86].

19.52.	Огнестойкость конструкций характеризуется преде-
лом, представляющим собой время от начала воздействия
стандартного температурного режима пожара до появления
одного из предельных состояний. Стандартный температурный
режим характеризуется зависимостью:

Т —То = 3451g(8r + l),	(19.37)

где т — время от начала огневого воздействия, мин; Т — температура
окружающей среды, °C, в момент времени т; Т© — температура воз-
духа До огневого воздействия.

19.53.	Предельное состояние тонколистовых металлических
конструкций по огнестойкости характеризуется: потерей несу-
щей способности (обрушением); возникновением предельных
деформаций (прогибов).

Согласно испытаниям на специальных огневых установках
[75] обрушение незащищенных стальных мембранных покрытий
при огневых воздействиях (по стандартному режиму), не пре-
вышающих 0,75 ч (1-я степень огнестойкости) не происходит,
так как при нагреве параллельно со снижением предела теку-
чести стали увеличивается стрела провиса и соответственно
уменьшаются усилия в мембране. Согласно аналогичным испы-
таниям незащищенных тонколистовых алюминиевых покрытий
[110], их предел огнестойкости (по признаку потери несущей
способности) не превышает 5 мин. При нагреве по стандарт-
ному режиму температура конструкции за 10 мин достигает
660°С — температуры плавления алюминиевых сплавов.

19.54.	Предельный прогиб мембранных конструкций при
огневых воздействиях устанавливается расчетом в зависимости
от соотношения высоты помещения, начальной стрелы провиса
оболочки исходя из условий беспрепятственной эвакуации
людей, работы пожарных машин и пожарного оборудования.

При расчете решаются две задачи — статическая и тепло-
техническая. В результате решения статической задачи уста-
навливается критическая температура, при которой конструк-
ция достигает предельного состояния по огнестойкости
(п. 19.53). Теплотехническая задача имеет своей целью опре-
деление времени прогрева конструкции до критической темпе-
ратуры, т.е. собственно предела огнестойкости.

19.55.	При определении критической температуры следует
учитывать изменение механических характеристик металла
при нагревании. В табл- 19.12 приведены значения параметров,
1?С	''у		1?С	1	ТЕ
20	1	1	400	0,7	0,86
100	0,99	0,96	450	0,65	0,84
150	0,93	0,95	500	0,58	0,8
200	0,85	0,94	550	0,45	0,77
250	0,81	0,92	600	0,34	0,72
300	0,77	0,9	650	0,22	0,68
350	0,74	0,88	700	0,11	0,59

характеризующих изменение для строительных сталей модуля
упругости = Et/E, предела текучести уу = oTt/»T в зависи-
мости от температуры, принятые по данным ВНИИПО [67].
Здесь принято: Et, oTt, Е, от — модуль упругости и предел
текучести при повышенной и нормальной (+20°С) темпера-
турах.

19.56.	При определении пределов огнестойкости следует
принимать коэффициенты надежности по материалу и назначе-
нию равными единице 7m = 7n = 1 - Коэффициент условий ра-
боты должен приниматься как при обычном расчете. В этом
случае расчетное сопротивление стали следует принимать
равным нормативному значению предела , текучести с уче-
том его изменения в соответствии с табл. 19.12. В расчетах на
огнестойкость допускается принимать постоянное значение
коэффициента линейного расширения, соответствующее равно-
мерному распределению температуры по объему конструктив-
ного элемента [60].

19.57.	При установлении расчетных нагрузок на мембранные
покрытия в условиях пожара допускается принимать только
длительно действующую часть нормативного значения снеговой
нагрузки (СНиП 2.01.07—85), не учитывая кратковременные
нагрузки, в том числе ветер, и принимать коэффициент пере-
грузки от собственного веса конструкций равным 1.

19.58.	Расчет мембранных конструкций на огнестойкость
рекомендуется выполнять на ЭВМ, используя численные методы
расчета с учетом геометрической и физической нелинейности.
В расчетах необходимо учитывать последовательность нагруже-
ния и прогрева. Прогрев в расчетах следует учитывать шаговым
методом по условиям развития стандартного пожара для случая
однородного температурного поля окружающей среды.

19,59,	В первом приближении прогибы мембранных покры-
тий в условиях огневых воздействий рекомендуется вычислять
следующим образом. Тонколистовая мембрана аппроксимиру-
ется системой гибких нитей длиной
С‘ = 1(1+Т~Я’	(1938)

где I — наименьший характерный размер покрытия в плане; - стрела
провеса оболочки при температуре Т, °C.

Удлинение нити ASt с повышением температуры на ДТ
определяется по диаграмме о—е при соответствующей темпера-
туре, а также с учетом температурного удлинения материала
мембраны при постоянном значении коэффициента линейного
расширения металла.

Напряжения в мембране считаются обратно пропорциональ-
ными стреле провиса, увеличивающейся в процессе прогрева:

о = о —,	(19.39)

1	1-1 ft,i

где о., ft .,	” напряжения и стрела провиса в тонколис-

товой оболочке соответственно в I и (1 - 1) момент времени прогрева
конструкции. На первом этапе расчета значения напряжений и стрелы
провиса мембраны принимаются по результатам статического расчета
покрытия при температуре +20°С на расчетные нагрузки в условиях
пожара (19.57).

19.60.	Прт необходимости увеличения предела огнестой-
кости металлических мембранных конструкций рекомендуется
применять средства огнезащиты в соответствии с ГОСТ
25131—82. В частности, по данным ВНИИПО, на основе огневых
испытаний [75] огнестойкость алюминиевых мембран с покры-
тием вспучивающимися красками типа ВПМ-2 при расходе
материала 4 кг/м2 составляет 0,3 ч, при расходе 5,55 кг/м2 —
0,6 ч.

20.	МЕТОДИКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
МЕМБРАННЫХ ПОКРЫТИЙ. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ОПТИМАЛЬНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

20.1.	Эффективность применения мембранных покрытий
определяется системой технико-экономических показателей.
Имеющиеся данные и методы оценки экономической эффек-
тивности строительных металлоконструкций не могут быть
применены для мембранных систем в связи с принципиальны-
ми отличиями конструктивной формы, технологии изготовле-
ния и монтажа. Вследствие этого при обосновании и выборе
конструктивных решений и параметров мембранных покрытий
рекомендуется использовать излагаемую далее методику [41.
42].

20.2.	При определении трудоемкости и стоимости изготов-
ления и монтажа мембранные покрытия рассматриваются как
системы, состоящие из следующих конструктивных элементов
[98]: мембранного полотнища; подкрепляющих элементов
постели; стального или железобетонного опорного контура.

Для провисающих мембран на круглом плане дополнительно
может вводиться центральное кольцо; для шатровых мембран —
центральное кольцо и центральная стойка; для мембранных по-
крытий типа сопряженных оболочек — диагональные подкреп-
ляющие элементы. В некоторых типах мембранных покрытий
элементы постели могут отсутствовать.

ТРУДОЕМКОСТЬ и стоимость ИЗГОТОВЛЕНИЯ

20.3.	Изготовление металлических мембранных полотнищ
толщиной от 3 мм и более производится заводами металличе-
ских конструкций на специальных установках по изготовлению
рулонных заготовок. Состав основных и вспомогательных тех-
нологических операций приведен в табл. 20.1. Для круглых в
плане покрытий полотнища могут быть трапециевидными, полу-
чаемыми диагональной разрезкой прямоугольного полотнища.
Трудоемкость заводского изготовления рулонируемых полот-
нищ на все мембранное покрытие определяется по формуле

Tm = kom <kt	+ °-017Sm)Nm•	<201)

где ^от— коэффициент, учитывающий вспомогательные (нерасчетные)
операции при изготовлении (см. табл. 20.1) и равный 1,3; kt — коэффи-
циент увеличения удельной трудоемкости изготовления в результате
применения сталей повышенной или высокой прочности, определяемый
по табл. 20.2 [49] ; от — масса одного мембранного полотнища, т;
nm — число стандартных листов (1,5x6 м), из которых собирается одно
мембранное полотнище, шт.; Sm — площадь мембранного полотнища,
м2; ат — технологический коэффициент, зависящий от типа сварного
соединения и конструктивной формы мембранного покрытия, вычис-
ляемый по табл. 20.3; Nm — количество полотнищ на все покрытие.

20.4.	Мембранные полотнища толщиной менее 3 мм выпол-
няются в построечных условиях из рулонируемых лент, постав-
ляемых металлургической промышленностью. Трудоемкость,
чел.-ч, изготовления составляет:

Tm 	+ 5,8	+

+ L(nr- 1)(А^ +1шр) +
Технологические операции	Состав работ при изготовлении мембранных полотнищ
Основные:	
Обработка	Правка листов с последующим пакетированием; строжка пакетов одновременно с двух боковых сто- рон; обрезка поперечных кромок по упору с двух сторон; подача пакетов мостовым краном иа установ- ку для сборосварки и рупонирования
Сборка	Раскладка листов; сборка; прихватка листов между собой ручной сваркой
Сварка	Прижим кромок; выполнение продольных и попереч- ных сварных швов автоматом; подварка корня шва; срубка наплывов
Рупонирование	Крепление мембранного полотнища к барабану; наворачивание на барабан; крепление одного полот- нища к другому
Вспомогательные:	Приемка металла; очистка металла; подача металла на обработку; установка барабана; приварка скоб для погрузочно-разхрузочных работ; снятие рулона; подача и погрузка рулона на платформу с закрепле- нием

Таблица 20.2

Конструктивный элемент	Значение kt в зависимости от предела те- кучести стали, МПа				
	230 |	290	| 330	| 400	450
Мембранные полотнища	1	1,04	1,07	1,12	1,17
Опорный контур одностенча- того или коробчатого состав- ного сечения; вспомогатель-  ные детали для трубобетон- ного контура	1	1,09	1,13	1,24	1,32
Элементы постели, централь- 1 ные кольца, диагональные под- крепляющие элементы		1,07	1.1	1.17	1,21
Временная центральная опора	1	1,08	1.12	1,21	1,27
Монтажные траверсы-распорки 1		1.08	1,15	1,26	1,33  Таблица 20.3	

Прямоугольное мембранное полотнище, сварка внахлестку......13,36

То же, сварка встык.....................................•	 11,65

Трапециевидное мембранное полотнище, сварка внахлестку.....11,44

То же, сварка встык ...................................... 9,42

♦ 0,017Sm]Nm + 1,12^ .

(20.2)

где nf — число лент, из которых состоит полотнище, пгт.; L — длина по-
лотнища, м; А-**, twp - трудоемкость сварки 1 м шва и выполнения
электрозаклепочных соединений (см. п. 20.31), чел.-ч/м.
20.5.	Железобетонный опорный контур мембранных конст-
рукций выполняется сборным или сборномонолитным. Сборный
контур состоит из отдельных железобетонных балок с заклад-
ными деталями для крепления мембранного полотнища и эле-
ментов постели. В сборномонолитном варианте используются
железобетонные лотки, заполняемые в проектном положении
рабочей арматурой и бетоном. Для монолитного опорного кон-
тура могут быть использованы металлическая опалубка или
трубы (трубобетон).

20.6.	Трудоемкость, чел.-ч, заводского изготовления Nk
сборных железобетонных элементов опорного контура состав-
ляет

Tkg = <Tb + Та> Nk-	(20.3)

гае Tfc — трудоемкость изготовления, установки и снятия опалубки,
приготовления и укладки бетонной смеси, термообработки бетона, тран-
спортные операции (табл. 20.4); Tft — трудоемкость изготовления и
установки арматуры и закладных деталей, транспортные операции (см.
табл. 20,4).

Таблица 20.4

Тип железобетонного контура	Ть, чел.-ч	Т’ чел.-ч  1
Сборный	3,65 +5,ЗУУЬ	23,16 Ga
Сборномонолитный (лотки)	0,43+12,11 V. с	34,32 Ga

Примечание. VB - объем бетона, м3; Ga — масса арматуры и за-
кладных деталей, т.

20.7*	. Трудоемкость изготовления металлической опалубки
определяется согласно п. 20.8; трудозатраты, чел.-ч, на изго-
товление вспомогательных деталей трубобетонного контура,
служащих для крепления мембраны:

Tkt = 27,5koktWc - l)GtNk,	(20.4)

где k0 — коэффициент нерасчетных операций, равный 1,1; kt — коэффи-
циент, учитывающий увеличение удельной трудоемкости изготовления в
результате применения сталей повышенной и высокой прочности (см.
табл. 20.2); G. — масса трубы, т; Фс — строительный коэффициент мас-
сы, равный 1,1—1,-2; Nk — число отправочных марок контура, шт.

20.8.	Металлический опорный контур одностенчатого или
коробчатого сечения изготовляется на заводах и доставляется
на монтажную площадку в виде отдельных отправочных марок.
Трудоемкость, чел.-ч, изготовления металлического контура
[49]:
Tks = MW VGok nok + 4Gok)Nk>	(20-5)

Cue к _ коэффициент повышения удельной трудоемкости изготовления
вследствие применения сталей повышенной и высокой прочности (см.
табл. 20.2); с — технологический коэффициент, определяемый по
табл. 20.5;	— масса основных деталей опорного контура, т; —

количество основных деталей опорного контура, шт.; а — удельная
трудоемкость окраски металлоконструкций на ЗМК, определяемая
по табл, 20.5; Nk - число отправочных марок контура, шт.

20.9.	Строительный коэффициент трудоемкости, учитываю-
щий трудозатраты на изготовление вспомогательных деталей
металлоконструкций [49]

	1)4		(20.6)		
где р — коэффициент, определяемый по табл. 20.5 в зависимости от тапа конструкции; Фс — строительный коэффициент массы, вычислявши по					
табл. 20.5; d — коэффициент детальности, равный отношению количества					
вспомогательных деталей	с количеству		основных,	определяемых по	
табл. 20.5.					
				Таблица 20.5	
Конструкция	Значение коэффициентов				
	с 1	Р	1 *	1 I	а
Опорный контур одно- стенчатого составного сечения	4	0.85	. 4,5	1,25	0,23
Опорный контур коробча-	4,5	0,82	8	1.2	0,23
того сечения					
Направляющие элементы постели из сварных тавров	3,32	-	-	1,03	0,46
То же, из прокатных эле- ментов	1,25	-		1	0,46
Изгибно-жесткие стабили-	4	0,85	4.5	1,25	-0,23
зирующие элементы в виде сварных балок					
То же, в виде ферм из про- катных элементов	м	1,49	2,2	1.2	0,39
Поперечные элементы посте ли из гнутых профилей	0,354	-	-	-	0,46
Диагональные подкреп- ляющие элементы	0,7	-	-	-	0,23
Траверса-распорка	3,4	0,8	1	1,1	0,39
Временная центральная опора из прокатных про- филей, включая связи	1,6	2,22	24	1,9-2	0,39
Коэффициенты детальности, приведенные в табл. 20.5, найде-
ны с учетом нормальных длин проката: 12 м— для профильной
и универсальной стали, 6м — для толстолистовой. К основным
деталям отнесены пояса и стенки элементов. Детали опорных
узлов, ребра жесткости, диафрагмы, элементы для крепления
мембраны и элементов постели отнесены к вспомогательным
деталям. Трудоемкость изготовления вутов, выполненных в
ввде металлической распорки (сварной или прокатной), сбор-
ного железобетонного или трубобетонного элемента, опреде-
ляется,так же как для соответствующего типа контура.

20.10.	При использовании для центральной стойки шатровых
покрытий трубобетонной колонны трудоемкость изготовления
определяется по п. 20.7. Если центральная стойка выполняется
из сборного железобетона, трудоемкость ее изготовления нахо-
дится в соответствии с п. 20.6 как для сборного варианта.

20.11.	Трудоемкость, чел.-ч, изготовления центрального коль-
ца для круглых в плане покрытий из прокатных элементов
вычисляется по формуле

тск = ко [к АСк (26,57 + 0,114Gock Поск) +

(20.7)
t0,23Gock^k],

для центрального кольца из сварных элементов:

Тск = ко 1МГ (15-9 + 0,105Gock п°к) + 0,23G^ckl (20.8)

где — коэффициент повышения удельной трудоемкости изготовления,
вследствие применения сталей повышенной и высокой прочности (см.
табл. 20.2);	- масса основных деталей кольца, т; k - число

основных деталей кольца, шт.

Строительный коэффициент трудоемкости, учитывающий за-
траты труда на изготовление вспомогательных деталей, опре-
деляется в зависимости от строительного коэффициента мас-
сы ф центрального кольца по формулам:

для кольца из прокатных элементов

|\ск = 0,68 + 0,47фск; фск = 2,5 - 0,027 dc;	(20.9)

для кольца из сварных элементов

ф£к = 1,95^ ск; фск = 2,5- 0,043dc,	(20.10)

где dc — диаметр центрального кольца, м.
20.12.	Трудоемкость, чел.-ч, изготовления на все мембран-
ное покрытие направляющих (основных) элементов постели
из широкополосной универсальной стали, прокатных элементов
или сварных тавров, вычисляется по формуле

Тр = MV^BopV + ° ВорЭГОр-	(20Д о

где - коэффициент, определяемый по табл. 20.2 в зависимости от
прочностных свойств стали; с, а — технологические коэффициенты,
зависящие от типа элементов постели, вычисляемые по табп. 20.5; gOp —
масса одного направляющего элемента постели, т; — число дета-
лей, из которых состоит один направляющий элемент постели; -
общее число направляющих элементов постели, шт.

Трудоемкость изготовления на покрытие поперечных (вспо-
могательных) элементов постели из гнутых профилей опреде-
ляется по формуле

Тр =	+ aGbp),	(20.12)

тде с. а - технологические коэффициенты (см. табл. 20.5);	- мас-

са всех поперечных элементов постели, т; п^ — число поперечных эле-
ментов постели, шт.

Остальные обозначения приведены в формуле (20.11).

Трудоемкость изготовления диагональных элементов опре-
деляется по формуле (20.11) с подстановкой вместо парамет-
ров направляющего элемента постели соответствующих показа-
телей и использованием данных табл. 20.5.

20.13.	При монтаже мембранных систем в зависимости от
принятого способа используются вспомогательные конструк-
ции — временная центральная опора н траверсы-распорки. Эти
конструкции имеют большие размеры н значительную массу,
поэтому трудоемкость их изготовления должна быть учтена
при определении общих затрат труда на сооружение.

Трудоемкость изготовления траверс-распорок в виде прост-
ранственных ферм из труб и временной центральной опоры,
представляющую собой прямоугольную или многоугольную
в плане конструкцию из сквозных (сплошных) колонн, соеди-
ненных связями, находится по формуле (20.5) с подстановкой
соответствующих показателей массы и количества основных
деталей. Исходные данные принимаются по табл. 20.2 и 20.5.

20.14.	Заводская стоимость стальных конструкций мембран-
ного покрытия слагается из стоимости материалов и стоимости
изготовления:

Cf = Com < Си.	(20.13)
В стоимость основных материалов CQm включается стои-
мость всех видов металлопроката с учетом отходов. Стоимость
прокатной стали состоит из прейскурантной цены и приплат за
дополнительные требования к ее качеству. Перечисленные фак-
торы учитываются введением коэффициентов к прейскурант-
ной цене металлопроката: для малоуглеродистых сталей — 1,16,
низколегированных — 1,21.

Прн определении стоимости основных материалов для демон-
тируемых монтажных конструкций стоимость металла должна
приниматься с учетом последующей реализацией его как метал-
лолома. Стоимость изготовления определяется по формуле

cu = аТ(1 + kn)CnG,	(20.14)

где а — среднечасовая зарплата рабочих на основных технологических
операциях, равная 0,822 руб/ч; Т — трудоемкость изготовления метал-
лических конструкций, чел.-ч; кд — коэффициент накладных расходов,
равный 6,15 для отрасли производства металлоконструкций; Сп —
постоянная часть накладных расходов, равная 6,58 руб/т; G — масса
конструкции, т.

20.15.	Стоимость заводского изготовления сборных желе-
зобетонных конструкций находится по формуле

Cf= [kp(Cb + Ca)+abT(l+ k‘)+

+ CnbVblkr-

(20.15)

где kp — коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расхо-
ды, равный 1,25;	— стоимость бетонной смесл, руб.; Са — стоимость

арматуры и закладных деталей в конструкции, определяемая в зависи-
мости от класса и диаметра, руб.; а^ — среднечасовая ставка рабочих
основных специальностей, равная 0,66 руб/ч; — коэффициент на-
кладных расходов, равный 3,55 для отрасли по производству железо-
бетонных конструкций; СпЬ — постоянная часть накладных расходов,
равная 3,66 руб/м3; kf — коэффициент, учитывающий плановые накоп-
ления и рентабельность производства железобетонных конструкций,
равный 1,17; Т — трудоемкость изготовления железобетонных конструк-
ций, чел.-ч.

20.16.	Стоимость перевозки элементов конструкции мем-
бранных систем определяется по формуле

CT = Ct,iGi’	(20.16)

где С|д — стоимость перавозки 1 т элемента конструкции i-ro типа
принятым видом транспорта ( 83]; G- — масса элемента конструкции
1-го типа.
ТРУДОЕМКОСТЬ И СТОИМОСТЬ МОНТАЖА

20.17.	Монтаж мембранных покрытий осуществляется раз-
личными способами в соответствии с рекомендациями п. 4.
Выбор варианта монтажа мембранного покрытия производит-
ся на основании технико-экономического сравнения.

20.18.	Трудоемкость монтажа мембранных конструкций в
общем виде определяется как сумма трудозатрат на устрой-
ство опорного контура А^, центральной стойки Acg, централь-
ного кольца Аск элементов постели Ар, мембраны Ayn, вспо-
могательных конструкций А^, а так ж® раскружаливания Аг
н антикоррозионной защиты Ас

А = km<Ak + Acs +Ack +Ар +Аш +

+ Аг+Ас+Аь),	(20.17)

гае km - 1,15 ... 1,2 - коэффициент, учитывающий нерасчетные опера-
ции и потери времени при неблагоприятных для монтажа погодных
условиях.

При различных методах монтажа мембранных покрытий
некоторые операции, указанные в формуле (20.17), могут
отсутствовать.

20.19.	Трудоемкость установки опорного контура из сбор-
ных железобетонных элементов в проектное*положение, выпол-
нение сварных соединений арматуры, замонопичивание стыков
определяется по формуле

Ак = кик О-4 + °.3Gkg + 2^kg)Nk,	(20.18)

где = 0,925 + 0,005Н — коэффициент, зависящий от проектной от-
метки Н установки контура, м; - масса одного монтажного эле-
мента опорного контура, т; S. — площадь поперечного сечения стыка,
к8

м2; Nfc - число монтажных марок контура, шт.

20.20.	Трудоемкость монтажа металлического контура сла-
гается из трудозатрат на укрупнение заводских отправочных
марок в монтажные эле менты А к. , установки нх в проектное
у	кь

положение A£s н выполнение монтажных соединений А^:

Ak = Aks + aL + Ак“ чел-4-	<2019)

Трудоемкость укрупнения отправочных марок в монтаж-
ные элементы
Aks= (’Nk + bIGks)Nrnk,	(20.20)

где a>, bi — коэффициенты, определяемые по табл. 20.6 в зависимости
от конструктивной формы контура; - число отправочных марок,
шт.; — число монтажных элементов, шт.; G^g — масса одного
монтажного элемента контура, т.

Таблица 20.6

Вид и сечение опорного контура	»i	bj

Металлический контур одностенчатого
сечения.................................. 2	0,96

То же, коробчатого сечения............... 2,9	0,87

Трудоемкость установки монтажных элементов в проектное
положение

AL=W5-2+	(20.21)

где kHm = l+0,005H.
Трудоемкость устройства монтажных соединений вы-
числяется в соответствии с п. 20.31.

20.21.	Трудоемкость устройства сборно-монолитного конту-
ра с применением железобетонных лотков

Ак = кнк<Чв + Akg + Akg)-	<2022)

Трудозатраты на установку железобетонных лотков в про-
ектное положение:

AiJg = (1,64+0Д9Вм)Ки,	(20.23)

где g^ — соответственно масса одного лотка, т, и общее число
лотков, шт.

Трудоемкость установки арматурных каркасов в контур

А? = (7,38 - 1,29———)Gfl,	(20.24)

та «

где Ga - общая масса арматуры всей монолитной части контура, т;
mfl - число арматурных каркасов, шт.

Трудоемкость бетонирования опорного контура в лотке

A^g = 0,51V + Р + l,310~4PV,	(20.25)

где V - объем монолитного бетона в контуре, мэ; F - периметр кон-
тура, м.
20.22.	Трудоемкость устройства монолитного контура в
металлической опалубке слагается: из укрупнения отправочных
марок металлической опалубки в монтажные элементы
по формуле (20.20); установки в проектное положение a£s —
по формуле (20.21); выполнения монтажных соединений
A^s, укладки, арматурных каркасов — по формуле
(20.24); заполнения бетоном А^ — по формуле (20.25).

20.23.	Трудоемкость устройства трубобетонного контура
слагается: нз трудозатрат на установку труб в проектное поло-
жение A^g — по формуле (20.21), выполнения монтажных сое-
динений А^ — (п. 20.31), бетонирования опорного контура
аД - по формуле (20.25). Трудоемкость монтажа вутов опре-
деляется, так же как и элементов контура с подстановкой соот-
ветствующих данных.

20.24.	Трудоемкость монтажа центральной стойки покрытий
шатрового типа в виде металлической трубы с последующим
заполнением бетонов находится по формуле

Acs = Acs +Acs-	Р°-26>

где AjL = 3 + 0,44G., чел.-ч — трудоемкость монтажа металлической
о	*

трубы; А£$ = (1,11 + O,006HKVb, чел.-ч,-трудоемкость укладки мо-
нолитного бетона в трубу; Gt - масса металлической центральной стой-
ки, т; Ни - высота центральной стойки, м; — объем монолитного
бетона, мз

При устройстве центральной стойки из сборного железо-
бетона трудоемкость монтажа

Acs = 4,62 + 0,510^,	(20.27)

где — масса центральной стойки из железобетона, т.

20.25.	Для круглых и овальных в плане покрытий необхо-
димо устройство внутреннего центрального кольца. Трудоем-
кость его монтажа

ACk = Ack + AL + A“k'	<20-28>

Трудоемкость укрупнительной сборки

Adc = ^Чк^кЧ^ск-	(20.29)

где п/к - числе заводских отправочных марок кольца, шт.; -
число монтажных марок кольца, шт.; Gck - общая масса кольца, т.
Трудоемкость установки центрального кольца в проектное
положение

А& = *нт(1°>2 + 0-88Gck)"mk + ’-™с.	(20.30)

где dc — диаметр кольца, м,

Трудоемкость выполнения монтажных соединений
определяется в соответствии с п. 20.31.

20.26.	Трудоемкость монтажа элемента постели слагается
из укрупнения, установки в проектное положение и устрой-
ства монтажных соединений. Трудоемкость укрупнительной
сборки направляющих элементов постели или изгибно-жестких
стабилизирующих элементов в виде балок, находится по фор-
муле (20.31), а ферм —по формуле (20-32)

АЬ

АР

= (2np + 0,96gop)Np;

(20.31)

Ар - (3,7iip + 18Op)Np,

(20.32)

где пр

— число отправочных заводских марок, из которых состоит один

направляющий или стабилизирующий элемент, шт.;	- масса одной

монтажной марки, т; N - общее число монтажных марок на покры-
тие, шт.

При укрупнительной сборке стабилизирующих элементов и
элементов постели в монтажные блоки трудозатраты, чел.-ч,
составляют

Ар = (1,45т|р + 1,250^)1^,

(20.33)

где пй — число отправочных заводских марок, из которых состоит мон-
тажный блок, шт.; Gp - масса монтажного блока, т; N# — число мон-
тажных блоков на покрытие.

При установке направляющих элементов постели или изгиб-
но-жестких элементов в проектное положение (вне состава
блока) трудоемкость равна

Apb = kHm(a + bgOp)Np.	(20.34)

При монтаже этих же конструкций блоками:

Apb = kHm(a+b(;p»Np-	(20.35)

Для поперечных элементов постели трудоемкость установки
вне состава блока определяется по формуле
АрЪ = кнп/апрЬ + ’’ВрЬ^

(20.36)

где Лр^ - число поперечных элементов постели, шт., которые монтиру-
ются отдельно и служат для заполнения пространства между блоками;
gpb - общая масса этих элементов, т.

В формулах (20.34) — (20.36) значения коэффициентов а

и b приведены в табл. 20.7.

Таблица 20.7

Значений коэффициентов

Конструктивный элемент	д	L.	b
Укрупненные пространственные блоки, включающие элементы постели или изгибно-жесткий стабилизирующий элемент	12,56	0,99
Направляющие элементы постели при монтаже их вне состава блока	4,8	0,48
Изгибно-жесткне стабилизирующие элементы в виде балок при монтаже их вне состава блока	5,2	1,25
То же, в виде ферм  Поперечные элементы постели при монтаже их вне состава блока	5,6	1,3
	0,34	2,8
Мембранные полотнища при монтаже их вне состава блока покрытия	12,56	0,99

Трудоемкость выполнения монтажных соединений опреде-
ляется в соответствии с п. 20.31.

20.27.	Трудоемкость монтажа мембраны вычисляется как
сумма трудозатрат по раскатке рулонов Ат- установке мемб-
раны в проектное положение и монтажному креплению по-
лотнищ между собой к элементам постели и опорному кон-
тУРУАт‘

<20-37)

Трудоемкость раскатки рулонов определяется по данным
табл. 20.8 в зависимости от их конструктивных параметров и
способа разворачивания. Трудоемкость установки мембранного
полотнища в проектное положение с помощью траверсы-рас-
порки находится по формуле

Ч = кшп<а + bGm + °-04L + с>) Nm,	(20.38)

где kHm = 1 + 0,005Н - коэффициент, учитывающий увеличение трудо-
емкости при повышении высоты подъема; а, b - коэффициенты, опре-
делаемые по табл. 20.7 в зависимости от способа монтажа; Gm — масса
блока покрытия с мембраной либо только мембранного полотнища в
зависимости от принятого способа монтажа, т; Ci - коэффициент, учи-
тывающий трудоемкость натяжения одного полотнища, и равный при
ширине его соответственно 6 и 12 м — 5,52 и 10,84 чел.-ч; — число
блоков покрытия, либо мембранных полотнищ, монтируемых вне сос-
тава блока.

Трудоемкость подъема собранного иа земле покрытия в
проектное положение домкратами (подъемниками) состав-
ляет:

аУ = 88 + 33Gtr+ (11,5 + o,23nd + 0,19ny)H +

+ 3,3 (nd + 4,25ny),	(20.39)

где Пу - число домкратов и подъемных устройств, шт.; G^. - общая
масса балансирных траверс и цапф для крепления мембранного полот-
нища к подъемным устройствам, т.

В случае применения диагональных подкрепляющих элемен-
тов трудоемкость их укрупнения, монтажных соединений и
установки находятся по формуле (20.40) и суммируется с фор-
мулой (20.39)

Apd = [8,9 + 3,7nop + gop(l,48 + 0,16^)]^ .	(20.40)

Обозначения nQp, Шр, gop указаны в формуле (20.11). Труден
емкость устройства монтажных соединений приведена в п. 20.31.

20.28.	Трудоемкость раскружаливания мембранного покры-
тия с временной монтажной опоры с помощью песочных дом-
кратов составляет

Аг= 40 + 60nrd

(20.41)

где nrd — число песочных домкратов (обычно равное 4).

20.29.	Трудоемкость окраски металлоконструкций иа мон-
таже в зависимости от типа конструктивных элементов вычис-
ляется по формуле

Ас = AcmSm + 2 AcmGi + AsSp 

(20.42)

где Аст = 0,24 чел.-ч/м2 - трудоемкость окрески мембраны с обеих
сторон; Sm - площадь покрытия, ма; А- удельная трудоемкость
окраски элементов, определяемая по табл. 20.9; As *= (0,87 + 0,021Н)
чел.-ч/ма - трудоемкость устройства подмостей для окраски; Sp -
площадь подмостей для окрески (рекомендуется принимать 2—3 ма
на 1 т смонтированных конструкций).

При выполнении покрасочных работ с автомобилей, снаб-
женных подъемными люльками, необходимо учесть стоимость,
Способ разворачивания
и вид полотнища

Раскатка рулона на стеллажах;
трапециевидные полотнища

То же, прямоугольные полот-
нища

Раскатка рулона для сборки
покрытия на нулевой отметке

Вытяжка полотнища на про-
ектную отметку с барабана,
установленного на земле или
опорном контуре

Разворачивание алюминиевых
лент на стеллаже

То же, на проектной отметке

Таблица 208

Трудоемкость	Трудоемкость
иа 1 рулон	иа покрытие
чел.-ч	
6,48 v m	6,48 Vg LNL  v p m
5,80 Vc, L m	
1,82 x/GL m	112^
9,34^0, L v m	’•34’ALNw

1,03 + 0.2GmL 1,03Цп + 0,2GpL

1,12 + 0,lGmL 1.121^ + O,lGpL

Примечания: 1. Трудоемкость, определяемая по формулам
табл. 20.8, следует умножить на коэффициент, зависящий от высоты
подъема: к = о,89 +0 011Н 2. G„ - масса всех полотнищ покрытия,
и	>	р

т; Н — высота здания (верхняя отметка опорного контура).

Таблица 20.9

Тип конструктивного	I	Удельная трудоемкость,
элемента	чел.-ч/т

Опорный контур металлический;  центральная стойка  Элементы постели; изгибно-жесткие стабилизирующие элементы в виде балок  Центральное кольцо; изгибно- жесткие стабилизирующие элементы в виде ферм	1,3  3,38  2,38

эксплуатации, определяемую по формуле (20.53). При этом ко-
эффициент использования механизмов равен 0,7; число ма-
ляров в звеие — 2; ’ стоимость машииосмены находится по
[82].

20.30.	Трудоемкость устройства временных и вспомога-
тельных конструкций должна учитываться при сревнении ва-
риантов монтажа мембранных покрытий, так как их влияние
на тех'йико-зкономические показатели велико. Номенклатура
этих конструкций и приспособлений устанавливается в каждом
конкретном случае в зависимости от конструктивной формы
покрытия и принятого способа монтажа.
При разворачивании полотнищ и укрупнении блоков покры-
тия необходимо устройство стенда. Трудозатраты, чел.-ч, на его
устройство и разработку составляют

As =	(20.43)

ще Sm — площадь стенда, ранная площади полотнища или блока, м2.

Трудоемкость сборки траверс-распорок на монтажной пло-
щадке

А,г = (10пп + 4,lGtr)Ntr,	(20.44)

где — число отправочных заводских марок для одной траверсы-рас-
порки (принимается из условия перевозки длиной не более 12 м), шт.;
Gtr — масса траверсы-распорки, т; - общее число траверс, необхо-
димых для монтажа.

При монтаже мембранных покрытий с использованием вре-
менной центральной опоры, трудоемкость, чел.-ч, ее устрой-
ства составляет

Асо = 7,8GX +5,lGf + 0,48Gb + 3,5nx + (10,2 +

+ l,45nb + 2.13GA)nA + (0.42 +0,01 IH^) x

x + A“ ,	(20.45)

где Gx, Gf, G^, Ga - соответственно масса крестовых связей, связе-
вых ферм, обвязочных балок, монтажных блоков опоры, т; и*, п^,
п.д — соответственно число обвязочных балок, отправочных марок
в монтажном блоке опоры, монтажных блоков, шт.; Нсо - высота баш-
ни, м; SCQ — площадь подмостей, уложенных по верху опоры, м2;	-

трудоемкость выполнения монтажных соединений, определяемая в со-
ответствии с п. 20.31.

Покрытие из переплетенных алюминиевых лент выполняется
по устроенному иа проектной отметке сплошному настилу.
На существующем покрытии при замене его на мембранное в
процессе реконструкции могут устраиваться ленточные под-
мости. Трудоемкость, чел.-ч, устройства и разборки сплош-
ного настила или ленточных подмостей находится по формуле

Ап = (0,068 + 0,154Hn)Sn,	(20.46)

где Нп — высота лесов для устройства настила или подмостей, м; Sn -
общая площадь настила или ленточных подмостей, м2.

Общие трудозатраты иа монтаж временных конструкций вы-
числяются суммированием значении, полученных по формулам
(20.43) — (20.46).
20.31.	Монтажные соединения мембранных полотнищ; между
собой и с элементами постели могут выполняться на сварке
или на высокопрочных болтах. Монтажное соединение на свар-
ке выполняется комбинированным способом — сплошным
угловым швом и точечной сваркой проплавлением, либо только
точечной сваркой проплавлением.

В табл. 20.10 приведены зависимости для определения тру-
доемкости сварки внахлестку с учетом прижима кромок и
прихватки полотнищ между собой А^5. Трудоемкость выпол-
нения точечной сварки проплавлением мало зависит от толщины
и марки стали и составляет 5,33 чел.-ч на 100 точек Ае. Труден
емкость, чел.-ч, монтажных соединений непосредственно для
мембранного покрытия определяется по формуле

А“ = 2г + А ,
m 1 г 100

(20.47)

где £1 — общая длина сплошных швов, соединяющих полотнища между
собой, с элементами постели и опорным контуром, м; пе - число точек
на все покрытие, шт.

При сварке покрытия без использования постели для форми-
рования шва можно применять медные подкладки. Трудоем-
кость, чел.-ч, установки и снятия медных подкладок находится
по формуле

Аси = О-04^

(20.48)

где — общая длина швов, под которые устанавливаются подклад-
ки, м.

При выполнении монтажных соединений с помощью высоко-
прочных болтов трудоемкость их постановки составляет 19,4
чел.-ч на 100 болтов. При выполнении соединений на высоко-

Таблица 20.10

	Нормы времени
Вид сварки	чел.-ч/м, для выпоп-
	нения шва при тол- щине металла t, мм

Полуавтоматическая в среде углекислого
газа для углеродистых и низколегирован-
ных сталей

Полуавтоматическая аргонно-дуговая для
высоколегированных сталей плавящимся
электродом

Ручная дуговая сварка для углеродистых
и низколегированных сталей

Ручная аргонно-дуговая для высоколеги-
рованных сталей неплавящимся электродом

0,095 + 0,034t

0,025 +0,056t

0,10 + 0,04t

0,034 + 0,087t
прочных болтах необходимо учесть трудозатраты, чел.-ч, на
сверление отверстий:

Ао1 = к((2,41+0,Зг,)~-,	(20.49)

где к^ — коэффициент увеличения трудоемкости, равный 1 для стали
обычной прочности; 1,2 — низколегированной; Bj - суммарная толщи-
на пакета, мм; nQt - число отверстий на все покрытие, пгт.

Для остальных элементов мембранных покрытий (постели,
центрального кольца, контура и т.д.) трудоемкость выполне-
ния монтажной сварки зависит от вида шва, его положения в
пространстве и определяется по формуле

Aw =	,	(20.50)

где - единичная трудоемкость выполнения шва 1-го типа,
чел.-ч/10 м, определяемая по (20.51); 1^ - длина шва 1-го типа, м.

Единичная трудоемкость сварки, чел.-ч/10 м

=	(20.51)

где — катет, мм; а , Ъ — коэффициенты, определяемые по табл.
20.11.

Таблица 20.11

Положение шва в пространстве	Форма разделки кромок	Значение коэффициентов	
		а“ 1	
Тавровое, угловое и нахлесточное		соединение	
Нижнее и горизонтальное			0,34	0,93
Вертикальное	—	0,33	1,21
Потолочное	—	0,34	1,34
	Стыковые швы		
Нижнее	V-образные при угле раскрытия 60°	0.16	1,43
Вертикальное	То же	0,32	1,39
Потолочное	—	0,36	1,45
Вертикальное	Х-образная при 60°	0,16	1,52
Горизонтальное	К-образная при 50°	0.21	1,45

Примечание. При угле раскрытия 45° трудоемкость 10 м шва
принимать с коэффициентом 0.9.

Трудоемкость сварки труб при устройстве трубобетонного
контура определяется в зависимости от наружного диаметра
трубы, толщины стенки и составляет для одного стыка
0.01 чел.-ч/см2 площади металла трубы [17].
20.32.	Технологическая себестоимость, руб., монтажа иа
стадии вариантного проектирования вычисляется по формуле

CA = amA<1 + km)+CMX + Cbk,	(20.52)

уде ат — среднечасовая зареботиая плата монтажников, равная
0,9 руб.-ч; А - трудоемкость монтажа покрытия; — стоимость
временных и вспомогательных монтажных конструкций, определяемая
по сметным нормам; km - коэффициент накладных расходов на зара-
ботную плату, равный 0,8; Смх — стоимость эксплуатации монтажных
механизмов и оборудования (может приближенно приниматься от 1
до 2,8 руб. на 1 ма горизонтальной проекции покрытия, при этом мень-
шие значения относятся к покрытиям, для монтажа которых не требу-
ется механизмов большой грузоподъемности).

Более точно стоимость эксплуатации механизмов находится
в зависимости от их количества и номенклатуры:

П .	АУСУ х

Смх	+ kiny

дЬ Ск8  Akg имх	А“смх	(20.53)
к3пк8	• cj + сргС),ру6- «	

где ^Мх — коэффициент, учитывающий работу механизмов на монтаже
вспомогательных конструкций и нерасчетные монтажные операции,
равный 1,1-1,15; кь к2, кз> к4 _ коэффициенты использования мон-

тажных механизмов и. оборудования, равные соответственно 0,6;
0,7; 0,5; 0,7; Аь, АУ, А£$, Aw — трудоемкость соответственно укрул-
нительных ребот, установки, бетонирования и монтажной сварки, чеп.-ч;
C?L, С^, C^L, — стоимость машнносмены работы Сварочного

мл мл MX MX	*

оборудования и бетононасоса (82], руб.; nb,n5',nK^,na’ — число мон-
тажников в звене (бригаде) соответственно при укрупнении, установ-
ке, бетонировании, монтажной сварке принимается пять, шесть, семь,
два рабочих для сварки полотнищ и 1 - для остальных сварочных ра-
бот; G — масса монтируемых конструкций, т; Cpf — удельная стоимость
погрузочно-разгрузочных работ 183], руб/т.

Суммирование по формуле (20.53) ведется по видам кон-
структивных элементов: мембранное полотнище, элементы
постели, контур опорный, центральное кольцо, вспомогатель-
ные конструкции, центральная стойка.

20.33.	При нахождении стоимости смежных конструкций,
учитываемых при сравнении вариантов, рекомендуемся опре-
делять затраты по укрупненным показателям и добавлять в
формулу (20.58), например, затраты на стеновое ограждение
cst =cu,stSsf	(20-54)

где Сц st - стоимость 1 м2 стенового ограждения, руб/м2; SRt - пло-
щадь стенового ограждения, учитываемого для сравниваемых вариан-
тов. м’.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ

20.34.	При выборе конструктивных решений должна быть
обеспечена сопоставимость рассматриваемых вариантов [70].
Сравниваемые варианты считаются сопоставимыми при соб-
людении следующих условий:

сооружения (конструкции) имеют одинаковое назначение и
находятся под действием одинаковых атмосферных и эксплуа-
тационных нагрузок;

учтено (при необходимости) влияние смежных примыкаю-
щих конструкций;

показатели затрат рассчитаны для одного и того же района
строительства при едином уровне цен.

20.35.	В соответствии с [30] определение сравнительной
экономической эффективности при сопоставлении сооружений,
имеющих мембранные покрытия, с другими типами сооруже-
ний аналогичного назначения производится по формуле

Ф = /МК - П2,	(20.55)

где ГК, П2 - приведенные затраты ио сравниваемым вариантам, вычис-
ляемые по формуле (20.57); 0 — коэффициент учета изменения качест-
венных параметров сравниваемых вариантов, зависящих от проектных
решений (полезная площадь, объем, производственная мощность и т.д.);
у» - коэффициент изменения срока службы нового типа сооружений по
сравнение с базовым.

При выборе конструктивных решений мембранных покрытий
определение сравнительной экономической эффективности вы-
полняется по формуле

S = П, - П2.	(20.56)

20.36.	Приведенные затраты находятся по формуле [31]

П = Cd + ЭМ + ЕПК,	(20.57)

где Сд — стоимость сооружений ”в деле”, руб. — формула (20.58); Э —
эжегодные экпслуатационные расходы, руб/год - формула (20.59);
М - показатель приведения текущих издержек к единовременным 170];
Еп - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталь-
ных вложений, равный 0,15; К — капитальные вложения а развитие мощ-
ностей предприятий строительной индустрии и промышленности строи-
тельных материалов.
Стоимость мембранных конструкций ”в деле”

Cd = «Л + CA^kHkp’

(20.58)

где заводская стоимость с учетом перевозки к месту монтажа,
определяемая по формулам п. 20.14-20.16, руб»,Сд — технологическая
себестоимость монтажа, вычисляемая по формуле 20.52, руб.‘ kg, kH,
kp — коэффициенты, учитывающие соответственно заготовительно-
складские расходы завода-изготовителя; .накладные расходы и плановые
накопления монтажной организации, равные соответственно для сталь-
ных конструкций 1,0075; 1,086; 1,08; сборных железобетонных кон-
струкций — 1,02; 1,204; 1,08.

Расчетные ежегодные эксплуатационные расходы представ-
ляются в виде суммы [71] :

ш

3 = За + 3t +Д Эк,

(20.59)

где Эа — амортизационные отчисления на реновацию и капитальный
ремонт с учетом срока службы тонколистовой мембраны; — рас-
ходы на текущий ремонт; S — расходы на отопление, венти-
ляцию и т-д.

Капитальные вложения находятся по формуле

n	m

К = S K=V- + S K;Vi,
i=l 11 j=l J J

(20.60)

где Ej, Kj — удельные капитальные вложения в производство i-ro
элемента мембранных конструкций и j -го материала; Vj, Vj — расход
j-ro материала для i-ro элемента мембранных конструкций.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПТИМАЛЬНОМУ
ПРОЕКТИРОВАНИЮ

20.37.	Наибольший экономический эффект может быть
получен при назначении проектных параметров с применением
методов теории оптимизации. Оптимальное проектирование
представляет собой целенаправленный выбор параметров, при
котором получается наилучшее по заданному критерию кон-
структивное решение.

Оптимизацию конструктивной формы покрытия или отдель-
ного его элемента целесообразно осуществлять на этапе разра-
ботки технических предложений. На этом этапе имеется воз-
можность оптимизации не только отдельных элементов, но и
объемно-планировочного решения в целом, а также методов
производства строительно-монтажных работ и т. д.

При оптимальном проектировании мембранных конструкций
покрытий необходимо решить следующие задачи:
исследовать взаимосвязь геометрических, прочностных, тех-
нологических, стоимостных и эксплуатационных характеристик
объекта для выявления их влияния на напряженно-деформи-
рованное состояние и экономические показатели; назначить
варьируемые параметры;

выбрать н обосновать критерий качества;

выбрать расчетную модель н назначить систему ограничений;
сформировать целевую функцию;

разработать новый илн использовать известный метод реше-
ния задачи оптимизации;

выполнить аналитическую или численную реализацию при-
нятого метода оптимизации, получить оптимальные параметры.

Проанализировать полученные результаты для совершенст-
вования конструктивного решения.

2Q.38. Для конструкций мембранных покрытий целесооб-
разно за варьируемые параметры принимать:

геометрические размеры опорного контура (размеры попе-
речного сечения для железобетонного контура прямоугольного
сечения; высоту стенкн, ширину полки, толщину стенки н полки
для металлического контура в виде сварного двутавра);

процент армирования контура (в пролетной и угловой зо-
нах);

толщину мембраны;

начальную стрелу провиса оболочки.

Параметры мембранной конструкции — системы статически
неопределимой оказывают непосредственное "Влияние на ее
напряженно-деформированное состояние. В свою очередь раз-
меры сечения, необходимые для восприятия расчетных усилий,
определяют экономические показатели. Тип конструкции,
генеральные размеры в плане, характеристики материала и
сортамента, интенсивность нагрузки, технология изготовления и
монтажа считаются заданными. Чем больше параметров счита-
ются жестко заданными (фиксированными), тем проще решение
задачи, но слабее эффект оптимизации.

20.39.	Проблема оптимизации проектных решений конструк-
ций мембранных покрытий — многокритериальная проблема.
Поиск оптимального решения проводится исходя из выбранного
основного -критерия качества. Основные критерии качества
(критерии оптимальности) целесообразно подразделить на
следующие группы: 1 — прочностные; 2 — технологические; 3 —
эксплуатационные; 4 — экономические.

Наиболее высоким уровнем оптимизации является опти-
мальное проектирование по экономическим критериям. Иерар-
хия экономических критериев оптимальности следующая:
расход основных материалов; стоимость основных материалов;
трудоемкость изготовления н монтажа конструкции; стоимость
конструкции ”в деле” (сметная стоимость); приведенные
затраты.
Наиболее общим экономическим критерием оптимальности
является минимум приведенных затрат, складывающихся из
единовременных затрат и текущих эксплуатационных расходов
за нормативный срок окупаемости капитальных вложений.

При отсутствии экономической информации в полном объеме
допускается на начальной стадии проектирования за основной
критерий оптимальности принимать редуцированные критерии,
взятые в указанном выше иерархическом порядке экономи-
ческих критериев.

Так, если в проектном решении имеется возможность изме-
нить параметры конструкции мембранного покрытия, лишь
слабо влияющие на эксплуатационные расходы, расходы по
ремонту н усилению, или отсутствует исчерпывающая эконо-
мическая информация о влиянии варьируемых параметров на
указанные расходы, то допускается за основной критерий
качества принимать стоимость конструкции ”в деле”.

В том случае, когда конструктивная схема мембранного
покрытия задана, а меняются лишь ее геометрия и площадь
поперечного сечения, допускается при оптимизации в качестве
критерия качества проектного рашения выбрать расход основ-
ных материалов покрытия. Если применяются различные мате-
риалы, то приведенные к единому показателю следует проводить
на базе их стоимости. Если трудоемкость компоновки сечения
элемента конструкции слабо зависит от площади сечения, то
допускается минимизировать площадь сечения.

Особое внимание^ следует обращать на взаимосвязь между
варьируемыми параметрами конструктивных элементов и
смежными конструкциями. В любом редуцированном эконо-
мическом критерии необходимо тем или иным способом учи-
тывать расход основных материалов.

При задании целевой функции должны быть учтены и затраты
на сопряженные конструкции, стоимость которых косвенно
связана с оптимизируемыми параметрами (например, стеновое
ограждение в пределах стрелы провиса оболочки и т.п.). Удель-
ные показатели стоимости основных материалов, затрат на
эксплуатацию монтажного оборудования, эксплуатационные
расходы следует принимать по действующим нормативно-смет-
ным документам.

Стоимости сопряженных н вспомогательных конструкций
(стеновое ограждение, временная монтажная опора для круглых
в плане покрытий, устройство ленточных подмостей и т.д.),
зависящих от оптимизируемых параметров, целесообразно
увдтывать по укрупненным показателям. Статьи затрат, не
изменяющиеся при оптимизации, в целевую функцию включать
ие следует, поскольку они не влияют на решение задачи.

20.40.	Для получения достоверных результатов при оптими-
зации мембранных покрытий необходим выбор достаточно
точной расчетной модели. Статический расчет мембранных
конструкций в общем случае следует производить в геометри-
чески нелинейной постановке с использованием специализиро-
ванных программных комплексов. Такие вычисления требу-
ют значительных затрат машинного времени. Поэтому целесо-
образно рассчитывать по упрощенным методикам, которые,
однако, учитывают нелинейность системы и податливость опор-
ного контура. Такие методы расчета разработаны для прямо-
угольных и круглых в плане' покрытий (см, соответствующие
пункты этого пособия).

20.41.	Конструкция, имеющая оптимальные параметры, долж-
на удовлетворять ряду ограничений, связанным с прочностью,
надежностью и долговечностью конструкций;

на материальные ресурсы; конструктивные, технологические
и при необходимости архитектурные ограничения и требования.

Так, для железобетонных конструкций опорного контура
необходимо соблюдение следующих ограничений [80]: по
прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента;
по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента;
по образованию трещин; по раскрытию трещин; по допусти-
мым деформациям; по конструктивным требованиям на раз-
меры сечениям процент армирования.

Для стального контура необходимо соблюдение ограничений
по прочности и допустимым перемещениям элементов [84].
Для мембранных оболочек — по прочности и допустимому про-
вису.

Ограничения должны выполняться при наиболее невыгод-
ном сочетании нагрузок, действующих на покрытие. Не следу-
ет учитывать ограничения, выполнения которых можно добить-
ся при конструировании после подбора оптимальных парамет-

ров.

Перечисленные выше ограничения следует трактовать н за-
писывать следующим образом:

ограничения по прочности — наиболее важная категория огра-
ничений — имеют вид неравенств: и < Ry, указывающих, что
при упругой работе значение напряжения не должно превы-
шать расчетного Ry сопротивления материала при любой воз-
можной комбинации расчетных нагрузок, действующих на
мембранное покрытие. В случае сложного напряженного сос-

тояния под и следует понимать главные напряжения в соответ-
ствии с одной из теорий прочности;

ограничения по устойчивости имеют вид неравенств: Р <
< Ркр’ ° °кр’ а^акр 1» указывающих, что нагрузка на
конструкцию или напряжения в ней должны быть меньше кри-
тических;

ограничения по выносливости, учитывающие влияние воз-
действия на конструкцию вибрационных, подвижных или дру-
гих многократно прикладываемых нагрузок, также имеют вид
неравенств, однако расчетное сопротивление следует задавать
с учетом требований действующих норм СНиП, принимая во
внимание форму цикла переменной нагрузки и предполагаемое
количество циклов;

ограничения по деформативности имеют вид неравенств
f < Гдоп и ограничивают перемещения и прогибы отдельных
точек мембранного покрытия (при нормативных значениях
нагрузок) и относительные удлинения отдельных его элемен-
тов.

Конструктивные ограничения задаются как в виде равенств,
так и в виде неравенств обусловливаются размерами отправ-
ных единиц конструкции, условиями монтажа, соглашениями
о модульности и т.п.

Технологические ограничения и требования выявляют круг
общих технологических показателей, прямо зависящих от ре-
шений проектировщика. Важной технологической характерис-
тикой конструкции покрытия следует считать серийность его
элементов. Требование технологичности необходимо формули-
ровать как требование ограничения суммарного объема трудо-
затрат на стадиях изготовления, перевозки, монтажа и т.п.

Требование надежности конструкции мембранного покры-
тия следует задавать в виде ограничения вероятности наступ-
ления предельных состояний некоторыми разумно малыми
величинами или как гарантию соблюдения требований дейст-
вующих норм проектирования высокой степени вероятности.

Требования долговечности следует формулировать в виде
условия, гарантирующего, что конструкция под влиянием
внешних успоний в течение всего срока функционирования не
перейдет ни в одно из предельных состояний (из-за возмож-
ного ослабления и т.п.).

20.42.	При выборе оптимального решения эффективно
использование методов математического программирования.
При этом задача формулируется как нахождение таких значе-
ний варьируемых параметров, при которых целевая функция
достигает минимума по заданному критерию в области до-
пустимых решений, определяемых ограничениями.

В общем случае для конструкций мембранных покрытий
целевая функция й ограничения являются нелинейными отно-
сительно варьируемых параметров. Поэтому решение задачи
должно осуществляться методами нелинейного программиро-
вания. Для поиска оптимума рекомендуется варьировать па-
раметры свободно, не формулируя в явном виде ограничения,
связанные с требованиями целочисленности и модульности раз-
меров. Они должны учитываться после решения задачи опти-
мизации с учетом потерь, возникающих при отклонении при-
нятых параметров от оптимальных.
20.43.	Решение задачи оптимизации может быть выполнено
с помощью универсальных программных н технических средств,
имеющихся на вычислительных центрах, а также с использо-
ванием алгоритмов и программ, приведенных в научно-техни-
ческой литературе.

Эффективен метод последовательной безусловной миними-
зации с использованием штрафных функций [55,109].

В некоторых случаях при небольшом числе варьируемых
параметров и несложной целевой функции можно получить
решение в аналитическом виде с применением процедуры клас-
сического математического анализа.

20.44.	Важным этапом решения задачи оптимального проек-
тирования является анализ полученного решения. Во многих
случаях затруднительно сформулировать единый критерий,
к которому нужно стремиться. Причем, незначительное ухуд-
шение основного критерия вполне допустимо, если за счет
этого можно улучшить качественное показатели принятого
решения по другим критериям. Варианты с незначительно отли-
чающимися значениями целевой функции (не более чем на
2% при учете приведенных затрат) следует рассматривать как
равноценные.

Окончательный выбор решения должен выполнять спе-
циалист, рассматривая область решений, близких к оптималь-
ному, и руководствуясь требованиями типизации, унификации,
модульности, сортамента и т.п. Получаемое в итоге конструктив-
ное решение является основой для рабочего проектирования н
детального расчета мембранных конструкций.

Следует подчеркнуть, что оптимизация эффективна на ран-
них стадиях проектирования н при разработке новых кон-
структивных решений. Это позволяет на стадии рабочего про-
ектирования оперярйвать уже оптимальными параметрами,
добиваясь тем самым улучшения экономических показателей
мембранного покрытия.

Пример расчета. Рассмотрим оптимизацию параметров провисающе-
го мембранного покрытия на квадратном плане. Контур опирается по
периметру на наружные колонны с шагом 6 м и выполнен в виде сбор-
ных железобетонных элементов прямоугольного сечения. Мембранная
оболочка сваривается из отдельных полотнищ шириной 6 м, изготовлен-
ных на заводе и свернутых в рулон. Монтаж мембранного покрытия
осуществляется раскаткой полотнищ с земли на проектную отметку.
Мембранные полотнища укладываются на ортогональную систему
элементов постели (ввиде металлических полос).

Материал мембранной оболочки и элементов постели - сталь марки
09Г2С по ТУ 14-1-3023-80; класс бетона контура ВЗО, продольная арма-
тура контура класса А-Ш, Стеновое ограждение выполнено нз бетонных
панелей. Металлоконструкции доставляются на строительную площадку
железнодорожным транспортом- Расстояние перевозки принято 800 км.
Элементы железобетонного контура перевозятся автомобильным транс-
портом на расстояние до 100 км.

Для оптимизационного расчета приняты следующие исходные дан-
ные:
размеры здания в плане 72x72 м;

начальная стрела провиса 1,8 м; капитальные вложения в производство
конструктивных элементов: мембраны — 202 руб/т; постели —
148 руб/т; бетона (контура) - 79 руб/м3;

капитальные вложения в производство материалов: мембраны -
413 руб/т; постели — 609 руб/т; арматуры - 451 руб/т; бетона (кон-
тура) — 10 руб/м3;

стоимость материалов: мембраны 194 руб/т; постели — 179 руб/т;
арматуры — 140 руб/т; бетона (контура) — 24,2 руб/м3; стенового
ограждения — 40,4 руб/м^;

стоимость перевозки: металлических конструкций — 6,6 руб/т; же-
лезобетонных -1,33 руб/т;

стоимость машино-часа работы монтажных механизмов при раскат-
ке полотнищ мембраны лебедками - 1,34 руб/ч; выполнения свароч-
ных работ - 0,63 руб/ч; установки элементов постели и контура -
14,7 руб/ч;

стоимость погрузочно-разгрузочных работ: металлических конструк-
ций - 1,63 руб/т; железобетонных - 2,69 руб/т.

Параметры, определяющие эксплуатационные издержки: здание
одноэтажное, бесфонариое с железобетонным каркасом; условия внут-
ренней среды по агрессивности - нормальные; производство харак-
теризуется отсутствием избытков тепла; расчетная температура наруж-
ного воздуха - минус 20°С; стоимость тепловой энергии - 5 руб.
кал/(Г'°С).

Проектирование ведется для третьего снегового района на суммар-
ную нагрузку 3 кПа. За критерий оптимальности принята величина при-
веденных затрат. Оптимизируются шесть параметров (табл. 20.12). За
базовый вариант для расчета принят проект, разработанный без приме-
нения методов оптимального проектирования. Для того чтобы убе-
диться, что принятый вариант имеет достаточно выгодные параметры,
произведен случайный поиск в ограниченной области. Область ограничена
следующими значениями: для размера контура в плоскости покрытия —
1,3—1,8 м; то же, из плоскости покрытия — 0,7—1.3 м; процент армиро-
вания контура в пролетной зоне - 1—3%; то же, в привутовой зоне —
1—4,5%; толщина мембраны - 2-5 мм.

Оптимизационный расчет производился на языке ФОРТРАН по про-
граммам, разработанным в Макеевском инженерио-строитепьном
институте (г. Макеевка, УССР) применительно к ЭВМ серии ЕС и реали-
зующим метод штрафных функций.

На первом этапе применялся метод случайного поиска, показавший,
что этим методом нельзя получить конструктивное рашение, обладаю-
щее оптимальными параметрами. Следующим этапом расчета являл-
ся оптимизационный поиск из восьми начальных точек. Первая точка
принималась за базовый вариант.

Анализ полученных результатов показал, что оптимизация из точки
базового варианта дает наилучшие результаты по критерию приведен-
ных затрат. Максимальная разница величины критерия составляет
около 6,5%. Для того чтобы убедиться, что полученное решение явля-
ется локальным минимумом, следует проанализировать значения ограни-
чений по несущей способности для мембраны и контура (в пролетной
и угловой зонах). Затем производится оптимизация с использованием
четырех процедур минимизации, для которых начал иной точкой явля-
ется уже оптимальная точка, полученная на предыдущем этапе.

Анализ разультатов этого этапа показал, что значение целевой функ-
ции улучшилось лишь на 0,4%. При этом оптимизируемые параметры
изменились несущественно. Полученные оптимальные параметры приве-
дены в табл. 20.12. Окончательные значения параметров назначаются с
учетом модульности размеров для железобетонного контура (5 см)
и существующего сортамента листового проката (для мембраны).
Наименование показателей:	1 Начальные данные	Оптимальное решение	Принятый вариант
Оптимизируемые параметры:	1,6		
размер контура в плоскости по- крытия (ширина сечения), м		1,575  0,9959	1,6
			
размер контура из плоскости покрытия (высота сечгния), м	1		1  1,75
		1,751	
процент армирования контура в пролетной зоне, %	2		
			
то же, в привутовой зоне, %	3,8	3,852	3,65
толщина мембраны, мм	4	3,437	3,5
начальная стрела провиса оболочки, м	1.8	1,5	1,5
Экономические показатели:			
суммарный расход металла,	51/100%	44,2/87%	44,9/88%
стоимость основных материа- лов, руб/м2	19,2/100%	17,8/93%	17,9/93%
общие трудозатраты на изго- товление и монтаж, чел.-ч/м2	1,88/100%	1,79/95%	1,81/96%
стоимость покрытия ”в деле”, руб/м1  приведенные затраты, руб/м2	35,5/100%	33/93%	33,4/94%
	72,33/100%	67,72/93,5%	68,22/94%

Таким образом, оптимизационным расчетом удалось уменьшить
значение приведенных затрат на 6%; стоимости ”в деле” — на 6%; сум-
марных затрат — иа 4%; стоимости основных материалов — на 7%;
суммарного расхода металла - на 12%. Величина ”потерь” принято-
го варианта, имеющего параметры, близкие к оптимальным, состав-
ляет около 1%.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СНЕГОВОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ
МЕМБРАННЫХ ПОКРЫТИЙ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ

1. Для висячих оболочек на круглом и овальном (при раз-
нице главных осей до 30%) планах зданий рекомендуются
следующие схемы вариантов распределения снеговой нагрузки
[58,68] и коэффициенты д:

вариант 1 — нагрузка равномерно распределена по всей по-
верхности покрытия, д = 1 (рис. 1, а);

вариант 11 — равномерно распределенная нагрузка на поло-
вине покрытия, д = 1 (рис. 1, б) (реализуется при очистке
снега с половины покрытия, а также при интенсивном таянии
снега вследствие прямой солнечной радиации);

вариант III — осесимметричное расположение нагрузки, пре-
дусматривающее сосредоточение снега в центральной зоне
Рис. 1, Снеговые нагрузки и ко-
эффициенты Ц для покрытий с
провисающей поверхностью
положительной гауссовой кри-
визны на круглом и эллипти-
ческом планах

(д = 2) с линейным понижением значения интенсивности к пе-
риметру до нуля (рис. 1, в). Вариант III реализуется при спол-
зании снега, а также при скоплении водно-ледовой массы в
пониженной части покрытия.

2.	Для цилиндрических оболочек на прямоугольном плане
рекомендуются следующие схемы вариантов распределения
снеговой нагрузки [81] и коэффициенты д:

вариант 1 — равномерное распределение снега по всей по-
верхности покрытия, д = 1 (рис. 2, а);'

вариант П — снеговая нагрузка расположена в централь-
ной зоне пролета с равномерной интенсивностью д = 1/s, при
этом границы зоны s соответствуют положению угла накло-
на касательной к поверхности, равному а = 20° (рис. 2, б).
Вариант II отражает возможное скопление талой воды или
снега в пониженной части покрытия.

В случаях, когда более неблагоприятные условия работы
элементов возникают при частичном загружении покрытия,
следует учитывать вариант 1 со снеговой нагрузкой, дейст-
вующей на половине пролета (рис. 2, в).

3.	Для седловидных оболочек на квадратном плане ре-
комендуются следующие схемы вариантов распределения сне-
говой нагрузки на загруженных четвертях покрытия при
д = 1:

вариант 1 — по всей поверхности покрытия загружены все
четверти (рис. 3,д);
Рис. 3» Снеговые нагрузки и ко-
Рис. 2. Снеговые нагрузки и коэффи- эффнцненты ц для покрытий с
циенты д для покрытий с провисающей провисающей поверхностью по-
цилиндрическоЙ поверхностью на ложкгельной гауссовой кривю-
прямоугольном плане	ны на квадратном плане

вариант II - загружены две диагонально расположенные
четверти (рис. 3, б);

вариант III — загружены две смежные четверти (рис. 3, в);

вариант 1У — загружена одна четверть (рис. 3, г).

4.	Для шатровых оболочек на круглом плане рекоменду-
ются следующие схемы вариантов распределения снеговой
нагрузки и коэффициенты ц:

вариант 1 - равномерно распределенная нагрузка по всей
поверхности покрытия, д -1 (рис. 4, д);

вариант II — равномерно распределенная нагрузка на поло-
вине покрытия, д = 1 (рис. 4, б) (реализуется при односторон-
нем интенсивном таянии снега или при очистке снега с полови-
ны покрытия);

вариант III — нагрузка плавно меняется по косинусоидаль-
ному закону (рис. 4, в) ив любой точке покрытия определя-
ется по формуле

Д| = (1 +0,5cosa) V г j/a >

(вариант Ш реализуется вследствие переноса снега при повы-
шенных скоростях и устойчивом направлении ветра).

S.	Для провисающих покрытий на плоском прямоугольном
Рис. 4. Снеговые нагрузки и ко-
эффициенты д для шатровых
оболочек отрицательной гауссо-
вой кривизны на круглом плане

Рис. 5. Снеговые нагрузки и
коэффициенты ц для седло-
видных покрытий отрица-
тельной гауссовой кривизны
на квадратном плане

контуре рекомендуются следующие схемы вариантов распре-
деления снеговой нагрузки и коэффициенты д:

вариант 1 — нагрузка равномерно распределена по всей
поверхности покрытия, д = 1 (рис- 5, а);

вариант II — загружена половина покрытия с границей по
диагонали или по главной оси, д = 1 (рис. 5, б) (реализуется
при очистке снега с половины покрытия);
вариант ГП — нагрузка -имеет максимум в центре покрытия
(д = 1,8) и минимум по периметру (д = 0,6) при линейной
интерполяции между этими значениями (рис. 5, в). Вариант
ОД реализуется при скоплении талой воды или снега в пони-
женной части покрытая.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА
МЕМБРАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.	Объектом расчета является мембранная система прямо-
угольного плана, состоящая из металлической мембраны тол-
щиной t со сторонами 2а и 2Ъ без начального прогиба или с
начальным прогибом wH, закрепленной по периметру на плос-
кой недеформируемой или упругой контурной раме. Соеди-
нение кромок мембраны с контуром считается шарнирным и
способным передавать сдвигающие усилия на контурные эле-
менты.

2.	Связь между нагрузкой q, прогибом w0 и напряжениями
в мембране математически выражается системой из двух не-
линейных дифференциальных уравнений в частных производ-
ных (одно — второго, а другое — четвертого порядка)1

3.	Расчет рекомендуется выполнять в упругой постановке
на основе физических закономерностей деформирования
мембраных систем, геометрической нелинейности мембраны
и совместной работы мембраны и контура с учетом их дефор-
мированного состояния.

4.	Для аналитических расчетов мембранных систем целесо-
образно применение методов, основанных на вариационных
уравнениях, отражающих принцип возможных перемещений
(методы Ритца-Тимошенко, Ритца, Бубнова-Галеркина). Обыч-
но в таком решении применяется выражение для энергии дефор-
мации мембраны, которая определяется растяжением ее сре-
динной поверхности2.

1 Основная система дифференциальных уравнений, описывающих
нелинейное деформирование мембраны:

aaF	3aw	3aF	3aw	d3F 9aw

----------+------------ -2--------------+q/t =0;

Эу3	Эха	Эх3	ay3	ЭхЭу	ЭхЭу

d*F п a*F a*F	a2w a2w ,

Эх* ЭхаЭуа Эу* ЭхЭу Эх3 Эу3

2 Различные формы записи потенциальной энергии мембраны и ее

деформаций в функции перемещений с учетом начального проТиба:
Vm = 2~ И (Vr+ ”y'y + ’xy7xy)dxdy;

vm - 2Г; п К * ay	+ 2(1 +,,)rxyldxdy;

32F

ЭУ3

2

♦	]dxdy;

ЭхЭу

V« ~ 1»^) Я fcx +	+ 2*Х*У + T --)^y]dxdy.

e 2

+	+ J^±V;

x 0x 2 v Эх 7 Эх Эх

Эи , 1 . j3w 2 . .0w 9wH

₽ = —— H--(----) H----------

У Эу 2 v3y эу Эу

Эи	3v 3wh 9w	3w 9wh	9w 0w

7	------Ь---Ь------F —-----F-----.

ХУ Эу	Эх	Эх 0y Эх Эу	Эх Эу

После подстановки выражений для деформаций получим энергию
растяжения срединной поверхности мембраны, выраженную в компо-
нентах перемещений, включая и начальный прогиб мембраны шн:

2 ' Эу ' Эх Эх Эх Эу Эх Эу J 2	1^Эу'

2 Эи Эу + ( ЭУч2 + э Эи ®w 3W + 23v 3w 0W +
Эу Эх l9x7 Эу ЭХ Эу Эх ЭХ Эу
S.	Определение усилий и прогибов в элементах мембран-
ной системы следует выполнять с учетом соблюдения совмест-
ности деформаций по пинии сопряжения мембраны и контура.

6.	При использовании энергетического метода в переме-
щениях для расчета мембраны с неподвижным контуром, а
также при определении прогиба и напряжений в центре мемб-
раны с деформируемым опорным контуром соблюдение гео-
метрических граничных условий, отражающих совместность пе-
ремещений контура и соединенной с ним кромки мембраны,
достаточно для получения вполне точных результатов.

При вычислении значений продольной сжимающей силы и
изгибающих моментов в деформируемом опорном контуре
необходимо учитывать перераспределение цепных усилий вдоль
контура, вызванное потерей* устойчивости мембраны в сред-
ней части длины закрепленной кромки. Суть этого физического
явления состоит в следующем. Вследствие того, что часть при-
контурной зоны мембраны выключается из работы, поле крае-
вых растягивающих напряжений изменяет свою ориентацию и
поворачивается под углом к контурному ребру, реализуя при
этом одноосное напряженное состояние. Горизонтальная сос-
тавляющая наклонного поля растягивающих напряжений соз-
дает силу сдвига, приводящую к возникновению переменной
по длине концевых участков контура продольной сжимающей
силе (см. далее).

Квадратная мембрана с неподвижным контуром

7.	При сплошной равномерной нагрузке на мембрану с на-
чальным прогибом:

прогиб центра мембраны (wo) при коэффициенте Пуассо-
на v = 0,3 рекомендуется определять из уравнения

w© + 3wowH + 2w(jWh = O,52qa*/Et	(1)

при wH « 0; Wo = 0,805a(qa/Et) ;	(la)

^8u 3wH 3w । 3u 3w 3wH । 3v 3wH 3w ^3v 3w 3wH

эу 8x ay ay ax ay ax ax ay ax ax ay

(dw)2(awH)2 + (3w\2?wH Ч2 ! 2	<4 aw aw +

vayJ * * * v3x f w v ay' ax ay ax ay

2 Г-УУ/ +

Эх Эх *Эу'

?dwH aw 8w 2
ay dy 'ax'

dxdy.
напряжения в центре мембраны

Оо ~ (O,66wo + l,26wowH)E/a2
при wH = 0; оо - 0,425 (q2 a2 E/t2)^;

напряжения посредине закрепленного края
aK = (0,85wo + l,7woWH)E/a2
при wH =0; ок = 0,55 (q2a2E/t2)^3.

8.	Воздействие температуры иа напряженно-деформированное
состояние мембраны рекомендуется учитывать следующим
образом:

при нагреве ненагружеиной мембраны в ней не возникает
напряжений, а ее прогиб возрастает с увеличением температуры
на значение wt, равное

1/г

W| = l,21a(ct°)

где а — коэффициент линейного удлинения материала мембраны;

при совместном действии нагрева и сплошной равномерной
нагрузки иапряженио-деформированное состояние мембраны
определяется по рекомендациям п. 7 при wH = wt;

при охлаждении мембрана остается плоской и в ней возни-
кают растягивающие напряжения - Eat°/(1 — v2 );

при совместном действии охлаждения и сплошной равно-
мерной нагрузки прогиб мембраны в центре находится из урав-
нения

Wo + 3,1 woa2	= 0,52qa4/Et j

Е

-напряжения в центре мембраны

о = ot + O,75Ewo /а2.

Действие двухосного предварительного напряжения он ана-
логично охлаждению мембраны поэтому для расчета пред-
варительно напряженной мембраны, нагруженной сплошным
равномерным давлением, можно пользоваться приведенными
выше рекомендациями.

9.	При совместном действии на мембрану сплошной равно-
мерной нагрузки q} - по всей площади и сплошной равномер-
ной нагрузки q2 — на ее половине напряжения в мембране
рекомендуется определять по следующим формулам:
в центре мембраны	.

Оо = 0,478 [(q, + 0,5Чг)’а2Е/(2]+
+ 0,025 (ql a2 E/t2/’ ;

в четверти пролета мембраны
2	Уз

Оу4 - 0,3 [(Ч1 + 0,5^2) a2 E/t2]	+

+ 0,135 (q2 a2 E/t2) 3 .

10.	При указанной в п. 4.9 комбинации нагрузок макси-
мальный прогиб в мембране возникает посредине нагружен-
ного полупролета и составляет

Уз

wmax = 0,58а [(qi + 0,5q2)a/Et]	+

+ 0,21 (q2a/Et) .

11.	При действии на ранее иенагружекную мембрану нагруз-
ки интенсивностью 2q, равномерно распределенной на половине
площади мембраны, наприжения в центре мембраны и посе-
редине нагруженного полупролета оказываются примерно оди-
наковыми и равными

%

о = 0,52 (q2 a2 E/t2) .

В данном случае максимальный прогиб мембраны возникает
в четверти пролета (нагруженная часть мембраны); его вели-
чину следует вычислять по формуле

И

wmax = ®,85a(qa/Et)

12.	В том случае, если сосредоточенная нагрузка передает-
ся в центре мембраны через жесткую квадратную пластинку
со стороной 2d, максимальные напряжения в мембране возни-
кают по периметру этой пластинки. Для определения этих
напряжений деформированная поверхность мембраны пред-
ставляется состоящей из двух участков — свободного от нагруз-
ки и загруженного, при этом, помимо условий неподвижного
опирания, необходимо учитывать условия неразрывности де-
формаций в точках изменения формы поверхности (-J^)	=

”х -л
x=d

= 0; wx-j = wo (центр координат — в середине мембраны).

Дия определения местных напряжений, возникающих в
мембране по периметру центральной пластинки, исходя из дан-
ных эксперимента необходимо деформируемую поверхность
аппроксимировать выражением
7Г(х —d)	я (у — d)

w = w0 [1 - sin --------1 [I — sin-------1.

2(a —d)	2(a —d) 1

Прогиб в центре мембраны и напряжение в ней по краям
центральной квадратной пластинки, передающей сосредото-
ченную силу Р, находится по формулам:

w„ = 1,1 (а - d)	1 / 

Et

Со =0,75 [----4—+ [—\
t2	(a- d)2t2

n*	Р . Р 2 nd

где Р* =----------+ —--— sin ------------;

4 (а — d)2 d2 л2 2 (а — d)

_	, . 2(а- d)2 z. ,	2 nd ..

В = 1 + -Л----- (1 + cos---) +

Я2	9 я

+ _2(Jd)_ (cos _ 4lL= dV_ cos .
nd	2а	n2d2	2а

13.	При совместном действии сосредоточенной силы и сплош-
ной равномерной нагрузки дня определения прогиба и напря-
жений рекомендуется пользоваться формулами:

q*(a-d)	1//э

w0=l,l(a-d)[-------------]

оо = 0,75[^--^--i2E] + 1,315	,

t2	t2

где q* = P* + -4-9_; Q = ?B + 0,208q,
и	(a — d)

14.	При воздействии сдвигающих сил мембрана теряет устой-
чивость. Вначале выпучивание мембраны происходит по диаго-
налям; при увеличении сдвигающей нагрузки число волн (па-
раллельных первой) возрастает.

15.	При воздействии иа мембрану внешней двигающей силы
главное растягивающее напряжение направлено по диагонали
квадрата и составляет
°ГЛ -

где г = P/2at; Р — сдвигающая сила.

При образовании волн возникают также наприжения изгиба,
достигающие максимума на гребне волны. Значение этих изгиб-
ных напряжений достигает 25% от значения главного растяги-
вающего напряжения.

16.	Докритическая работа мембраны на сдвиг возможна
лишь при наличии поперечной нагрузки либо двухосного пред-
варительного напряжения, либо - комбинации поперечной на-
грузки с одноосным (или двухосным) предврительным напря-
жением. Одноосное предварительное напряжение не обеспечи-
вает сдвиговой устойчивости листа.

17.	При нагружении мембраны двухосным натяжением (?х
и Ру) и силами сдвига S, приложенными по контуру, прогибы
мембраны могут быть вычислены из системы уравнений:

Й + 3,6£1Ь +O,21(Px + Py)f, - O,3O2S*b - 0,345q* =0;

Й + 0.2274,4, + 0,0526 (Р„ + Р„)Ь - O,O189S*4, =0.
л у

р	2

11 = -а-; 4г =----------------,

ЗА*	124, + 2,8Р

. %

где А* = (q*)	+ Рх,

а напряжения и прогиб в мембране по формулам:

°*х= Зй + рх; °у = Зй;

т = - 2,441b + S*; w0 = q*t/(3A*).

18.	Главные нормальные напряжения в предварительно
напряженной мембране, подверженной сдвигу ;

%. = <3Ь + ^-) + [(-% +
. 2 Pi

+ (-2,44,4, +S) J •
19.	Критическая сдвиговая нагрузка дня мембраны, стаби-
лизированной:	у

поперечной нагрузкой — SKp = 0,18 (q )	;

одноосным натяжением и поперечной нагрузкой

• Уз

SKp = 0,18(q/А)	+ 0,75Рх.

20.	При увеличении отношения сторон прогиб мембраны в
центре возрастает, при этом растут напряжения в направлении
короткой стороны и падают — в направлении длинной. Макси-
мальные напряжения в прямоугольной мембране возникают по
нормали к длинному краю в его середине; значение этих напря-
жений растет с увеличением отношения сторон.

21.	Наибольшее количество результатов для прямоугольной
мембраны с неподвижными краями получено при соотношении
сторон 2Ь/2а = 1,4 и 2Ь/2а = 2,5. В осреднением виде эти ре-
зультаты представлены в форме:

'А	1/з

w0 = o(qa"/Et) ; оо = Pi(q2Ea2/t2) ;

q2Ea2 '/з

где при 2Ъ/2а = 1,4 а =0,88; ft = 0,525; ft =0,575; при 2Ь/2а =2,5
а = 1,0; ft =0,57; ft =0,585; woao - прогиб и максимальное напряже-
ние в центре мембраны; ок - краевое' нормальное напряжение в мем-
бране, перпендикулярное ее кромке.

В интервале отношения сторон 2Ь/2а от 1 до 1,4 и от 1,4
до 2,5 значения коэффициентов а и 0 можно принимать от
интерполяции. Увеличение соотношения сторон свыше
2,5 (2Ь/2а > 2,5) не приводит к заметному изменению напря-
женно-деформированного состояния.

Квадратная мембрана с деформируемым опорным
контуром при действии сплошной
равномерной нагрузки

22.	При воздействии поперечной нагрузки на мембрану с
деформируемым опорным контуром ее цепные силы пере-
даются на него только иа концевых участках, под углом к оси
контурного ребра.

Сов местная работа мембраны и ее деформируемого опор-
ного контура выражается в том, что: составляющая цепных
сил, направленная перпендикулярно к контурному ребру,
приводит к его изгибу, а опорные реакции от изгиба вызы-
вают в перпендикулярных ребрах постоянное по длине осевое
сжатие: составляющая цепных сил, параллельная опорному
контуру, вызывает в нем переменную по длине сдвигающую
сжимающую силу, приложенную- по линии его контакта с
мембраной (обычно к внутренней грани контурного ребра);
аналогично воздействие йа опорный контур и реакции крае-
вых касательных напряжений мембраны. Обе эти силы приводят
к внецентреиному сжатию контурного ребра.

23.	Прогиб мембраны без учета продольного изгиба кон-
турных ребер следует определять из уравнения

Wo + 3wo wH + 2w0Wh = Aoqa4/Et,

где Ao =0,52 + (7,04 + 11,5n + 188k)/(3 + 15,6n + 660kn); wH -
начальный прогиб мембраны; nk — коэффициенты относительной жест-
кости контура на сжатие и изгиб: n = Е^А/2аЕ1; k = E^/Eta3; ERA,
ЕК1Г — жесткость контура на сжатие и изгиб в горизонтальной плос-
кости.

24.	Под действием сил, передающихся с мембраны на под-
держиваемый по вертикали контур, последний оказывается
нагружен:

поперечным изгибом в горизонтальной плоскости с изги-
бающими моментами на опоре и в пролете Моп и Mjjpi

осевой продольной силой Non;

силами сдвига Nc, вызванными полем растягивающих на-
пряжений мембраны в приконтурной зоне. Силы Nc действуют
на длине контура, контактирующей с растянутой кромкой
мембраны, и создают в контуре сжимающую силу, приложен-
ную внецентренно к внутренней грани поперечного сечения
контура;

силами сдвига NT, вызванными полем приконтурных каса-
тельных напряжений, действующими аналогично.

25.	Значение осевой продольной силы в опорном сечении
контура рекомендуется определять по формуле:

Non= (0,145 — -0,7с - O,O525&)Eot,

где w2 = Wo + 2wowH;

с = 0,142	+ (0,61 + l,65n + 10,8k)	/Т;

w2

Д= (2,4 + 97,2k) ~ (Г; Ео = Е/(1

Т = 5,3 + 12, In + 157k + 212kn.
26.	Значение изгибающих моментов в контуре (по горизон-
тали) следует вычислять по формулам:
на опоре

Моп = W’KTVft - l,25Nonb;

в пролете

Мпр = l,9410“3w2Et -1^5Nonb,

где b — размер поперечного сечения контура по горизонтали-

27.	Значение продольной сжимающей силы в контуре в
четверти (No) и середине пролета (Nnp) находится по сле-
дующим формулам соответственно:

Na = 3,5Non; Nnp = No + (c-f0)Gt,

w2

где f0 = (1 + 4,9n) --—IT; G - модуль сдвига материала мембраны.

28.	Прогиб контурного ребра в горизонтальной плоскости
рекомендуется вычислять по формуле:

f = f _ f
хк 4i е’
w2	N ba0

где fu = 2,21-10- — fe = ~3-T— .
7Г lr

где Nc = 2,5Non; a0 = 0,6a.

29.	При наличии в мембранной системе угловых вутов для
определения усилий и прогиба в контуре следует применять
расчетную схему, показанную ла рис. 2, где о = 0,17 -^-Ео.

а

Приближенно изгибающие моменты в контуре можно опре-
делять по формулам, приведенным в п. 26, при этом получеи-
аЬ 2
ные значения нужно умножать на коэффициент а = (-------) ,

а

где а^ — половина расстояния между окончаниями угловых
вутов.

При приближенном вычислении прогиба контура с вутами
в формуле (см- п. 28) в первом слагаемом нужно вместо а
принимать а^, а к — определять с учетом длины вута (принимая
длину ребра как расстояние между вутами).

Продольную силу в контуре с вутами можно находить по
фомулам, приведенным в пп. 25,27.
30.	Устойчивость контура в горизонтальной плоскости ре-
комендуется проверять в соответствии с действующими нор-
мами расчета как внецентренно сжатого элемента с эксцентри-
ситетом е = Mnp/N0 при коэффициенте расчетной длины ц =

П Sir Evi 72	w2	с„

=	(-А-) , где N = (- 0,0283 ~ + 0,1256 -Л- +

а WkP	г Е	*К	*К

+ 0,00942 )Eflt + ———J МПр — максимальное зна-
чение положительного изгибающего момента в контуре;
N„=0,7NKp.

31.	Прогиб в центре мембраны определяется по формуле

N

wu = w0 + fc, где fc = V(-j^ - 1).

Non

32.	Напряжения в центре мембраны с начальным прогибом

о = (4.45С - 2,22- 1,12А)Е/а,

где с, f0, Д — определяются из пп. 25 и 26.

Напряжения в центре первоначально плоской мембраны
мало зависят от жесткости контурных ребер и находятся
по формуле

Со = 0,55 (q2 a2 E/t2)

33.	Воздействие отрицательного температурного перепада
t° на биметаллическую конструкцию (алюминиевая мембрана
со стальным контуром) характеризуется следующим. Вслед-
ствие разности коэффициентов температурного удлинения а
материалов мембраны и контруных ребер их деформация сжа-
тия д сдерживает укорочение кромок мембраны. Это приводит
к возникновению касательно к контуру реактивных сил, под
действием которых кромки мембраны получают удлинения,
вызывая двухосное растяжение мембраны.

Напряжения в мембране при данном температурном воз-
действии следующие:

в центре о = 77nat°E/T, где Т = 32,65 + 100,6п;

по середине закрепленного края:

по нормали к контуру = 54,5iurt°E/T,

параллельно контуру = 13,6nat°E/T, где t° — отрица-
тельный температурный перепад.

Формулы, (см. п. 33), рекомендуются к применению
при расчете на температурное воздействие стыков листов алю-
миниевой мембраны между собой и ее соединений со стальным
контуром.
34.	При охлаждении биметаллической мембраной системы по
мере повышения деформативности контурных ребер темпера-
турные напряжения в соединенной с ними квадратной мемб-
ране существенно снижаются по сравнению с мембраной, за-
крепленной на неподвижном контура. Например, при коэффи-
циенте относительной жесткости рабер п = 0,25 напряжения в
центре мембраны упадут в 3, а у края — в 4 раза и более по срав-
нению с неподвижно закрепленной мембраной.

35.	Для снижения деформативности мембраны в ней до
приложения эксплуатационной нагрузки можно искусственно
создать начальные растягивающие напряжения (предваритель-
ные напряжения). Цепные усилия предварительного напряжения
в мембране передаются на опорные ребра и вызывают в них
изгиб в горизонтальной плоскости и сжатие. Это изменяет
начальное напряженное состояние системы, анализ которого
энергетическим методом в перемещении следующий:

нормальные напряжения в центре

Онф = (0,4 + 3,Зп + 9,3n2 + lH,5kn + 53,2kn2)oH/S0;

нормальные напряжения посредине закрепленного края
(перпендикулярные к контуру)

онАь. = (—0,9 — 5,5п — 8,35п2 + 20nk + 53,2n2k)a„/S0;

11.(12 ,К	' и

касательные напряжения в углу мембраны

тн = (0,8+7,85п + 14,6n2)oH/S0,

где ои — начальные растягивающие напряжения на кромке мембраны
до закрепления ее иа контурных ребрах;

So = 1,28 + 6,8n t 8,45n2 + 6,64k + 37,5kn +53,2kn2.

Значение продольной силы в опорном контуре ненагружен-
ной поперечной нагрузкой предварительно напряженной мемб-
раны определяется по формуле

N = (3,8 +10,In + 16k + 43,8kn)oME A/ES .
н к о

Максимальные значения изгибающего момента в опорном
контуре предварительно напряженной мембраны вычисляются
по формуле

М = (3,38+30,6n + 57,2n2)oHEKIr/EMaSo .

36.	Для сохранения начального растягивающего напряжения
по всему полю мембраны в качестве контурных элементов
рекомендуется применять горизонтальные формы, спроекти-
рованные из условия п/k < 5.

37.	Расчет ннжних поясов пространственного блока, состоя-
щего из двух параллельных ферм или арок с затяжкой, нижйие
пояса которых обьедйнены тонколистовым мембранным насти
лом, рекомендуется выполнять с учетом участия мембраны в
работе растянутых поясов блока по формуле

=_______________

°"	(2,1 + 6,8n)at ’

где N — усилие в растянутом поясе, полученное из статического рас-
чета стержневой системы; n = EnAn/Elt — коэффициент относительной
жесткости нижнего пояса на растяжение; I = 2а — расстояние между
параллельными фермами блока.

38.	Максимальные напряжения в центре прямоугольной
мембраны с деформируемым опорным контуром ориентиро-
ваны параллельно длинной стороне. Приближенный расчет
такой системы (при соотношении сторон менее 1,5) может
быть выполнен по приведенным выше формулам для квад-
ратной мембранной системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I.	Бобров. Ф.В., Быховский В.А., Гасанов А.Н. Сейсмические на-
грузки на оболочки и висячие системы. — М.: Сгройиздат, 1974. -
158 с.

2.	Богданова Т.И., Ыехтер Ю.Н. Ингибированные нефтяные составы
для защиты от коррозии. — М.: Химия, 1984. — 247 с.

'3	- Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. -
М.: Наука, 1980. - 974 с.

4.	Бунякин А.А., Аннчин Ф.И., Гринберг МЛ. Большепролетное
покрытие ангара в виде системы перекрестных ферм с мембранным
подвесным потолком // Новые конструктивные решения строитель-
ных металлических конструкций. — М-: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко,
1983.-С 71-81.

5.	Гольденберг Л.И., Ханджн В.В., Еремеев П.Г* и др. Конструктивное
решение покрытия велотрека в Крылатском Ц Большепролетные про-
странственные металлические мембранные и висячие покрытия олим-
пийских сооружений. — М.: Сгройиздат, 1981. — С 64—78.

6.	Гольденберг Л.И., Иванов А.Г. Монтаж стальных конструкций
пространственного покрытии велотрека в Крылатском // Большепролет-
ные металлические покрытия олимпийских сооружений. - М.: Строй-
издат, 1982.- С 103-113.

7.	Григорьев А.С., Щадрин В.А. О равновесии квадратной мембраны
при больших прогибах // Исследования по теории сооружений. —
М.: Сгройиздат. 1980. - №24. - С 115-120.

8.	Давыдов Е.Ю., Нестеренко Н.Л. Исследования покрытий из сталь-
ных оболочек в виде гипаров, состоящих нз гофрированных панелей Ц
Пространственные конструкции зданий и сооружений; Исследование,
расчет, проектирование. — М.: Сгройиздат. 1985. — Вып. 5. — С 52—58.

9-	Давыдов Е.Ю., Трофимов В.И. К расчету .ленточной висячей обо-
лочки //.Строительная механика и расчет сооружений. — 1972. — № 2. —

10.	Давыдов Е.Ю., Нестеренко Н.Л., Абрамчук Н.Г. Покрытие зданий
из стальных панелей в виде гиперболических параболоидов // Строитель-
ство и архитектура Белоруссии. - 1982. -^Р 2. С. 32-34.
и.’Давыдов Е.Ю., Нестеренко Н.Д. Покрытие зданий из стальных
гиперболических панелей // Промышленное строительство. - 1985. -
№ 9. - С 4-6.

12.	Давыдов Е.Ю., Жигадло М.В., Абрамчук Н.Г. Покрытие из метал-
лических гипаров // Строительство и архитектура Белоруссии. — 1979. —
№ 3. - С. 21-22.

13-	Дисман И.З. Выбор оптимальных методов монтажа покрытая
стадиона спорткомплекса ”Олимпийский” // Большепролетные метал-
лические покрытия олимпийских сооружений. — М.: СгроЙиздат, 1982. —
С 67-72.

14.	Дмитриев Л.Г., Касилов А.В. Вантовые покрытия. - Киев: Бу-
диве л ьник, 1974. 271с.

15.	Дривинг А.Я. К расчету сжато-изогнутых стержней, подкреплен-
ных гибкими иологими нитями // Тр. ии-та ЦНИИСК им. В.А. Кучерен-
ко. — 1971. — Новые методы расчета строительных конструкций- —
С 196-200-

16.	Елисеев Ю.А., Курбатов О.А^ Морозов А.П., Дисман ИЛ. Кон-
структивное решение и монтаж висячего покрытия зала спортивно-
концертного комплекса им. В.И. Ленина в Ленинграде // Опыт проек-
тирования и строительства зданий и сооружений с применением про-
странственных конструкций. —	М.: Госгражданстрой, 1980-	—

С 120-124.

17-	ЕНнР. Сборник 22. Сварочные работы. -~М.: СгроЙиздат, 1979. —
208 с.

18.	Еремеев П.Г. Исследование работы замкнутого опорного кон-
тура мембранных оболочек // Строительная механика и расчет соору-
жений. - 1981. - №4. - С 11-14.

19.	Еремеев П.Г., Арончик А.Б* Исследование работы тонкого ме-
таллического листа на сдвиг // Строительная механика и расчет соору-
жений. - 1982. - № 4. - С 29-33.

20.	Еремеев П.Г., Радкевич Ю.В., Чертков Л.И. Конструктивное ре-
шение мембранного покрытия универсального стадиона на проспек-
те Мира // Большепролетные пространственные металлические мемб-
ранные и висячие покрытия олимпийских сооружений- — М.: СгроЙ-
издат, 1981-- С 36-54.

21.	Еремеев П.Г., Гликин И.Д., Мельников В.Н. Мембранное покры-
тие в виде шатровой оболочки. диаметром 200 м // Промышленное
строительство. — 1977. — № 8. — С 19—21.

22.	Еремеев П.Г., Картвелншвили В.М. Расчет и оптимизация круг-
лых в плане мембранных покрытий //, Строительная механика и расчет
сооружений. — 198/. — № 1. — С 16—21.

23.	Еремеев П.Г^ Арончик А.Б. Сочлененные металлические мемб-
ранные оболочки в форме гипара для покрытий многопролетных
зданий // Пространственные конструкции зданий и сооружений. — М.:
СгроЙиздат, 1985. — Вып. 5. — С 133—137.

24.	Еремеев П.Г., Ленский В.В. Экспериментально-теоретические
исследования работы опорного контура круглых в плане мембран-
ных оболочек иа монтажные нагрузки // Новые конструктивные ре-
шения строительных металлических конструкций. — М.: ЦНИИСК им.
В.А. Кучеренко, 1983. - С 145-155.

25.	Еремеев П.Г., Ленский В.В. Экспериментальные исследования
мембранной оболочки шатрового типа // Строительная механика и рас-
чет сооружений. — 1987. — № 4. — С. 50—54-

26-	Иванов МА., Людковский И.Г., Фнлякин А.А. Испытание и рас-
чет упругой эллиптической мембраны // Пространственные конструк-
ции и расчет сооружений. - М.: СгроЙиздат, 1985. - Вып. 5. - С. 65-67^

27.	Иванов М.А., Филякии А.А. Исследование мембран на эллипти-
ческом плане при равномерной нагрузке // Новые конструктивные ре-
шения строительных металлических конструкций. — М.: ЦНИИСК
им. В.А. Кучеренко, 1983. - С. 166-174.
28-Иванов М.А. Строительство и натурные испытания эксперимен-
тального мембранного покрытия // Висячие покрытия: Труды
НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1973. - Вып. 6- - С 70-78.

29.	Илленко К.Н., Микулии В.Б. Конструктивное решение мембран-
ных покрытий универсального спортивного зала в Измайлове //
Большепролетные пространственные металлические мембранные и ви-
сячие покрытия олимпийских сооружений. — М.: Стройиздат, 1981. —
С. 133-146.

30.	Инструкция по определению экономической эффективности
использования в строительстве новой техники, изобретений и рацио-
нализаторских предложений. СН 509—78- - М-: Стройиздат, 1979. —
64 с.

31.	Инструкция по определению экономической эффективности
капитальных вложений в строительстве. СН 423—71. - М.: Стройиздат,
1972.-42 с

32.	Инструкция по расчету несущих конструкций промышленных
зданий и сооружений на динамические нагрузки / ЦНИИСК им. В.А. Ку-
черенко. - М-: Стройиздат, 1970. - 288 с.

33-	Канчелли Н.В., Филиппов М.Д. Квалицилиндрическая стальная
мембранная оболочка покрытия на примоугольном плане // Сборник
ВНИИСК Госстроя СССР- Сер. II: Строительные конструкции. - М.,
1983. Вып. 10.-С7-10-

34.	Канчелли Н.В., Филиппов МЛ. Опыт исследования и разработки

висячих оболочек, железобетонных сотовых и комплексных конструк-
ций // Труды международного конгресса ИАСС: ЦНИИСК им. В.А. Ку-
черенко. - Т- 4- - М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1985. - С 147-
168.

35.	Качурнн В.К- Теория висячих систем. - М.—Л.: Госстройиздат,
1962.-223 с.

36-	Кикин А.И., Санжаровский Р.С., Труль В.А. Конструкции нз сталь-
ных труб, заполненных бетоном. — М.: Стройиздат, 1974. — 145 с.

37.	Корчинский И.Л., Грилль А.А. Расчет висячих покрытий на дина-
мические воздействия. - М.: Стройиздат, 1978. - 220 с.

38.	Кудишин ВЛ, Исследование напряженно-деформированного сос-
тояния ленточного покрытия в виде гиперболического параболоида в
процессе его изготовления // Алюминиевые конструкции. — М-: Сгрой-
иэдат, 1970. - Вып. 4.

39.	Кудишин В.И. Исследование напряженного состояния металли-
ческих лент при образовании из них седловидной оболочки // Строи-
тельная механика и расчет сооружений. - 1971- — С 18—23.

40.	Кульбах В.Р. Об оценке статической работы висячих покрытий
отрицательной кривизны с деформируемым контуром при действии
временной нагрузки // Труды ТПИ, серии А. - 1970- - № 296. -
С 47-59-

41-	Ладыженский Д.В., Скалаухон АЛ., Роменский И.В. Методика
технико-экономического анализа мембранных конструкций / Маке-
евский инж.-строит. ин-т. - Макеевка, 1984. - 25 с. - Деп. во
ВНИИС Госстроя СССР, № 5464-

42-	Ладыженский Д.В., Роменский И.В. Трудоемкость заводского
изготовления мембранных конструкций // Металлические ограждающие
конструкции для промышленного строительства. — Свердловск,
1983.-С 39.

43.	Ларионов А.М. Исследование напряженно-деформированного
состояния трехлепестковой ленточной оболочки отрицательной
гауссовой кривизны // Прикладные и теоретические исследования

строительных конструкций- - М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1981. -

44.	Ларионов А.М. Несущая способность ортогональной вантовой
сети с эллиптическим опорным контуром при температурном воздей-
стами // Статика и динамика сложных строительных конструкций:
Межвузовский тематический сборник трудов. — Л.: ЛСИ, 1984. —
С 46-60.

45.	Лбов Е.М., Мнкулин В.Б., Полуянов Е.П. Монтаж покрытий
Дворца спорта ’’Измайлово” // Большепролетные металлические по-
крытия олимпийских сооружений- - М.: Сгройиздат, 1982. -
С 122-134.

46-	Лебедев В.А., Лубо Л.Н. Сетчатые оболочки в гражданском строи
тепьстве иа Севере- — Л.: Сгройиздат, 1982, — 136 с.

47.	Липницкий М.Е. Мембранные покрытия круглых в плане зда-
ний // Исследование, разработка и внедрение висячих систем в покры-
тиях и инженерных сооружениях - Киев: УкрНИИПСК, 1982. -
С 248-251.

48.	Липницкий М.Е., Ленский В.В., Еремеев П.Г. Мембранное шатро-
вое покрытие диаметром 200 м // Пространственные конструкции зда-
ний и сооружений. — М.: Сгройиздат, 1985. — Выл. 4. — С. 221—227.

49-	Пихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация
стальных конструкций. — М.: Сгройиздат, 1979. — 319 с.

50.	Людковский И.Г., Иванов М-А. Висячие покрытия в виде тонко-
листовых мембран // Пространственные конструкции зданий и соору-
жений. - М.: Сгройиздат, 1972. - Вып. 1. - С 139-144.

51.	Людковский И.Г., Москалев Н.С., Мангуев Б.И, Мембранное
покрытие с крестообразным опорным контуром // Висячие покрытия.
Труды НИИЖБ. - М.: Сгройиздат, 1971. - Вып. 8. - С 23-26.

52.	Людковский И.Г. Опыт замены покрытия промышленного зда-
ния без остановки производства с применением висячей оболочки- —
М.: ВНИИИС, 1986. - 56 с.

53.	Микулии В.Б. Висячее мембранное покрытие с ребрами жест-
кости // Строительная механика и расчет сооружений. - 1972. - № 6. -
С 19-22.

54-	Мнкулии В.Б. Стабилизация покрытий цилиндрической формы //
Теоретические и экспериментальные исследования новейших систем
висячих покрытий. - М.: Сгройиздат, 1981. - С. 54-58.

55.	Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ. - М.: Машинострое-
ние, 1981. - 119 с.

56.	Михайлов Г.Г„ Микулии В.Б., Красненкова Л.В. О статической
работе бопылепролетных блоков покрытия с предварительно напря-
женной обшивкой // Строительная механика и расчет сооружений. -
1979. - №4.-С 51-52.

57-	Москалев Н.С Конструкция висячих покрытий. - М.: Сгрой-
издат, 1980. - 331 с.

58.	Отставное В.А., Розенберг Л.С. Схемы снеговой нагрузки для
расчета олимпийских сооружений // Большепролетные пространствен-
ные металлические мембранные и висячие покрытия олимпийских со-
оружений^: ^Сб.^труДов ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. - М.: Сгройиздат,

59.	Переяславцев Н.А,, Сазанович Трофимов В.И. Расчет в
экспериментальное исследование трансформируемого тонколистового
складчатого покрытия // Строительная механика и расчет сооружений. —
1977. - №6. - С. 30-33.

60.	Пособие по определению пределов огнестойкости конструк-
ций, пределов распространения огня по конструкциям и группам воз-
гораемости материалов- — М.: Сгройиздат, 1985. — 64 с.

61.	Пособие по проектированию каркасных промзданий для строи-
тельства в сейсмических районах. - М.: Сгройиздат, 1984. -292 с.

62.	Постников ВЛ, Цилиндрические оболочки пластинчато-стерж-
невой структуры // Исследование и расчет новых1 типов пространствен-
ных конструкций гражданских зданий. ЦНИИСК им. В-А- Кучеренко--
Л.: Сгройиздат, 1985. - С 24-26-
63.	Рекомендации ио применению метода дуговой точечной сварки
(ДТСПФ) с мозаичным проплавлением. - М.: ЦНИИСК им. Кучеренко,
1980.- 76 с.

64.	Рекомендации по проектированию висячих конструкций. — М.:
ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1974. — 176 с.

65.	Рекомендации по проектированию мембранных покрытий на
прямоугольном плане для реконструируемых зданий и сооружений. —
М.: ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, 1986. - 90 с.

66.	Рекомендации по расчету и проектированию стальных простран-
ственных блочных покрытий из предварительно напряженных панелей
с тонколистовой обшивкой. — М.: ЦНИИПСК им. Мельникова, 1985. —
67 с.

67.	Рекомендации по расчету пределов огнестойкости строительных
конструкций из эффективных материалов. — М.: СгроЙиздат, 1981. -
36 с.

68.	Розенберг Л.С. Формирование снеговой нагрузки на висячих
покрытиях чашеобразной формы // Исследования по строительной ме-
ханике и надежности конструкций- - М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучерен-
ко, 1986. - С 136-142.

69.	Ружанский ИЛ. Методика расчета предварительно напряженных
стальных панелей пространственных большепролетных блоков покры-
тия на стадии заводского изготовления // Пространственные конструк-
ции зданий и сооружений- - Мд СгроЙиздат, 1985- - Вып. 4. - С 152—
167.

70.	Руководство по выбору проектных решений в строительстве
(общие положения). — М.: СгроЙиздат, 1982. - 104 с.

71.	Руководство по определению строимости эксплуатации промыш-
ленных зданий и сооружений На'стадии их проектирования. — М.: СгроЙ-
издат. 1977- — 64 с-

72.	Руководство по применению защитных окрасочных составов
для повышения долговечности скатных кровель. — М.: СгроЙиздат,
1981.-15 с.

73.	Руководство по применению стальных канатов и анкерных
устройств в конструкциях зданий и сооружений / НИИСК Госстроя
СССР. - Мд. СгроЙиздат, 1978. - 94 с.

74.	Руководство по проектированию виброизолнции машин и обору-
дования / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, - М.: СгроЙиздат, 1972. -
159 с.

75-	Савкин Н.П., Еремеев П.Г., Цалко Н.П. Огнестойкость тонколис-
товой алюминиевой мембранной обопочки // Огнестойкость строитель-
ных конструкций.- МдВНИИПО МВД СССР, 1977- - Вып. 5. - С 62-

76.	Сазановнч Ю.М. Трансформируемые складчатые конструкции //
Энергетическое строительство. - 1978. - № 7- - С 29-31.

77.	Савьвадори М. Дж, Численные методы в технике. - М.: Изд-во
ИЛ, 1955. - 247 с.

78.	Семенов В.С., Мельников В,М. Исследование мембранного покры-
тия из переплетенных лент // Строительная механика и расчет сооруже-
ний. - 1978. - № 2. - С 17-20.

79.	Система стандартов безопасности труда. Вибрация. Общие требо-
вания безопасности. ГОСТ 2-1.012—78—М.: Изд-во стандартов, 1978. —
22 с.

80.	СНиП 2.03.01—84. Бетонные и железобетонные конструкции /
/ Госстрой СССР. — М.‘: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 78 с.

81.	СНиП 2.01.07-85- Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. -
М-: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36 с.

"*8	2. СНиП ГУ.3.84. Приложение. Сборник сметных цен эксплуатации
строительных машин. - М.: СгроЙиздат, 1982. - 40 с.

83.	СНиП ГУ.4.84. Приложение. Часть 1. Железнодорожные и автомо-
бильные перевозки. — М-: СгроЙиздат, 1982. — 142 с.
84.	СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР- — М.:
ЦИТП Госстроя СССР, 1987- - 96 с-

85.	Справочник по динамике сооружений / Под ред- Б-Г- Коренева,
И.М. Рабиновича. — М.: Стройиздат, 1972. — С 322—336.

86.	Стандарт СЭВ СТ.1000-78. Противопожарные нормы проекти-
рования: Матод испытания строительных конструкций иа огнестой-
кость. — София, 1978. — 11 с.

87.	Стороженко Л.И. Трубобетонные конструкции. - Киев: Буда-
вельник, 1978. - 79 с.

88.	Строев А-А- Монтаж конструкций покрытия стадиона спорт-
комплекса ”Олимпийский” // Большепролетные металлические покры-
тия олимпийских сооружений. — М-: Стройиздат, 1982. - С. 73—89.

89.	Тамплон Ф.Ф. Металлические ограждающие конструкции. -
Свердловск: УЛИ, 1976- — 154 с.

90,	Технологическая рекомендация ТР163-61-75 ’’Холодная точеч-
ная сварка-клепка Тонколистовой обшивки с каркасом в больше-
пролетных блочных конструкциях”. - М.: ВИЛС, 1975. - 7 с.

91.	Технологическая рекомендация ТР189-63-79’’Аргоно-дуговая свар-
ка тонколистовой обшивки большепролетных блоков покрытия”. —
М.: ВИЛС 1979. - 11 с.

92.	Трофимов В.И. Большепролетные пространственные покрытия
из тонколистового алюминия. — М.: Стройиздат, 1975- — 166 с.

93.	Трофимов В.И., Фаиталов А.М., Курносов В.П. и др.-Мембранно-
каркасные надшахтные сооружения цветной металлургии башенного
типа // Промышленное строительство. - 1985. №9. - С 9-11.

94.	Трофимов В.И., Микулин В.Б., Прицкер А.Я. и др. Мембранные
конструкции зданий и сооружений. - Киев: Будивельник. 1986. —
178 с.

95.	Трофимов В.И,, Микулин В.Б., Илленко К.Н- и др. Мембранная
кровля демонстрационного зала в г. Фрунзе // Монтажные и специальные
работы в строительстве. - 1975- - № 2. - С 12-15-

96.	Трофимов В.И., Давыдов Е.Ю., ЖИгадло М-В, и др. Мембранные
покрытия в форме гиперболического параболоида // Промышленное
строительство. - 1979. - № 12. - С 8-10.

97-	Трофимов В.И., Еремеев П.Г., Липницкий М.Е., Ленский В.В.
Мембранное покрытие гаража диаметром 200 м в г. Усть-Илимское //
Пространственные конструкции в Красноярском крае: Мужвузовский
сборник. - Красноярск, 1983- - С 54-58.

98.	Трофимов В.И., Еремеев П.Г., Давыдов Е.ЕО. Мембранные (тон-
колистовые) висячие покрытая. — М.: ВНИИИС, 1981. — Вып. 1. —
66 с.

99.	Трофимов В.ИМ Киселев Б.Е., Кацнельсон Л.Б. и др. Ограждаю-
щие конструкции мембранно-каркасных надшахтных сооружений цвет-
ной металлургии с применением тонколистового рулонированного ме-
талла // Металлические ограждающие конструкции промышленных
зданий. - Свердловск, 1983. - С 9-11.

100.	Трофимов В.И, Ограждения сооружений из растянутых алюми-
ниевых поверхностей. - М.: Стройиздат, 1975. - 159 с.

101.	Трофимов В.И. О дальнейшем развитии большепролетных ме-
таллических конструкций // Строительная механика и расчет сооруже-
ний. - 1980. - № 4. - С 59-64.

102.	Трофимов В.И., Давыдов Е.Ю., Нестеренко Н.Л. Расчет стальных
гиперболических панелей иа пролет // Строительная механика и расчет
сооружений. - 1985. - №5. - С 7-11.

103.	Трофимов В.И. Седловидное покрытие из рулонируемого алю-
миния // Строительные алюминиевые конструкции-. ЦНИИСК им.
В.А. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1976. - Вып. 3. - С. 14—17-

104.	Трофимов В.И., Давыдов Е.Ю. Тонколистовые металлические
оболочки в строительстве // Строительство и архитектура Белоруссии. —
105.	Трофимов В.И. Эффективные виды пространственных алюми-
ниевых конструкций и результаты их исследований // Пространственные
конструкции зданий и сооружений. - М.: Сгройиздат, 1972. - Вып. 1. -
С 145-152.

106.	Трофимович В.В., Пермяков В.А. Оптимальное проектирова-
ние металлических конструкций. - Киев: Будивельник, 1981. - 136 с.

107.	Трофимович В.В., Иваненко П.А. Экспериментальное исследова-
ние напряженно-деформированного состояния модели мембранно-ван-
тового покрытия // Изв. вузов. Строительство и архитектура. — 1983. —
№5. -С 8-12.

108.	Филиппов М.Д. Выбор рациональных параметров мембранной
цилиндрической оболочки иа прямоугольном плане // Сборник ВНИИИС
Госстроя СССР. - Сер. 8: Строительные конструкции. — М.» 1984. —
Вып. 10. - С 12-16.

109.	Химмельблау Д.М. Прикладное нелинейное программирова-
ние. - М-: Мир, 1975- - 534 с.

110.	Яковлев А.И., Цжпко Н.П., Савкии Н.П- Огнестойкость покрытия
с применением металлических мембран // Сборник трудов института. —
М.: ВНИИПО МВД СССР, 1978. - Вып. 6- - С 91 -94.

111.	Seide Р. Large deflections of rectangular membranes under uniform
pressure // hit. J.. Non-Linear Mechanics. — 1977. — Vol. 12. — C. 397-407.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ

Блоки покрытий с мембранными обшивками большепролетные 267
Конструирование 11

защиты противокоррозионной 31

конструкции пролетной 11

кровли (тепло- и гцдроизолаимн) контура опорного 23

Кровли мембранные 293

Материалы 9

изготовление конструкция 9

Мембранные покрытия 170,180, 250

двухпоясные 250, 260

первоначально плоские на круглом к овальном планах 170

провисающие на плоском прямоугольном контуре 180

Монтаж мембранных конструкций 41

Оболочки 52,82,114,153.214

висячие положительной гауссовой кривизны на круглом и овальном
планах 52

ленгожые 294

мембранные нулевой гауссовой кривизны (цилиндрические) 82

мембранные отрицательной гауссовой кривизны 114

шатровые на круглом плане 153

Ограждающие конструкции зданий и сооружений лентошые 312

Потолкн подвесные 321

Расчет 47

конструкций 47

и проектирование покрытий на воздействия 357

ветровые 357

динамические 383

огневые 395

сейсмические 371

технико-экономический 397

Своды тонколистовые складчатые 299

из набора пирамид 308

полигональные 305

Системы покрытий мембранно-панельные 327

Специальные сооружения 340

башни водонапорные 354

градирни 351

ПРГС 355

створки ангарных ворот 351

устройства экранирующие 354
СОДЕРЖАНИЕ

ЧАСТЬ 1

Предисловие........	..................... 3

1.	Общие сведения..........................................	6

2.	Материалы, основные положения по изготовлению конструкций . 9

3.	Основные рекомендации по конструированию.............11

4.	Основные положения по монтажу......................... „41

5.	Основные положения расчета конструкций...............47

6.	Висячие оболочки положительной гауссовой кривизны на круг-
лом и овальном планах,..................................52

7.	Мембранные оболочки нулевом гауссовой кривизны (цилиндри-
ческие) ..........................................      82

8.	Мембранные оболочки отрицательной гауссовой кривизны..114

9-	Шатровые оболочки на круглом плане..................153

10.	Первоначально плоские мембранное покрытия на круглом чи
овальном планах....................................    170

11.	Провисающие мембранные покрытия на плоском прямоуголь-
ном контуре, в том числе для реконструируемых объектов...180

12.	Ленточные оболочки.................................214

ЧАСТЬ 2

13.	Двухпоясные мембранные покрытия.....................  250

14.	Большепролетные блоки покрытий с мембранными обшивка-
ми, мембранные кровли и подвесные потолки ..............  267

15.	Тонколистовые складчатые своды.....................  299

16.	Ленточные ограждающие конструкции здании и сооружений . . .312

17.	Мембранио-панельные системы покрытий индустриального изго-
товления .............-.................................  327

18.	Специальные сооружения с применением мембран.......  340

19-	Особенности расчета и проектирования мембранных покрытий
на ветровые, сейсмические, вибрационные и огневые воздействия . 357

20.	Методика технико-эконОмических расчетов и оценка экономи-
ческой эффективности мембранных покрытий, рекомендации по
оптимальному проектированию.............................  397

Приложение 1. Определение снеговой нагрузки для мембранных
покрытий некоторых типов................................  424

Приложение 2. Аналитические методы расчета мембранных конст-
рукций.......................-............................428

Список литературы.................-.......................440

Тематический указатель................................... 446