20. Пространственные криволинейные покрытия (понятия – свод, оболочка; оболочки одинарной, двоякой кривизны; гипары).

В зависимости от формы образующей кривол. Своды м.б. цилиндрические, параболические, элептические и стрельчатые.

Свод как несущая криволинейная пространственная конструкция работает под нагрузкой преимущественно на сжатие, а в местах опирания создает распор(горизонт. Составляющую опорной реакции).

Применяют материалы работающие на сжатие.

При увеличении ширины арки в направлении, перпендикулярном ее пролету, об­разуется конструкция пространственной формы, называемая цилиндрическим сводом, В этой конструкции арочная кривая служит направляющей, а горизонтальная прямая - образующей поверхности свода. Поверхность цилиндрического свода относится к чис­лу линейчатых поверхностей, т.е. поверхностей, образованных перемещением по на­правляющим одной или группы прямых линий. Линейчатые криволинейные поверхно­сти наиболее широко применяются в строительстве, так как наличие прямолинейных образующих облегчает возведение конструкций, устройство опалубки и пр.

 На базе пересечения двух цилиндриче­ских сводов с одинаковой стрелой подъема построен крестовый свод, состоящий из че­тырех фрагментов цилиндрической поверхности — распалубок и опертый на четыре точ­ки; при компоновке конструкции из четырех других фрагментов пересекающихся сводов -лотков образуется сомкнутый свод, опертый по контуру; при срезе вершины сомкну­того свода горизонтальной плоскостью образуется зеркальный свод и т.п. Все перечис­ленные модификации в отличие от цилиндрического свода являются пространственны­ми конструкциями не только по геометрической форме, но и по статической работе.

В современной строительной практике сводчатые конструкции выполняются преимущественно из железобетона, а арочные - из дерева, стали или железобетона.

Оболочки представляют собой тонкостенные жесткие конструкции с криволи­нейной поверхностью. Толщина оболочек весьма мала по сравнению с другими ее раз­мерами, Тонкостенность конструкции исключает возможность работы оболочки на по­перечный изгиб и обеспечивает ее работу на осевые усилия. Геометрические и статиче­ские свойства оболочек зависят от их кривизны и ее непрерывности. Геометрию поверх­ности оболочек характеризует их кривизна относительно двух взаимно перпендикуляр­ных плоскостей, пересекающих оболочку по нормали к ней. В общем случае поверхно­сти оболочек имеют кривизну в двух направлениях. Такие конструкции называют обо­лочками двоякой кривизны. Полной характеристикой кривизны поверхностей является гауссовая кривизна К — величина, обратная произведению радиусов кривых, образуе­мых пересечением оболочки двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходя­щими через нормаль к ее поверхности;

Знак кривизны зависит от расположения центров радиусов кривизны по отноше­нию к поверхности. При расположении центров по одну ее сторону К имеет положи­тельное значение, по обе стороны - отрицательное (рис. 5,6). К поверхностям положи­тельной гауссовой кривизны относятся все купольные оболочки (сфероид или эллипсо­ид вращения и т.п.), оболочки переноса, бочарные своды и т.п. характерным примером поверхности отрицательной кривизны является гиперболический параболоид, форми­руемый перемещением параболы с ветвями вверх по параболе с ветвями вниз (рис. 5.7).

Если поверхность оболочки в одном из направлений имеет конечную величину кривизны, а в перпендикулярном ему - нулевую, то ее называют поверхностью нулевой кривизны (цилиндрическая и коническая поверхности). Такие поверхности относятся к линейчатым, имеющим прямолинейную образующую.

Оболочки являются пространственными конструкциями как по форме, так и по существу статической работы, Их большая по сравнению с плоскостными конструкци­ями несущая способность определяется не дополнительным расходом материалов, а только изменением формы конструкции, способствующей повышению ее жесткости.