3.4 Розрахунок похилих оболонок подвійної кривизни з більш
складними умовами на контурі
3.4.5 Приклад розрахунку похилої оболонки, шарнірно обпертої по всьому контуру
Розрахувати прямокутну в плані похилу залізобетонну оболонку, яка стоїть окремо, з шарнірним обпиранням по всьому контуру (рис. 3.4.4). Навантаження приймається рівномірно розподілене.
Розрахункова схема суцільної оболонки має такі параметри:

Коефіцієнт Пуассона береться рівним 0,167.
Задана розрахункова схема при вказаному вище навантаженні має дві осі симетрії, тому достатньо розглянути зусилля і прогини в одній чверті оболонки (рис. 3.4.4).
Для одержання розрахункових перерізів кожна сторона чверті оболонки, що розглядається, розбивається на 20 рівних частин. Таким чином, одержуємо 103 розрахункових точки, в яких необхідно визначити зусилля N1, N2, S, M1, M2, Mk, Q1, Q2 і прогин w. Для діагонального напряму необхідно визначити головне розтягуюче та головне стискальне зусилля – Nmax та Nmin і кут нахилу головних зусиль - α.
; .
Рисунок 3.4.4 – Розрахункова схема оболонки
Згідно із вихідними даними розраховуються радіуси головних кривизн
та погонний момент інерції оболонки:
.
Алгоритм та програма розрахунку оболонки базуються на використанні подвійних тригонометричних рядів (3.3.15) [19, 22, 35, 33]. Для рівномірно розподіленого навантаження в цих рядах потрібно утримувати лише члени з непарними індексами. В програмі, складеній алгоритмічною мовою “С++”, враховуються значення m=1, 3, 5,…, 29; n=1, 3, 5,…, 29.
Результати розрахунку подано в табл. 3.4.3, 3.4.4 та на рис. 3.4.5 – 3.4.8.
Таблиця 3.4.3-Розрахунок шарнірно обпертої оболонки додатної гаусової кривизни
No
точ |
Координати |
В Н У Т Р І Ш Н І З У С И Л Л Я |
x
(м) |
y
(м) |
N1
(кН/м) |
N2
(кН/м) |
S
(кН/м) |
M1
(кН*м/м) |
M2
(кН*м/м) |
Mk
(кН*м/м) |
Q1
(кН/м) |
Q2
(кН/м) |
W
(см) |
1 |
0,00 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-449,26 |
0,00 |
0,00 |
2,08 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
2 |
0,6 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-438,10 |
0,00 |
0,00 |
1,76 |
0,00 |
2,02 |
0,00 |
3 |
1,20 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-408,66 |
0,00 |
0,00 |
1,13 |
0,00 |
2,67 |
0,00 |
4 |
1,8 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-369,02 |
0,00 |
0,00 |
0,60 |
0,00 |
2,64 |
0,00 |
5 |
2,40 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-325,99 |
0,00 |
0,00 |
0,21 |
0,00 |
2,50 |
0,00 |
6 |
3 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-284,24 |
0,00 |
0,00 |
-0,04 |
0,00 |
2,22 |
0,00 |
7 |
3,60 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-246,36 |
0,00 |
0,00 |
-0,15 |
0,00 |
2,02 |
0,00 |
8 |
4,2 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-213,26 |
0,00 |
0,00 |
-0,19 |
0,00 |
1,90 |
0,00 |
9 |
4,80 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-184,93 |
0,00 |
0,00 |
-0,19 |
0,00 |
1,78 |
0,00 |
10 |
5,4 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-160,76 |
0,00 |
0,00 |
-0,15 |
0,00 |
1,76 |
0,00 |
11 |
6,00 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-139,94 |
0,00 |
0,00 |
-0,12 |
0,00 |
1,73 |
0,00 |
12 |
6,6 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-121,70 |
0,00 |
0,00 |
-0,19 |
0,00 |
1,72 |
0,00 |
13 |
7,20 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-105,33 |
0,00 |
0,00 |
-0,06 |
0,00 |
1,75 |
0,00 |
14 |
7,8 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-90,30 |
0,00 |
0,00 |
-0,04 |
0,00 |
1,74 |
0,00 |
15 |
8,40 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-79,21 |
0,00 |
0,00 |
-0,02 |
0,00 |
1,76 |
0,00 |
16 |
9 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-62,76 |
0,00 |
0,00 |
-0,02 |
0,00 |
1,78 |
0,00 |
17 |
9,60 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-49,76 |
0,00 |
0,00 |
-0,01 |
0,00 |
1,76 |
0,00 |
18 |
10,2 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-37,09 |
0,00 |
0,00 |
-0,01 |
0,00 |
1,78 |
0,00 |
19 |
10,80 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-24,61 |
0,00 |
0,00 |
-0,01 |
0,00 |
1,78 |
0,00 |
20 |
11,4 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-12,28 |
0,00 |
0,00 |
-0,00 |
0,00 |
1,77 |
0,00 |
21 |
12,00 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
1,79 |
0,00 |
22 |
0,00 |
21,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
3,62 |
0,00 |
0,00 |
23 |
0,6 |
21,00 |
-5,22 |
-116,95 |
-0,00 |
1,82 |
0,32 |
0,00 |
2,06 |
0,00 |
0,33 |
24 |
1,20 |
21,00 |
-10,36 |
-211,39 |
-0,00 |
2,36 |
0,42 |
0,00 |
-0,01 |
0,00 |
0,60 |
25 |
1,8 |
21,00 |
-15,38 |
-275,49 |
-0,00 |
2,13 |
0,39 |
0,00 |
-0,60 |
0,00 |
0,75 |
26 |
2,40 |
21,00 |
-20,28 |
-311,75 |
-0,00 |
1,68 |
0,31 |
0,00 |
-0,91 |
0,00 |
0,88 |
27 |
3 |
21,00 |
-25,03 |
-326,11 |
-0,00 |
1,09 |
0,22 |
0,00 |
-0,94 |
0,00 |
0,93 |
28 |
3,60 |
21,00 |
-29,61 |
-326,00 |
-0,00 |
0,62 |
0,14 |
0,00 |
-0,63 |
0,00 |
0,93 |
29 |
4,2 |
21,00 |
-33,99 |
-317,62 |
-0,00 |
0,28 |
0,08 |
0,00 |
-0,51 |
0,00 |
0,91 |
30 |
4,80 |
21,00 |
-38,14 |
-305,50 |
-0,00 |
0,04 |
0,04 |
0,00 |
-0,28 |
0,00 |
0,88 |
31 |
5,4 |
21,00 |
-42,04 |
-292,84 |
-0,00 |
-0,07 |
0,02 |
0,00 |
-0,10 |
0,00 |
0,84 |
32 |
6,00 |
21,00 |
-45,67 |
-281,14 |
-0,00 |
-0,12 |
0,02 |
0,00 |
-0,08 |
0,00 |
0,81 |
33 |
6,6 |
21,00 |
-49,01 |
-271,17 |
-0,00 |
-0,14 |
0,01 |
0,00 |
0,04 |
0,00 |
0,79 |
34 |
7,20 |
21,00 |
-52,04 |
-263,12 |
-0,00 |
-0,11 |
0,02 |
0,00 |
0,04 |
0,00 |
0,76 |
35 |
7,8 |
21,00 |
-54,74 |
-256,70 |
-0,00 |
-0,10 |
0,02 |
0,00 |
0,01 |
0,00 |
0,75 |
36 |
8,40 |
21,00 |
-57,11 |
-251,75 |
-0,00 |
-0,07 |
0,03 |
0,00 |
0,07 |
0,00 |
0,74 |
37 |
9 |
21,00 |
-59,13 |
-247,95 |
-0,00 |
-0,05 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,73 |
38 |
9,60 |
21,00 |
-60,79 |
-245,01 |
-0,00 |
-0,05 |
0,03 |
0,00 |
0,02 |
0,00 |
0,72 |
39 |
10,2 |
21,00 |
-62,09 |
-242,90 |
-0,00 |
-0,03 |
0,03 |
0,00 |
0,03 |
0,00 |
0,71 |
40 |
10,80 |
21,00 |
-63,03 |
-241,41 |
-0,00 |
-0,03 |
0,03 |
0,00 |
-0,03 |
0,00 |
0,71 |
41 |
11,4 |
21,00 |
-63,59 |
-240,52 |
-0,00 |
-0,04 |
0,03 |
0,00 |
0,02 |
0,00 |
0,71 |
42 |
12,00 |
21,00 |
-63,77 |
-240,27 |
-0,00 |
-0,02 |
0,04 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,71 |
43 |
0,00 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-449,26 |
0,00 |
0,00 |
2,08 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
44 |
0,00 |
1,05 |
-0,00 |
-0,00 |
-419,79 |
0,00 |
0,00 |
1,49 |
3,29 |
0,00 |
0,00 |
45 |
0,00 |
2,10 |
-0,00 |
-0,00 |
-357,95 |
0,00 |
0,00 |
0,63 |
3,64 |
0,00 |
0,00 |
46 |
0,00 |
3,15 |
-0,00 |
-0,00 |
-300,05 |
0,00 |
0,00 |
0,34 |
3,40 |
0,00 |
0,00 |
47 |
0,00 |
4,20 |
-0,00 |
-0,00 |
-253,71 |
0,00 |
0,00 |
0,20 |
3,60 |
0,00 |
0,00 |
48 |
0,00 |
5,25 |
-0,00 |
-0,00 |
-217,49 |
0,00 |
0,00 |
0,13 |
3,47 |
0,00 |
0,00 |
49 |
0,00 |
6,30 |
-0,00 |
-0,00 |
-189,08 |
0,00 |
0,00 |
0,13 |
3,53 |
0,00 |
0,00 |
50 |
0,00 |
7,35 |
-0,00 |
-0,00 |
-164,62 |
0,00 |
0,00 |
0,08 |
3,61 |
0,00 |
0,00 |
51 |
0,00 |
8,40 |
-0,00 |
-0,00 |
-143,79 |
0,00 |
0,00 |
0,07 |
3,51 |
0,00 |
0,00 |
52 |
0,00 |
9,45 |
-0,00 |
-0,00 |
-125,57 |
0,00 |
0,00 |
0,07 |
3,61 |
0,00 |
0,00 |
53 |
0,00 |
10,50 |
-0,00 |
-0,00 |
-108,97 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
3,58 |
0,00 |
0,00 |
54 |
0,00 |
11,55 |
-0,00 |
-0,00 |
-94,45 |
0,00 |
0,00 |
0,05 |
3,55 |
0,00 |
0,00 |
55 |
0,00 |
12,60 |
-0,00 |
-0,00 |
-81,07 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
3,62 |
0,00 |
0,00 |
56 |
0,00 |
13,65 |
-0,00 |
-0,00 |
-68,72 |
0,00 |
0,00 |
0,02 |
3,56 |
0,00 |
0,00 |
57 |
0,00 |
14,70 |
-0,00 |
-0,00 |
-57,58 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
3,58 |
0,00 |
0,00 |
58 |
0,00 |
15,75 |
-0,00 |
-0,00 |
-46,79 |
0,00 |
0,00 |
0,01 |
3,61 |
0,00 |
0,00 |
59 |
0,00 |
16,80 |
-0,00 |
-0,00 |
-39,82 |
0,00 |
0,00 |
0,01 |
3,55 |
0,00 |
0,00 |
60 |
0,00 |
17,85 |
-0,00 |
-0,00 |
-27,31 |
0,00 |
0,00 |
0,02 |
3,61 |
0,00 |
0,00 |
61 |
0,00 |
18,90 |
-0,00 |
-0,00 |
-17,88 |
0,00 |
0,00 |
-0,00 |
3,59 |
0,00 |
0,00 |
62 |
0,00 |
19,95 |
-0,00 |
-0,00 |
-9,01 |
0,00 |
0,00 |
0,01 |
3,56 |
0,00 |
0,00 |
63 |
0,00 |
21,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
3,62 |
0,00 |
0,00 |
64 |
12,00 |
0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
-0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
1,79 |
0,00 |
65 |
12,00 |
1,05 |
-130,47 |
-21,42 |
-0,00 |
0,22 |
1,30 |
-0,00 |
0,00 |
0,30 |
0,25 |
66 |
12,00 |
2,10 |
-187,59 |
-42,61 |
-0,00 |
0,13 |
0,75 |
-0,00 |
0,00 |
-0,94 |
0,38 |
67 |
12,00 |
3,15 |
-172,02 |
-63,31 |
-0,00 |
0,01 |
0,08 |
-0,00 |
0,00 |
-0,23 |
0,42 |
68 |
12,00 |
4,20 |
-156,04 |
-83,30 |
-0,00 |
-0,00 |
0,03 |
-0,00 |
0,00 |
-0,04 |
0,44 |
69 |
12,00 |
5,25 |
-139,72 |
-102,41 |
-0,00 |
-0,03 |
-0,07 |
-0,00 |
0,00 |
-0,08 |
0,47 |
70 |
12,00 |
6,30 |
-128,52 |
-120,48 |
-0,00 |
-0,02 |
-0,02 |
-0,00 |
0,00 |
0,13 |
0,47 |
71 |
12,00 |
7,35 |
-119,94 |
-137,38 |
-0,00 |
-0,02 |
0,04 |
-0,00 |
0,00 |
-0,05 |
0,52 |
72 |
12,00 |
8,40 |
-110,74 |
-153,04 |
-0,00 |
-0,03 |
-0,02 |
-0,00 |
0,00 |
-0,01 |
0,55 |
73 |
12,00 |
9,45 |
-103,71 |
-167,39 |
-0,00 |
-0,02 |
0,03 |
-0,00 |
0,00 |
0,05 |
0,58 |
74 |
12,00 |
10,50 |
-96,41 |
-180,42 |
-0,00 |
-0,03 |
0,02 |
-0,00 |
0,00 |
-0,07 |
0,60 |
75 |
12,00 |
11,55 |
-89,63 |
-192,10 |
-0,00 |
-0,03 |
-0,01 |
-0,00 |
0,00 |
0,04 |
0,62 |
76 |
12,00 |
12,60 |
-84,58 |
-202,45 |
-0,00 |
-0,02 |
0,04 |
-0,00 |
0,00 |
-0,00 |
0,64 |
77 |
12,00 |
13,65 |
-79,06 |
-211,48 |
-0,00 |
-0,03 |
-0,00 |
-0,00 |
0,00 |
-0,04 |
0,65 |
78 |
12,00 |
14,70 |
-75,00 |
-219,25 |
-0,00 |
-0,03 |
0,01 |
0,00 |
0,00 |
0,05 |
0,67 |
79 |
12,00 |
15,75 |
-71,69 |
-225,74 |
-0,00 |
-0,02 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
-0,04 |
0,68 |
80 |
12,00 |
16,80 |
-68,27 |
-231,01 |
-0,00 |
-0,03 |
-0,01 |
0,00 |
0,00 |
-0,00 |
0,69 |
81 |
12,00 |
17,85 |
-66,53 |
-235,08 |
-0,00 |
-0,02 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,04 |
0,70 |
82 |
12,00 |
18,90 |
-64,76 |
-237,97 |
-0,00 |
-0,03 |
0,01 |
0,00 |
0,00 |
-0,05 |
0,70 |
83 |
12,00 |
19,95 |
-63,60 |
-239,69 |
-0,00 |
-0,03 |
-0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
0,71 |
84 |
12,00 |
21,00 |
-63,77 |
-240,27 |
-0,00 |
0,02 |
0,04 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,71 |
85 |
0,6 |
1,05 |
-29,83 |
-35,38 |
-410,64 |
1,12 |
0,081 |
1,29 |
1,89 |
0,86 |
0,14 |
86 |
1,20 |
2,10 |
-68,42 |
-104,32 |
-335,88 |
1,90 |
0,96 |
0,44 |
0,09 |
-0,33 |
0,38 |
87 |
1,8 |
3,15 |
-81,45 |
-165,79 |
-269,59 |
1,78 |
0,56 |
0,14 |
-0,60 |
-0,02 |
0,56 |
88 |
2,40 |
4,20 |
-83,12 |
-207,22 |
-219,35 |
1,45 |
0,42 |
0,06 |
-0,92 |
0,01 |
0,68 |
89 |
3 |
5,25 |
-79,23 |
-229,30 |
-181,32 |
0,91 |
0,18 |
0,03 |
-0,94 |
-0,06 |
0,73 |
90 |
3,60 |
6,30 |
-77,48 |
-238,04 |
-151,03 |
0,50 |
0,12 |
0,02 |
-0,62 |
0,14 |
0,75 |
91 |
4,2 |
7,35 |
-77,06 |
-239,04 |
-125,79 |
0,21 |
0,11 |
0,02 |
-0,50 |
-0,04 |
0,75 |
92 |
4,80 |
8,40 |
-75,23 |
-236,44 |
-104,25 |
-0,03 |
-0,00 |
0,01 |
-0,28 |
0,00 |
0,74 |
93 |
5,4 |
9,45 |
-74,77 |
-233,17 |
-85,67 |
-0,11 |
0,03 |
0,01 |
-0,09 |
0,06 |
0,72 |
94 |
6,00 |
10,50 |
-73,24 |
-230,57 |
-69,55 |
-0,15 |
0,00 |
0,01 |
-0,08 |
-0,06 |
0,71 |
95 |
6,6 |
11,55 |
-71,46 |
-229,25 |
-55,53 |
-0,17 |
-0,03 |
0,00 |
0,04 |
0,04 |
0,70 |
96 |
7,20 |
12,60 |
-70,66 |
-229,31 |
-43,38 |
-0,12 |
0,03 |
0,00 |
0,04 |
0,00 |
0,70 |
97 |
7,8 |
13,65 |
-68,72 |
-230,33 |
-32,91 |
-0,12 |
-0,02 |
0,00 |
0,02 |
-0,04 |
0,70 |
98 |
8,40 |
14,70 |
-67,61 |
-232,05 |
-24,01 |
-0,08 |
0,00 |
0,00 |
0,07 |
0,06 |
0,70 |
99 |
9 |
15,75 |
-66,69 |
-234,07 |
-16,58 |
-0,05 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
-0,04 |
0,70 |
100 |
9,60 |
16,80 |
-65,14 |
-236,02 |
-10,56 |
-0,06 |
-0,01 |
0,00 |
0,02 |
-0,00 |
0,70 |
101 |
10,2 |
17,85 |
-64,81 |
-127,80 |
-5,92 |
-0,03 |
0,03 |
0,00 |
0,03 |
0,04 |
0,70 |
102 |
10,80 |
18,90 |
-64,00 |
-239,12 |
-2,63 |
-0,04 |
0,01 |
0,00 |
-0,02 |
-0,05 |
0,71 |
103 |
11,4 |
19,95 |
-63,42 |
-239,95 |
-0,66 |
-0,04 |
-0,00 |
0,00 |
0,21 |
0,03 |
0,71 |
Таблиця 3.4.4 – Обчислення головних зусиль
№ точки |
Координати |
N1
кН/м |
N2
кН/м |
S
кН/м |
Nmax
кН/м |
Nmin
кН/м |
tg α |
α
град |
X |
Y |
1 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
-449,26 |
449,26 |
-449,26 |
-1 |
-45 |
85 |
0,6 |
1,05 |
-29,83 |
-35,38 |
-410,64 |
378,04 |
-443,25 |
-1,0068 |
-45,19 |
86 |
1,20 |
2,10 |
-68,42 |
-104,32 |
-335,88 |
249,99 |
-422,73 |
-1,0549 |
-46,53 |
87 |
1,8 |
3,15 |
-81,45 |
-165,79 |
-269,59 |
149,25 |
-396,49 |
-1,1686 |
-49,45 |
88 |
2,40 |
4,20 |
-83,12 |
-207,22 |
-219,35 |
82,79 |
-373,13 |
-1,3221 |
-52,9 |
89 |
3 |
5,25 |
-79,23 |
-229,30 |
-181,32 |
41,97 |
-350,5 |
-1,4961 |
-56,24 |
90 |
3,60 |
6,30 |
-77,48 |
-238,04 |
-151,03 |
13,28 |
-328,8 |
-1,664 |
-59 |
91 |
4,2 |
7,35 |
-77,06 |
-239,04 |
-125,79 |
-8,44 |
-307,66 |
-1,8332 |
-61,39 |
92 |
4,80 |
8,40 |
-75,23 |
-236,44 |
-104,25 |
-24,06 |
-287,61 |
-2,0372 |
-63,86 |
93 |
5,4 |
9,45 |
-74,77 |
-233,17 |
-85,67 |
-37,3 |
-270,64 |
-2,2863 |
-66,38 |
94 |
6,00 |
10,50 |
-73,24 |
-230,57 |
-69,55 |
-46,9 |
-256,91 |
-2,6408 |
-69,26 |
95 |
6,6 |
11,55 |
-71,46 |
-229,25 |
-55,53 |
-53,88 |
-246,83 |
-3,1582 |
-72,43 |
96 |
7,20 |
12,60 |
-70,66 |
-229,31 |
-43,38 |
-59,57 |
-240,4 |
-3,9128 |
-75,66 |
97 |
7,8 |
13,65 |
-68,72 |
-230,33 |
-32,91 |
-62,28 |
-236,77 |
-5,1065 |
-78,92 |
98 |
8,40 |
14,70 |
-67,61 |
-232,05 |
-24,01 |
-64,18 |
-235,48 |
-6,9918 |
-81,86 |
99 |
9 |
15,75 |
-66,69 |
-234,07 |
-16,58 |
-65,06 |
-235,7 |
-10,1934 |
-84,4 |
100 |
9,60 |
16,80 |
-65,14 |
-236,02 |
-10,56 |
-64,49 |
-236,67 |
-16,2434 |
-86,48 |
101 |
10,2 |
17,85 |
-64,81 |
-127,80 |
-5,92 |
-64,61 |
-238 |
-29,2555 |
-88,04 |
102 |
10,80 |
18,90 |
-64,00 |
-239,12 |
-2,63 |
-63,96 |
-239,16 |
-66,6006 |
-89,14 |
103 |
11,4 |
19,95 |
-63,42 |
-239,95 |
-0,66 |
-63,42 |
-239,95 |
-267,473 |
-89,79 |
42 |
12,00 |
21,00 |
-63,77 |
-240,27 |
0,00 |
-63,77 |
-240,27 |
-∞ |
-90 |
Рисунок 3.4.5 – Зусилля в оболонці вздовж осі Y (на стороні Х=0)
Рисунок 3.4.6 – Зусилля в оболонці вздовж осі Y (на стороні Х=l1/2)
Рисунок 3.4.7 – Зусилля в оболонці вздовж осі Х
Рисунок 3.4.8 – Головні зусилля в оболонці вздовж діагоналі
|