Оболочки с одинаковым направлением одной и другой кривизны. (Двоякой положительной)

Купола. Купол в основании, которого круг, имеет поверхность, образованную вращением кривой линии (арки) вокруг центральной вертикальной оси. В зависимости от образующей кривой купола могут иметь сферическую форму, параболическую, стрельчатую и эллиптическую. Усилия в них распределяются равномерно,* и материал используется наиболее эффективно. Выпуклая форма купольных покрытий обеспечивает возможность применения простой системы отвода атмосферных вод. Эти качества куполов послужили причи­ной их широкого применения для большепролетных покрытий общес­твенных зданий. Вместе с тем купольные покрытия увеличивают строительный объём помещений, особенно при большой стреле подъ­ема. Купола неблагоприятны в акустическом отношении, т.к. фор­ма покрытия способствует фокусированию звуковой энергии. Для возведения куполов необходимо применение лесов, подмостей и др. специальных устройств. Современные купольные покрытия осущест­вляются из железобетона, армоцемента, металла и дерева и м.б. решены в сплошных и стержневых конструкциях.

Распор от купола, как правило, воспринимается нижним опорным кольцом, работающим на растяжение, выполняемым из железобетона или металла. В верхней части куполов может устраивать­ся отверстие для световых и аэрационных фонарей. Это отверстие обрамляется верхним опорным кольцом, испытывающим сжимающие усилия.

Современные купола по своим конструктивным формам могут
быть подразделены: на гладкие, ребристые, ребристо-кольцевые, сетчатые, волнистые, складчатые и геодезические. (рис. 10.1,а-е).
Гладкие купола (см. рис. 10.1, а) имеют гладкие внутреннюю и внешнюю поверхности и осуществляют как правило из ж.б. монолитных конструкций. В нижней части ж.б. куполов оболочка утолщается и соединяется с опорным кольцом.

Ребристые купола (см. рис. 10.1, б) образуются при помощи полуарок прямоугольного сечения или сегментных форм (рёбер), по которым укладывается ограждающая конструкция. Рёбра опираются на нижнее растянутое кольцо и верхнее сжатое опорное кольцо, на котором м.б. размещен световой или аэрационный фонарь. Между ребрами устанавливаются прогоны и связевые элементы, обеспечивающие пространственную жёсткость ребристого купола.

Усилия в куполе действуют в меридиональном и широтном нап­равлениях. По меридиану возникают сжимающие напряжения, по ши­ротам, начиная с вершины до известного предела, возникают сжи­мающие напряжения, переходящие постепенно в растягивающие, кото­рые достигают своего максимума у нижнего края купола.

Ребристо-кольцевые купола (см. рис. 10.1, в), помимо меридиальных рёбер имеют соединённые с ними горизонтальные кольца, придающие конструкции пространственную жёсткость и восп­ринимающие усилия распора. Рёбра и кольца образуют простран­ственный каркас купола, в связи с чем ограждающая конструкция м.б. очень легкая и работать совместно с каркасом, если конструкции куполов из железобетона и дерева, или быть только ограждением, что характерно для металлических ребристо-кольцевых куполов. В ребристых и ребристо-кольцевых куполах возможно применение светопрозрачных ограждений между ребрами и кольцами в виде остекления, стекложелезобетонных конструкций и т.п.

В нашей стране получили применение сборные ребристо-коль­цевые купола из ж.б. ребристых панелей, ребра которых образу­ют меридиальные рёбра и кольца купола. Разрезка на сборные элементы производится по кольцевым и меридиональным линиям. Возведение сборных куполов осуществляется индустриальными методами с использованием инвентарных лесов и подмостей или системой.специальных оттяжек, без лесов. В качестве примера применения покрытия такой формы можно привести сборный ребристо-кольцевой купол здания цирка в Киеве. Он имеет пролет 42,8 м, стрелу подъёма 7,72 м.

Сетчатые купола (см. рис. 10.1, г) представляют собой системы стержней (прямолинейных или изогнутых) с узловыми соединениями, вписанными в сферическую поверхность. В качестве стержней используются стальные и алюминиевые трубы. Сетчатая конструкция обеспечивает единство пространственной работы системы, позволяет снизить вес покрытия и эффективно использовать светопрозрачные ограждения. Наибольшую сложность представляет конструкция узловых соединений, где сходится в одной точке 6-8 стержней и более. В этой связи разработаны специальные конструкции узловых креплений, позволяющие достаточно просто монтировать и надежно скреплять стержни, сходящиеся в узле с разных направлений*.

Соединение стержней может производиться с помощью сталь­ных элементов с просверленными отверстиями. В торцы трубчатых элементов закладываются болты, заключенные в шестигранные муфты. Путем вращения муфты болт ввертывается в отверстие шарового элемента.

Геодезический купол (или многогранный) представляет собой многогранник, по форме близкий к сферической поверхности (рис.7,д), грани которого треугольные, ромбические или многоугольные элементы. Конструктивное решение этих куполов аналогично сетчатым куполам. Благодаря лёгкости, транспортабельности, простоте монтажа (без лесов) такие конструкции получили большое распространение в практике строительства выставочных павильонов и других -большепролетных сооружений.

Волнистые (и складчатые) купола (см. рис. 10. 1,е) имеют поверхность, состоящую из оболочек двоякой кривизны или складок, сходящихся к полюсу купола. Придание поверхности купола складчатого или волнистого очертания увеличивает его поверхность, усложняет устройство утепления кровли, а также выполнения опалубки или изготовления сборных элементов. Пространственная жёсткость таких покрытий обеспечивается ребрами, образующимися по линиям пересечений оболочек от опор до полюса купола. В качестве примера такой конструкции купола можно привести покрытие нового цирка в Москве выполненного в виде стального складчатого купола с нижним опорным кольцом диаметром 65 и верхним 8,5 м.

Оболочки с поверхностью переноса и сферические парусные оболочки.

Оболочки с поверхностью переноса применяют при покрытии прямоугольных или многоугольных в плане помещений. Опираются, такие оболочки на диафрагмы по всем сторонам многоугольника.

Поверхность тонкостенной оболочки переноса (оболочки двоякой положительной гауссовой кривизны - бочарный свод) образуется путем перемещения кривой кругового, параболического или эллиптического очертания по другой кривой, при условии, что обе кривые вогнуты к верху и находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 10.1,ж).

Сферические парусные оболочки (парусный свод) образуются в том случае, когда сферическая поверхность ограничивается вертикальными плоскостями, построенными на сторонах квадрата. Диафрагмы жесткости в этом случае одинаковы для всех 4 сторон (рис. 10.1, и).

Оболочки, имеющие отношение стрелы подъема к пролету 1/1-1/4, называются вспарушенными, а 1/5-1/6 - пологие. Эти оболочки, широко используются в зальных помещениях прямоугольной формы в плане общественных зданиях (крытые рынки, выставки, и др.). Как правило, оболочки выполняются в сборных конструкциях (рис. 10.1, к, л).

При разрезке оболочек на сборные элементы большое значение имеет сохранение плавного очертания поверхности, т.к. перело­мы в местах стыков сборных элементов значительно ухудшают ста­тическую работу. Крупные сборные элементы (3x6; 3x12 м) изго­товляются криволинейного очертания по образующей кривой (см.рис. 10.1,к).

В большепролетных покрытиях общественных зданий (крытые рынки, выставки и др.), где переломы в стыках менее значительны, применяются оболочки двоякой кривизны из плоских ребристых панелей (см.рис.10.1.л) размером 3x3 или 4x4 м.

Распор воспринимается контурными преднапряжёнными балками арочного очертания или контурными диафрагмами, опирающимися на колон­ны. Как показывают расчёты и опыт, сборные оболочки двоякой кри­визны по сравнению с плоскими системами в покрытиях пролетов 30-36 м позволяют значительно снизить расход бетона (25-30 %), стали (15-20 %), а также общую стоимость строительства. При увеличении пролетов эти преимущества сводов-оболочек двоякой кривизны возрастают, но вместе с тем возрастают трудоемкость и стоимость монтажа.

Примером сферической оболочки может служить вспарушенная оболочка покрытия выставочного павильона в Ереване. Павильон имеет квадратную форму в плане со сторонами 45x45 м и стре­лой подъема свода 15 м.

Поиск по сайту: