6.1 Конструктивные схемы купольных покрытий

Купола представляют собой конструкцию с криволинейным или многоугольным планом и имеют криволинейное очертание в вертикальной плоскости.

По конструкционным схемам они подразделяются на: купола-оболочки; ребристые купола; ребристо-кольцевые; ребристо-кольцевые с решетчатыми связями; сетчатые купола.

Купола-оболочки – имеют поверхность, образованную вращением плоской кривой вокруг вертикальной оси сооружения. Элементами такого купола является ассиметричная напряженная оболочка вращения и растянутое опорное кольцо.

Проектируются купола преимущественно из монолитного армированного бетона и стального проката для сетчатых покрытий.

Монолитные купола являются преимущественно гладкими. Толщину стенок гладких куполов рекомендуется принимать равной от 1/1000 до 1/600 радиуса кривизны оболочки в вершине.

В зоне примыкания оболочки к опорному контуру ее толщину обычно увеличивают для восприятия краевого эффекта и кольцевых усилий с установкой в этих зонах дополнительной арматуры. При необходимости устраивается фонарное кольцо. Оболочка купола может быть образована также волнистыми и складчатыми элементами.

Конструктивная схема монолитного купольного покрытия приведена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1. Конструктивная схема монолитного купола: 1-опорный

контур; 2-монолитная оболочка; 3-арматурные каркасы контура и оболочки;

Rвн – радиус вершины купола;-толщина монолитной оболочки

Ребристый купол (см. рис. 6.2) состоит из отдельных плоских ребер, которые устанавливаются в радиальном направлении купола. Ребра соединены в вершине купола опорным кольцом, а внизу они опираются на опору в виде преднапряженной конструкции опорного контура. Элементами купола являются нижнее опорное кольцо, собственно ребра и верхнее кольцо. Ребристые вспарушенные купола являются распорной системой, в которой распор может восприниматься фундаментами, стенами, или опорным кольцом.

Ребристые купола проектируются из сборного железобетона, металла, и древесины. В первом случае по каркасу из ребер могут укладывать тонкостенные железобетонные плиты криволинейного и плоского очертания. Во втором случае – ребристые блоки формируются из пространственных решетчатых конструкций – сегментов с покрытием по верхним поясам «решетки» прокатного листа б=3-4 мм.

Ребристо-кольцевой купол – состоит из плоских радиальных плит, которые соединяются в кольцевом направлении прогонами, совместно образующими жесткую пространственную систему.

Рисунок 6.2. Конструктивная схема ребристого купола: 1- опорный контур; 2 - верхнее опорное кольцо; 3 - ребра купольной оболочки; 4 - сборные элементы купола.

В этом случае прогоны не только работают на местный изгиб от веса кровли, но воспринимают усилия от общей нагрузки, передаваемой куполу. Последний превращается в купол-оболочку при условии, если конструктивными приемами обеспечивается совместная работа плит с ребрами.

Конструктивная схема ребристо-кольцевого купола приведена на рис. 6.3.

Ребристо-кольцевые купола с решетчатыми связями – представляют собой многогранники, вписанные в поверхность вращения оболочки. Купол состоит из радиальных ребер и колец, между которыми располагаются раскосы. Наличие последних уменьшает усилия в ребрах и кольцах. Распор купола воспринимается растянутым опорным кольцом. Вверху радиальные ребра соединяются верхним кольцом, служащим одновременно для устройства светового фонаря.

Схема ребристо-кольцевого купола со связями приведена на рис. 6.4.

Ребристо-кольцевые и ребристо-кольцевые со связями, выполняются, как правило, металлическими.

Сетчатые купола (см.фрагменты рис. 6.4). Такие купола представляют собой многоугольники, вписанные в сферическую или другую криволинейную поверхность вращения и состоящие из одного слоя конструктивных элементов.

Такие купола проектируются в основном металлическими, но могут выполняться также из дерева или железобетона. Ребра сетчатых куполов могут

Рисунок 6.3. Конструктивная схема ребристо-кольцевого купола:

1- опорный контур; 2- верхнее опорное кольцо; 3- меридиальные ребра жесткости; 4- кольцевые ребра жесткости; 5- сборный элемент купольной оболочки.

располагаться по геодезическим линиям на поверхности или образовывать системы правильных многоугольников, соединяемых в пространственную систему в виде выпуклых многогранников, вписанных в сферическую поверхность. Размеры высоты сечений меридиональных ребер ребристых и ребристо-кольцевых куполов назначаются из соотношения 1/60-1/120 диаметра купола. Опорное кольцо купола в случае опирания его на уровне земли устраивается железобетонными, совмещенными с фундаментом.

Купола, не являющиеся поверхностями вращения, могут быть скомпонованы в результате использования оболочек, двоякой кривизны, пересекающихся в меридиональных плоскостях, образуя углы перелома поверхности. Такие конструкции называют составными полигональными оболочками или многоугольными куполами. Форма таких куполов приведена на рисунке 6.5.