Состояние вопроса.

Страница 15

Верхнее кольцо воспринимает сжимающие усилия. При несимметричных нагрузках в нем возникают также изгибающие и крутящие моменты. Диаметр верхнего кольца определяется размещением узлов крепления полуарок. Эти узлы конструируются жесткими. Нижнее кольцо выполняется в виде многоугольника, число сторон которого соответствует числу ребер. В случае круглой формы кольца следует учитывать возникновение местных изгибающих моментов.

Ребра могут иметь как сплошное, так и сквозное сечение. Сплошные ребра тяжелее, но проще в изготовлении, особенно при использовании прокатных профилей. Нагрузка от кровли передается на ребра через прогоны, которые опираются на верхний пояс ребер.

Для обеспечения пространственной жесткости каркаса по меньшей мере в двух секторах необходимо установить связи по наружным поясам ребер. Система связей и прогонов должна обеспечивать устойчивость ребер из их плоскости.

Отношение высоты купола к диаметру определяется архитектурно-омпозиционными требованиями. Практика проектирования показывает, что при отношениях от 1/4 до 1/7 показатели массы конструкции изменяются незначительно.

Очертание ребер купола из конструктивных соображений принимается круговым. Однако часто центр окружности смещают с центральной оси. В этом лучае форма купола становится не сферической, а тороидальной - стрельчатой. Для большепролетных куполов используют также эллиптическое очертание ребер.

Примерами ребристых куполов являются, например, крытый стадион в СанПаулу (Бразилия, 1958 г.) диаметром 80 м со сквозными полуарками; раздвижной купол общественного центра в Питтсбурге (США, 1961 г.) диаметром 125 м и др Купол павильона машиностроения ВДНХ диаметром 42 м и высотой 32 м имеет стрельчатую форму и состоит из 24 сквозных ребер-полуарок с высотой сечения 890 мм. Пояса полуарок выполнены из прокатных швеллеров, а решетка — из спаренных уголков. Вся поверхность купола светопрозрачна. Трапециевидные панели остекления крепятся к кольцевым прогонам, которые с шагом 1,45 м опираются на узлы наружного пояса.

Прогоны ребристых куполов работают только на изгиб, как вспомогательные балки, воспринимающие нагрузку от кровли и передающие ее на ребра. Если прогоны объединить в кольца и включить в пространственную схему каркаса, заставив воспринимать не только изгибающие, но и продольные усилия, то получим схему ребристо-кольцевого купола (рисунок 1.18, б).

Ребристо-кольцевые купола являются более рациональной конструктивной схемой. Кольца существенно уменьшают изгибающие моменты в меридиональных ребрах, особенно при осесимметричных нагрузках, обеспечивают большую пространственную жесткость. Вместе с тем усложняется узел соединения кольцевых и меридиональных элементов, поскольку для центрации усилий элементы должны быть расположены в одном уровне. При проектировании ребристо-кольцевых куполов необходимо учитывать последовательность выполнения монтажных работ и соответствующее изменение расчетных схем. Способ монтажа может оказать существенное влияние и на конструктивное решение ребер. Если предполагается осуществлять сборку конструкции пространственными блоками полной строительной готовности, ребра необходимо проектировать спаренными.

Примерами ребристо-кольцевых куполов являются: Колизей в г. Шарлотта (США, 1956 г.) диаметром 100 м и высотой 16,4 м, с 48 ребрами и восемью кольцами; дворец спорта в Болонье (Италия, 1957 г.), имеющий в плане форму эллипса 69x62 м. Несколько ребристо-кольцевых куполов было построено в СССР. Среди них: купол над зданием склада сушеного концентрата Лисаковского горно-обогатительного комбината диаметром 23,7 м и высотой 4,3 м с 12 ребрами из прокатного двутавра №30; купольное покрытие корпуса сгущения Карагайлинского горнообгатительного комбината диаметром 56,6 м и высотой 10 м. 28 ребер, верхнее и нижнее кольца запроектированы из сварных двутавров [6].

Ребристые и ребристо-кольцевые купола, по существу, являются пространственными рамами. Наряду с продольными усилиями в их элементах возникают значительные изгибающие моменты.

Купольные системы, каркас которых образует пространственную стержневую систему с треугольными ячейками, называются сетчатыми куполами.

Для относительно пологих покрытий используются схемы, обладающие осевой симметрией. Все они состоят из определенного числа одинаковых зеркально симметричных секторов. Форма поверхности вращения может быть любой, однако наиболее часто используется сферическая.

Основными схемами построения являются: ребристо-кольцевая со связями в каждой ячейке (купол Шведлера); звездчатая (купол Фёппля); схема Чивитта; схема "ромб".