On

Купол из дерева

Posted by admin


Деревянные купола.

Деревянные тонкостенные купола-оболочки проекти­руют диаметром 12—35 м; они, как правило, имеют сфе­рическое очертание. Купол состоит из ме­ридианных ребер (арочек), верхнего и нижнего опорных колец, кольцевого и косого настилов.

Меридианные ребра воспринимают сжимающие уси­лия в оболочке по направлению меридиана и передают их на верхние и нижние опорные кольца. Ребра состоят из нескольких слоев склеенных или сбитых гвоздями до­сок, общей высотой поперечного сечения не менее 1/250 диаметра купола, которую принимают из условия его жесткости. Шаг ребер по нижнему опорному кольцу на­значают 0,8—1,5 м. Верхние концы ребер присоединяют шарнирно к верхнему сжатому кольцу. Ребра передают на кольцо продольную и поперечную силу. Соединения осуществляют металлическими накладками, присоединяемыми к ребрам болтами, глухарями или зубчатыми шпонками. При значительных поперечных усилиях при- меняют сварные металлические башмаки.

Верхнее кольцо изготовляют металлическим или де­ревянным. Деревянные кольца могут быть клееными или кружальными на гвоздях. Диаметр верхнего кольца при­нимают таким, чтобы к нему беспрепятственно примыка­ло требуемое количество меридианных ребер. Отверстие кольца часто используют как световой или аэрационный фонарь.

Нижнее опорное кольцо воспринимает распор мери­дианных ребер и работает на растяжение. Оно может быть железобетонным, деревянным или металлическим в зависимости от уровня опирания купола и вида ниж­них опорных конструкций (железобетонные фундаменты, металлические или деревянные стойки и т. д.). Концы ребер должны быть заанкерены в опорном кольце, а по­следнее надежно соединено с нижележащими конструк­циями.

Кольцевые настилы воспринимают усилия, действую­щие в кольцевом направлении оболочки. В нижней части купола, где могут возникать растягивающие кольцевые усилия, кольцевой настил выполняют из двух слоев до­сок. Нижний укладывают непосредственно на меридиан­ные ребра, верхний—перекрывает стыки нижнего, сдви­гаясь относительно их на половину длины доски. Оба слоя прибивают гвоздями. Доски не выкружаливают и поэтому между ними образуются зазоры. Вместо досок можно применять склеенные по длине плети брусков. В этом случае настил может быть одинарным, стыки пле­тей располагаются вразбежку и соединяются гвоздями через меридианное ребро или смежные бруски. Толщину досок кольцевого настила принимают 19—25 мм. В верх­ней части купола, где действуют сжимающие кольцевые усилия, настил выполняют из одного слоя досок (брус­ков) толщиной, равной двойному нижнему кольцевому настилу.

Косой настил воспринимает сдвигающие усилия, ко­торые возникают при несимметричной нагрузке на купол. Он состоит из одного слоя досок толщиной 16—25 мм. укладываемого сверху кольцевого настила от одного ме­ридианного ребра к другому, под углом около 45°, обра­зуя на поверхности купола елочку.

Ребристые купола –

одна из первых конструктивных схем купольных покрытий, состоящая из отдельных, по­ставленных радиально плоскостных несущих криволи­нейных или прямолинейных ребер, опирающихся в верх­нее и нижнее опорные кольца или фундаменты. Ограждающая часть покрытия, уложенная по верхним граням ребер, образует поверхность купола. По­крытие состоит из дощатых щитов или настила по коль­цевым прогонам, клеефанерных или стеклопластиковых панелей.

Несущие меридианные деревянные ребра постоянно­го или переменного сечения могут быть выполнены в виде полуарок (поверхности положительной гауссовой кри­визны) или прямолинейных элементов (конические купо­ла) из клееной древесины, фанеры или досок со сплош­ной или сквозной стенкой на гвоздях, а иногда из ферм. Несущие ребра увеличивают жесткость купола, позволя­ют воспринимать сосредоточенные нагрузки от оборудо­вания, способствуют приданию оболочки проектной фор­мы при возведении и облегчают монтаж покрытия. Вы­соту поперечного сечения ребер принимают в пределах 1/50—1/75 диаметра купола. Ребра устанавливают по нижнему опорному кольцу с шагом 4,5—6 м. Для обес­печения устойчивости ребер из плоскости и повышения общей жесткости покрытия между двумя соседними реб­рами купола устанавливают связи. Количество пар ре­бер, соединенных связями, принимают не менее трех. Чаще всего ребра соединяют попарно по всему покры­тию.

Дощатый настил укладывают по прогонам в два слоя — продольный и косой.

Верхнее сжатое кольцо (круглое или многоугольное) в отличие от кольца тонкостенных куполов-оболочек проектируют более жестким, учитывая его работу на изгиб и кручение, так как два ребра, расположенные в одной диаметральной плоскости, работают как арочная конст­рукция, прерванная в коньковом шарнире кольцом. При большом диаметре верхнее кольцо для повышения его жесткости и устойчивости раскрепляют внутренними рас­порками. Нижнее опорное кольцо как в тонкостенных ку­полах может быть круглого или многоугольного очерта­ния из железобетона, металла или древесины. Соедине­ние ребер с верхним и нижним кольцами осуществляется шарнирно.

В ребристо-кольцевых схемах купольных покрытий в общую работу каркаса купола включены непрерывные кольцевые прогоны, которые пересекают меридианные ребра и работают не только на местный изгиб, но и вос­принимают растягивающие кольцевые усилия, являясь ярусными затяжками. Сечения такого купола в плоскос­ти кольцевых прогонов не имеют свободных горизон­тальных перемещений. Высота поперечного сечения ре­бер благодаря участию в общей работе купола кольце­вых прогонов уменьшается до 1/100—1/150 диаметра купола. Ребра с кольцевыми прогонами соединяются, как правило, шарнирно. Кольцевые прогоны и ребра чаще всего изготовляют из клееной древесины, но могут быть и клеефанерными. При диаметре купола 90—100 м вы­сота поперечного сечения ребер составляет 30—50 см.

Верхнее и нижнее кольца, а также скатные (по верх­нему поясу ребер) и поперечные (вертикальные) связи между ребрами, устраивают как и в ребристых куполах. Внешний вид ребристо-кольцевого купола аналогичен ребристому куполу.

Сетчатые купола — это многогранники, вписанные ча­ще всего в сферическую поверхность вращении. Сетка обычно образуется из треугольников, трапеций, ромбов, пятиугольников, шестиугольников и других фигур. Стержни решетки в узлах сетчатых куполов соединяются шарнирно. Сетчатый купол является распорной систе­мой, который воспринимается нижним опорным кольцом. В последнее время при проектировании деревянных ку­полов большого диаметра (до 257 м) сетчатые схемы по­лучили широкое распространение. Они отличаются лег­костью, четкостью и декоративностью рисунка конст­руктивных элементов.

Наиболее часто применяют купола с треугольной ячейкой и ее разновидностью. Предопределяют этот класс куполов ребристо — кольцевые купола с решетчаты­ми связями. Различают два метода построения сетчатых поверхностей. Для сравнительно пологих куполов ха­рактерен первый метод, основанный на построении плос­кой сети для одного из одинаковых пространственных секторов поверхности с последующим проектированием этой сети на криволинейную поверхность купола. К та­ким схемам сетчатых куполов относятся: ребристо-кольцевая со связями (купол Швсдлера);2) звездчатая схема (купол Феппля); 3) схема Чивитта; 4) схема ромба.

Второй метод построения сетчатых поверхностей наиболее выгоден для подъемистых сферических куполов и основан на последовательном членении вписанных в сферу правильных многогранников-додекаэдра (две­надцатигранник) и косаэдра (двадцатигранник). Эле­ментарные треугольники после членения сферы могут быть объединены в ромбические, пятиугольные, шести­угольные панели.

Этот метод построения сетчатых поверхностей широко используют в пластмассовых, клеефанерных и деревян­ных куполах, собираемых из плоских или криволинейных панелей.

Конструкции кружально-сетчатых сомкнутых сводов.

Купол из сомкнутых сводов образует в плане правиль­ный многоугольник и состоит из одинаковых секторов, являющихся частью цилиндричес­кого свода. Смежные секторы сомкнутого свода соеди­няются между собой специальными ребрами, называе­мыми гуртами. Шаг сетки с, угол между косяками и угол а между нижними ребрами косяков и образующей свода принимают такими же, как в цилиндрических кружально-сетчатых сводах.

Косяки, примыкающие к гуртам, соединены с ними «по месту». Гурт имеет эллиптическое очертание, кото­рое при fLc/5 может быть практически заменено ок­ружностью, построенной по трем точкам — одна посере­дине и две по концам гурта. Для покрытий, особенно где косяки сетки клееные, целесообразно гурты выполнять также клееными — либо из стандартных косяков, как кружальные арки, либо из пакета гнутых досок, как клееные арки.

Нижнее распорное кольцо, имеющее очертание пра­вильного многоугольника, может быть из стали или же­лезобетона либо металлодеревянным из горизонтальных шпренгельных ферм, где изгибающие моменты воспри­нимаются деревянным поясом, а замкнутая многоуголь­ная схема металлических шпренгелей воспринимает растягивающие усилия от распора. Верхнее сжатое коль­цо решают обычно по принципу многослойной кружаль­ной арки.

Предыдущая33343536373839404142434445464748Следующая

Дата добавления: 2015-04-25; просмотров: 2770;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Классификация деревянных куполов по конструктивным признакам. Деревянный ребристый купол. Его параметры, конструктивные элементы; узлы.

Классификация деревянных куполов по конструктивным признакам. Деревянный ребристый купол. Его параметры, конструктивные элементы; узлы.

Из дерева возводят купола 3 конструктивных видов: ребристые, сетчатые, тонкостенные.

Несущие элементы ребристых куполов (45-50м.) обычных пролетов в виде полуарок из пакетов клееных досок, устанавливают 4.5 – 6 метров у нижнего опорного кольца. Высоту сечения полуарок у нижнего опорного кольца назначают до одной восимедесятой диаметра основания. Верхнее кольцо обычно делают металлическим.

Классификация деревянных куполов по конструктивным признакам. Тонкостенный деревянный купол. Его параметры, конструктивные элементы; узлы.

Из дерева возводят купола 3 конструктивных видов: ребристые, сетчатые, тонкостенные.

Определение висячих покрытий. Их достоинства и недостатки; применение. Особенность работы несущих висячих конструкций. Характеристика стали, применяемой для несущих элементов висячих покрытий.

Висячими называются покрытия, в которых основные элементы несущей конструкции работают на растяжение. В большинстве висячих покрытий в качестве основного несущего элемента применяют стальной канат — трос свитый из высокопрочной проволоки с временным сопротивлением разрыву 1200—1800 МПа и более. В случае использования канатов-тросов или арматурных стержней систему называют висячей с гибкими вантами. Если ванта выполнена из жестких стержней, например гнутых двутавров или ферм, то такую систему называют висячей с жесткими вантами или изгибно-жесткими элементами.

Основным несущим элементом для висячих покрытий могут служить металлические канаты, тросы или, как обычно их называют, ванты; металлические полосы и целые листы, металлический прокат, синтетические и другие материалы.

Основной недостаток свободно провисающих несущих систем — неустойчивость их формы. Для предотвращения этого необходима стабилизация конструкций.

Стабилизацию висячих покрытий выполняют по-разному: а) путем при-грузки до достижения общей массы покрытия 1 кН/м2 (100 кГ/м2), которую ветер не может вывернуть; б) путем ужесточения конструкции — приданием жесткости ее форме; в) посредством предварительного напряжения несущих тросов стабилизирующими тросами.

Применяемые материалы. Для несущих элементов висячих покрытий применяют арматурную сталь A-V, A-VI, пучки высокопрочной проволоки, спиральные канаты, свитые из фасонной проволоки— закрытые (смотреть на сайте статью под номером 18.4), и тросы двойной свивки. Следует заметить, что свивка каната вызывает в отдельных проволоках дополнительные изгибные напряжения, поэтому его прочность, т. е. расчетное разрывное усилие, всегда меньше суммарной прочности составляющих его проволок при условии их работы только на растяжение. Свивка канатов также уменьшает их продольную жесткость, а поскольку в процессе транспортировки плотность свивки нарушается, для повышения жесткости и стабилизации модуля упругости каната перед монтажом рекомендуется производить его предварительную вытяжку.

Однопоясные висячие покрытия с жесткими нитями; их основные параметры; достоинства и недостатки. Виды жестких нитей; высота их сечения. Стабилизация покрытий с жесткими нитями. Работа несущих элементов в однопоясных покрытиях с жесткими нитями на равновесную и неравновесную нагрузку.

Существенным преимуществом системы является возможность устройства легкой кровли и отсутствие необходимости в предварительном напряжении (его роль выполняет изгибная жесткость элементов), что значительно облегчает как сами несущие, так и опорные конструкции.

Также преимущества покрытий из жестких нитей: простота их конструктивной формы, индустриальность изготовления, использование обычных недефицитных сталей. Недостатки: большая металлоемкость, отсутствие пространственности работы покрытия. В связи с этим однопоясные висячие покрытия с изгибно-жесткими нитями целесообразно проектировать при сравнительно небольших пролетах в покрытиях, имеющих малую постоянную и большую временную нагрузки.

Рис. 2.35. Схема покрытия с жесткими нитями

Нити выполняются в виде изогнутых сварных или прокатных двутавровых профилей (рис. 2.35) или в виде изогнутых или прямолинейных ферм (рис. 2.36).

Рис. 2.36.

Как сделать купольный дом — пошаговое руководство по строительству из 6 этапов

Покрытие олимпийского плавательного бассейна на проспекте Мира (Москва): 1 — опорные железобетонные арки сечением 2 x 3,3 м; 2 — висячие криволинейные фермы; 3 – колонны

Такие покрытия не требуют специальных мероприятий для стабилизации, ее выполняют элементы, способные воспринимать растягивающие и изгибающие усилия. Стрела провеса для покрытий с жесткими нитями может быть уменьшена до 1/20 — 1/30 пролета при шаге нитей 3 — 4,5 м. Высоту сечения гнутого двутавра задают равной 1/40 — 1/50 пролета, а высоту фермы 1/35 — 1/45 порлета. Высота зависит от соотношения постоянной и временной нагрузок, а также требуемой жесткости покрытия.

В покрытиях этой системы в качестве несущих элементов обычно используют криволинейные двутавры или фермы, хорошо работающие как на растяжение, так и на изгиб. Их называют изгибно-жесткими нитями. Под действием внешней нагрузки они работают на растяжение с изгибом, причем для уменьшения изгиба от постоянной нагрузки кривую их провеса принимают по веревочной кривой от этой нагрузки или на время монтажа устраивают в них временные шарниры, превращая их в гибкую нить. Перед завершением строительства временные шарниры замыкают, и на временные нагрузки они работают как изгибно-жесткие нити. При действии неравномерно распределенной нагрузки изгибно-жесткие нити начинают сильно сопротивляться местному изгибу от кинематических перемещений, чем значительно уменьшают деформативность всего покрытия. Деформации опор также вызывают в них дополнительные изгибающие моменты.

45.Основные схемы двухпоясных висячих покрытий на прямоугольном плане; характеристика каждой схемы.

Рис. 2.42. Схемы двухпоясных висячих покрытий
а — вогнутая; б — выпуклая; в — выпукло-вогнутая; 1 — несущая ванта; 2 — стабилизирующий трос; 3 — оттяжки; 4 — опора; 5 — жёсткие распорки; 6 — гибкие затяжки

46.Двухпоясные висячие покрытия на круглом плане; их виды. Основные элементы таких покрытий; виды усилий, воспринимаемых каждым элементом.

47.Расчет однопоясных висячих систем на прямоугольном и круглом планах.

48.Расчет двухпоясных висячих систем на прямоугольном плане с опиранием несущих и стабилизирующих вант на единый бортовой элемент (выпуклое покрытие) и на отдельные бортовые элементы (вогнутое покрытие).

49.Расчет двухпоясных висячих систем на круглом плане с опиранием несущих и стабилизирующих вант на единый внешний бортовой элемент (выпуклое покрытие) и на отдельные внешние бортовые элементы (вогнутое покрытие).

Рис. 2.39. Седловидные покрытия с опорным контуром в виде двух или нескольких арок

Рис. 2.40. Схема покрытия криволинейной сетки на гибком контуре

Определение мембранной оболочки. Достоинства и недостатки мембран. Особенности работы тонкого металлического листа. Отличие в восприятии усилий мембранных оболочек и вантовых покрытий. Типы мембранных покрытий (ленточные мембраны, мембранные оболочки).

60.Перечислить основные способы стабилизации мембранных оболочек. Привести пример стабилизированного мембранного покрытия одним из способов.

Предварительное напряжение мембран осуществляется различными способами в зависимости от формы поверхности покрытия: притягиванием мембраны к контуру с помощью натяжных устройств (оболочки отрицательной гауссовой кривизны); натяжением нижнего пояса, элементов решетки или оттяжек Байтовых ферм, включенных в пролетную конструкцию (оболочки нулевой и положительной гауссовой кривизны); притягиванием концов поперечных элементов постели к основанию (цилиндрические оболочки).
В пролетной конструкции мембранных систем можно устраивать проемы для установки зенитных фонарей, пропуска коммуникаций и т. п. Проемы обрамляют листом, расположенным в плоскости мембраны и имеющим площадь поперечного сечения не менее половины площади ослабления мембраны.
При наличии элементов постели подвески крепят к этим элементам. Возможно крепление подвесок выполнять непосредственно к мембране с использованием распределительных шайб.

Рис. Стабилизация покрытий предварительным натяжением:
а — притягиванием мембраны к контуру, б — изменением геометрии покрытия; е. г, в — с помощью натяжения вгнтовых ферм; е—притягиванием поперечных балок к основанию; 1 — мембрана; 2 стабилизирующие ванты; 3 — центральный пригруз; 4 — оттяжки

Назначение одноэтажных промышленных зданий. Основные конструктивные элементы стального каркаса одноэтажных промышленных зданий. Назначение горизонтальных и вертикальных связей. Устройство ветрового блока.

Одноэтажные здания широко распространены в промышленном строительстве. Объясняется это тем, что в их конструкциях более просто, чем в многоэтажных домах, применять большие пролеты, а путем сочетания бокового и верхнего света обеспечить равномерность освещения помещений.

Одноэтажные здания удобны при монтаже из сборных укрупненных элементов и является часто единственно возможным решением, если на полу размещают тяжелые грузы, громоздкое оборудование и если технологический процесс связан с основным перемещением материалов и изделий в горизонтальном направлении и необходимостью введения в помещение железнодорожных составов (например , в склады готовой продукции домостроительных комбинатов).

В тех случаях, когда технологическое оборудование можно размещать не только в одноэтажных, но и в многоэтажных домах (например, в главных корпусах мебельных, катушечная, спичечных фабрик, складская дрожжей в гидролизном производстве), выбор этажности зданий необходимо обосновать технико-экономическим сравнением их , поскольку многоэтажные здания имеют ряд своих преимуществ. Главное из них — экономичность строительства.

Для одноэтажных Промышленные здания массового строительства характерны следующие объемно-планировочные параметры: пролет 12—36 м, шаг колонн 6—12 м, высота помещений 5—12 м в бескрановых и 10—20 м в крановых зданиях. В отдельных случаях применяют укрупненные сетки колонн, если это обеспечивает более рациональное использование производственной площади и лучшие условия эксплуатации оборудования.

Высоту помещений, число пролетов и конструкций принимают в зависимости от характера производства и, в частности, от размеров технологического оборудования, наличия или отсутствия кранов, от необходимого объема воздуха и т. д.

Рис. 1. Одноэтажные промышленные здания: а — многопролетное крановое здание со световыми фонарями; б — многопролетное здание с аэрационными вытяжными шахтами ; в — многопролетное бескрановое бесфонарное здание; г — здание зального типа.

Высотные здания с подвешенными этажами; их основные конструктивные элементы. Причины устройства двух и более консольных ростверков по высоте ствола. Две основные группы зданий с подвешенными этажами в зависимости от количества главных опор.

Классификация деревянных куполов по конструктивным признакам. Деревянный ребристый купол. Его параметры, конструктивные элементы; узлы.

Из дерева возводят купола 3 конструктивных видов: ребристые, сетчатые, тонкостенные.

Несущие элементы ребристых куполов (45-50м.) обычных пролетов в виде полуарок из пакетов клееных досок, устанавливают 4.5 – 6 метров у нижнего опорного кольца. Высоту сечения полуарок у нижнего опорного кольца назначают до одной восимедесятой диаметра основания. Верхнее кольцо обычно делают металлическим.



Деревянные купола.

Деревянные тонкостенные купола-оболочки проекти­руют диаметром 12—35 м; они, как правило, имеют сфе­рическое очертание. Купол состоит из ме­ридианных ребер (арочек), верхнего и нижнего опорных колец, кольцевого и косого настилов.

Меридианные ребра воспринимают сжимающие уси­лия в оболочке по направлению меридиана и передают их на верхние и нижние опорные кольца. Ребра состоят из нескольких слоев склеенных или сбитых гвоздями до­сок, общей высотой поперечного сечения не менее 1/250 диаметра купола, которую принимают из условия его жесткости. Шаг ребер по нижнему опорному кольцу на­значают 0,8—1,5 м. Верхние концы ребер присоединяют шарнирно к верхнему сжатому кольцу. Ребра передают на кольцо продольную и поперечную силу. Соединения осуществляют металлическими накладками, присоединяемыми к ребрам болтами, глухарями или зубчатыми шпонками. При значительных поперечных усилиях при- меняют сварные металлические башмаки.

Верхнее кольцо изготовляют металлическим или де­ревянным. Деревянные кольца могут быть клееными или кружальными на гвоздях. Диаметр верхнего кольца при­нимают таким, чтобы к нему беспрепятственно примыка­ло требуемое количество меридианных ребер. Отверстие кольца часто используют как световой или аэрационный фонарь.

Нижнее опорное кольцо воспринимает распор мери­дианных ребер и работает на растяжение. Оно может быть железобетонным, деревянным или металлическим в зависимости от уровня опирания купола и вида ниж­них опорных конструкций (железобетонные фундаменты, металлические или деревянные стойки и т. д.). Концы ребер должны быть заанкерены в опорном кольце, а по­следнее надежно соединено с нижележащими конструк­циями.

Кольцевые настилы воспринимают усилия, действую­щие в кольцевом направлении оболочки. В нижней части купола, где могут возникать растягивающие кольцевые усилия, кольцевой настил выполняют из двух слоев до­сок. Нижний укладывают непосредственно на меридиан­ные ребра, верхний—перекрывает стыки нижнего, сдви­гаясь относительно их на половину длины доски. Оба слоя прибивают гвоздями. Доски не выкружаливают и поэтому между ними образуются зазоры. Вместо досок можно применять склеенные по длине плети брусков. В этом случае настил может быть одинарным, стыки пле­тей располагаются вразбежку и соединяются гвоздями через меридианное ребро или смежные бруски. Толщину досок кольцевого настила принимают 19—25 мм. В верх­ней части купола, где действуют сжимающие кольцевые усилия, настил выполняют из одного слоя досок (брус­ков) толщиной, равной двойному нижнему кольцевому настилу.

Косой настил воспринимает сдвигающие усилия, ко­торые возникают при несимметричной нагрузке на купол. Он состоит из одного слоя досок толщиной 16—25 мм. укладываемого сверху кольцевого настила от одного ме­ридианного ребра к другому, под углом около 45°, обра­зуя на поверхности купола елочку.

Ребристые купола –

одна из первых конструктивных схем купольных покрытий, состоящая из отдельных, по­ставленных радиально плоскостных несущих криволи­нейных или прямолинейных ребер, опирающихся в верх­нее и нижнее опорные кольца или фундаменты. Ограждающая часть покрытия, уложенная по верхним граням ребер, образует поверхность купола. По­крытие состоит из дощатых щитов или настила по коль­цевым прогонам, клеефанерных или стеклопластиковых панелей.

Несущие меридианные деревянные ребра постоянно­го или переменного сечения могут быть выполнены в виде полуарок (поверхности положительной гауссовой кри­визны) или прямолинейных элементов (конические купо­ла) из клееной древесины, фанеры или досок со сплош­ной или сквозной стенкой на гвоздях, а иногда из ферм. Несущие ребра увеличивают жесткость купола, позволя­ют воспринимать сосредоточенные нагрузки от оборудо­вания, способствуют приданию оболочки проектной фор­мы при возведении и облегчают монтаж покрытия. Вы­соту поперечного сечения ребер принимают в пределах 1/50—1/75 диаметра купола. Ребра устанавливают по нижнему опорному кольцу с шагом 4,5—6 м. Для обес­печения устойчивости ребер из плоскости и повышения общей жесткости покрытия между двумя соседними реб­рами купола устанавливают связи. Количество пар ре­бер, соединенных связями, принимают не менее трех. Чаще всего ребра соединяют попарно по всему покры­тию.

Дощатый настил укладывают по прогонам в два слоя — продольный и косой.

Верхнее сжатое кольцо (круглое или многоугольное) в отличие от кольца тонкостенных куполов-оболочек проектируют более жестким, учитывая его работу на изгиб и кручение, так как два ребра, расположенные в одной диаметральной плоскости, работают как арочная конст­рукция, прерванная в коньковом шарнире кольцом. При большом диаметре верхнее кольцо для повышения его жесткости и устойчивости раскрепляют внутренними рас­порками. Нижнее опорное кольцо как в тонкостенных ку­полах может быть круглого или многоугольного очерта­ния из железобетона, металла или древесины. Соедине­ние ребер с верхним и нижним кольцами осуществляется шарнирно.

В ребристо-кольцевых схемах купольных покрытий в общую работу каркаса купола включены непрерывные кольцевые прогоны, которые пересекают меридианные ребра и работают не только на местный изгиб, но и вос­принимают растягивающие кольцевые усилия, являясь ярусными затяжками. Сечения такого купола в плоскос­ти кольцевых прогонов не имеют свободных горизон­тальных перемещений. Высота поперечного сечения ре­бер благодаря участию в общей работе купола кольце­вых прогонов уменьшается до 1/100—1/150 диаметра купола. Ребра с кольцевыми прогонами соединяются, как правило, шарнирно. Кольцевые прогоны и ребра чаще всего изготовляют из клееной древесины, но могут быть и клеефанерными. При диаметре купола 90—100 м вы­сота поперечного сечения ребер составляет 30—50 см.

Верхнее и нижнее кольца, а также скатные (по верх­нему поясу ребер) и поперечные (вертикальные) связи между ребрами, устраивают как и в ребристых куполах. Внешний вид ребристо-кольцевого купола аналогичен ребристому куполу.

Сетчатые купола — это многогранники, вписанные ча­ще всего в сферическую поверхность вращении. Сетка обычно образуется из треугольников, трапеций, ромбов, пятиугольников, шестиугольников и других фигур. Стержни решетки в узлах сетчатых куполов соединяются шарнирно. Сетчатый купол является распорной систе­мой, который воспринимается нижним опорным кольцом. В последнее время при проектировании деревянных ку­полов большого диаметра (до 257 м) сетчатые схемы по­лучили широкое распространение. Они отличаются лег­костью, четкостью и декоративностью рисунка конст­руктивных элементов.

Наиболее часто применяют купола с треугольной ячейкой и ее разновидностью. Предопределяют этот класс куполов ребристо — кольцевые купола с решетчаты­ми связями. Различают два метода построения сетчатых поверхностей. Для сравнительно пологих куполов ха­рактерен первый метод, основанный на построении плос­кой сети для одного из одинаковых пространственных секторов поверхности с последующим проектированием этой сети на криволинейную поверхность купола.

Изготовление куполов из дерева

К та­ким схемам сетчатых куполов относятся: ребристо-кольцевая со связями (купол Швсдлера);2) звездчатая схема (купол Феппля); 3) схема Чивитта; 4) схема ромба.

Второй метод построения сетчатых поверхностей наиболее выгоден для подъемистых сферических куполов и основан на последовательном членении вписанных в сферу правильных многогранников-додекаэдра (две­надцатигранник) и косаэдра (двадцатигранник). Эле­ментарные треугольники после членения сферы могут быть объединены в ромбические, пятиугольные, шести­угольные панели.

Этот метод построения сетчатых поверхностей широко используют в пластмассовых, клеефанерных и деревян­ных куполах, собираемых из плоских или криволинейных панелей.

Конструкции кружально-сетчатых сомкнутых сводов.

Купол из сомкнутых сводов образует в плане правиль­ный многоугольник и состоит из одинаковых секторов, являющихся частью цилиндричес­кого свода. Смежные секторы сомкнутого свода соеди­няются между собой специальными ребрами, называе­мыми гуртами. Шаг сетки с, угол между косяками и угол а между нижними ребрами косяков и образующей свода принимают такими же, как в цилиндрических кружально-сетчатых сводах.

Косяки, примыкающие к гуртам, соединены с ними «по месту». Гурт имеет эллиптическое очертание, кото­рое при fLc/5 может быть практически заменено ок­ружностью, построенной по трем точкам — одна посере­дине и две по концам гурта. Для покрытий, особенно где косяки сетки клееные, целесообразно гурты выполнять также клееными — либо из стандартных косяков, как кружальные арки, либо из пакета гнутых досок, как клееные арки.

Нижнее распорное кольцо, имеющее очертание пра­вильного многоугольника, может быть из стали или же­лезобетона либо металлодеревянным из горизонтальных шпренгельных ферм, где изгибающие моменты воспри­нимаются деревянным поясом, а замкнутая многоуголь­ная схема металлических шпренгелей воспринимает растягивающие усилия от распора. Верхнее сжатое коль­цо решают обычно по принципу многослойной кружаль­ной арки.

Предыдущая33343536373839404142434445464748Следующая

Дата добавления: 2015-04-25; просмотров: 2771;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Конструкции стальных куполов

Наибольшее распространение как в нашей стране, так и за рубе­жом получили купола, выполненные в стальных конструкциях, реже — из алюминиевых сплавов. И те и другие могут пере­крывать значительные площади; выбор материалов их кон­струкций диктуется техническими и технико-экономическими соображениями. Многообразие конструктивных решений по­зволяет в ряде случаев использовать наружные штампованные и предварительно напряженные обшивки куполов как несущие и ограждающие элементы, что приводит к значительной эко­номии материала при их возведении. Ниже приводятся основ­ные типы конструктивных решений куполов.

По своей конструкции купола могут быть различных ти­пов: ребристые, ребристо-кольцевые, ребристо-кольцевые со связями, сетчатые и пластинчатые. Конструкция ребристых куполов состоит из трех основных элементов: нижнего опорного кольца, радиально расположенных плоских ребер и верх­него опорного кольца. Плоские радиальные ребра соединяют­ся между собой в вершине с помощью верхнего кольца, а вни­зу обычно опираются на нижнее опорное кольцо. В этом слу­чае составляющие опорного давления от ребер на фунда­менты будут только вертикальными. Горизонтальная состав­ляющая воспринимается опорным кольцом. Верхние пояса ребер образуют наружную поверхность купола, представляю­щую собой поверхность вращения. Верхнее кольцо при несим­метричных нагрузках, кроме сжатия, подвергается кручению, поэтому его сечение следует выполнять жестким.

Степень жесткости присоединения ребер у вершины ку­пола зависит от конструкции этого узла. Если для присоеди­нения ребер применяется сварка, то сопряжение в вершине ребер с кольцом можно принимать жестким. Нижнее опорное кольцо выполняется в виде многоугольника, число сторон ко­торого соответствует числу ребер.

В случае устройства круглой формы нижнего кольца дол­жен учитываться местный изгиб от кривизны кольца. Опи­рающиеся на ребра промежуточные кольцевые прогоны обла­дают малой жесткостью либо недостаточно жестко присоеди­нены к ребрам, и поэтому они не оказывают существенного влияния, на деформацию ребер.

Ребра купола могут быть сквозными (в виде легких ферм) или сплошного сечения. Сплошные ребра тяжелее, проще в из­готовлении, особенно при использовании прокатных балок. Для обеспечения общей жесткости купола необходимо в пло­скости ребер по крайней мере в двух секторах устанавливать связевые панели, идущие от вершины купола до его опор.

Ребристо-кольцевые купола.Если в ребристом куполе включить в работу кольцевые прогоны, то получим простран­ственную конструкцию, состоящую из плоских ребер, установ­ленных в радиальном направлении и соединенных между со­бой рядом колец, образующих совместно жесткую простран­ственную систему.

Купольные дома: проекты и цены, фото оригинальных моделей

Кольца, помимо нормальных усилий, воз­никающих при работе купола, в целом могут работать так же на местный изгиб как прогоны. В очерченную кривую купола вписывается многоугольник, и в конечном счете получается многогранник.

Ребристо-кольцевой купол рациональнее и легче ребристо­го купола, поскольку в работу включаются все элементы кон­струкции. Если присоединение колец к ребрам осуществляется жестко, то такая конструкция является неизменяемой. При шарнирном присоединении колец к ребрам обязательно сле­дует устраивать жесткие связевые панели, обеспечивающие устойчивость купола.

Ребристо-кольцевые купола с решетчатыми связями.Купола с решетчатыми связями решаются в виде многогран­ников, вписанных в поверхность вращения и состоящих из ме­ридиональных ребер и колец, между которыми располагаются раскосы.. Усилия, возникающие от внешних нагрузок, частич­но воспринимаются связями, уменьшая при этом усилия в реб­рах и кольцах, что способствует появлению многочисленных слабоработающих элементов решетки со сложными узлами со­пряжений в местах перелома грани купола.

Снизу купола завершаются нижним растянутым опорным кольцом, воспринимающим распор купола; сверху купол обычно срезается горизонтальной плоскостью и имеет верхнее кольцо, к которому присоединяются все ребра.

Все ребристо-кольцевые купола с решетчатыми связями могут выполняться по двум схемам:

1) ребра соединяются между собой попарно решеткой так, что через один сектор проходят только кольца без связей;

2) решетчатые связи устраиваются непрерывными во всех секторах; в этом случае конструкция купола приближается к сетчатой.

Сетчатые купола.Если в ребристо-кольцевом куполе уве­личить связность системы, то можно получить сетчатые ку­пола с шарнирным соединением в узлах. В сетчатых куполах усилия распределяются по всем элементам поверхности ку­пола, и при шарнирном присоединении все стержни работают только на осевое усилие.

В настоящее время сетчатые купола получили широкое распространение ввиду их легкости и красивого рисунка. Си­стемы сетчатых куполов весьма разнообразны. Они, как пра­вило, компонуются из трубчатых и уголковых стержней, об­разующих непрерывную решетку. Основным недостатком сет­чатых куполов является большое количество различных эле­ментов, узлов и соединений, в связи с чем увеличивается трудоемкость их изготовления и монтажа.

В последние годы развитие сетчатых куполов идет в на­правлении компоновки их из одинаковых серийно изготавли­ваемых элементов. Осуществлены звездчатые купола, все грани которых являются треугольниками, а также геодезиче­ские системы куполов, несущие элементы которых являются ребрами многоугольника, вписанного в сферу. Стержни сет­чатых куполов большей частью выполняются из труб, узлы осуществляются на штампованных фасонках, шаровых сердеч­никах или патрубках.

В несущую систему куполов часто включаются ограждаю­щие конструкции, состоящие из штампованных алюминиевых или стальных листов. Сетчатые купола являются распорной системой. Для восприятия распора обычно устраивается ниж­нее опорное кольцо, которое служит основным элементом не­сущей конструкции купола. За рубежом широко используются сетчатые купола, предложенные Б. Фуллером. Они состоят из стальных трубчатых треугольников или шестиугольников, мон­тируемых на сферической поверхности. Покрытие куполов вы­полнено из алюминиевых или стальных штампованных листов либо светопрозрачных материалов.

Основное преимущество этих конструкций состоит в при­менении однотипных элементов и заполнении сетки легкими материалами, включая светопрозрачные. Монтаж куполов может осуществляться без лесов, путем подращивания при помощи домкратов или пневматических устройств.

Пластинчатые купола.На основе членения куполов, при­нятых для различных конструктивных решений, были разра­ботаны пластинчатые купола, которые собираются из штампо­ванных пластин. Применяя различные типы разрезки, можно — создать ряд плоскостных пластинчатых элементов в виде четырехугольников, треугольников, ромбов или шестигранников, из которых могут быть собраны купола.

Невысокая стоимость, быстрота монтажа, малый вес и на­дежность позволяют применять эти конструкции для больших диаметров куполов. Пластинчатые купола получили широкое распространение в США.

Следует особо отметить, что все перечисленные стальные купола являются распорными системами, и для восприятия распора, как правило, устраивается нижнее опорное кольцо, которое является основным несущим элементом конструкции. В отдельных случаях, при наличии скальных или им подоб­ных грунтов, распор может быть передан непосредственно на конструкцию фундаментов.

Усилия в ребристых и ребристо-кольцевых куполах со свя­зями или без связей можно определять на электронно-вычис­лительных машинах по различным программам. Ниже при­веден пример расчета ребристо-кольцевого купола на ЭВМ.

Схема металлических купольных покрытий а —ребристый купол; б —ребристо-кольцевой; в — ребристо-кольцевой купол со связями через сектор; г —то же, со связями в каждом секторе

Сетчатые купола можно рассчитывать, как оболочку по безмоментной мембранной теории, по формулам, приведен­ным в табл. 3. Безмоментная теория может быть применена даже для оболочки, обладающей значительной прочностью на изгиб, а изменение кривизны, вызываемое большей частью нагрузок, настолько мало, что не имеет практического значе­ния. Безмоментная теория имеет еще и то преимущество, что она пригодна для любой формы срединной поверхности ку­пола положительной кривизны и почти для всех сплошных встречающихся в практике нагрузок. Значительным преиму­ществом безмоментной теории является статическая опреде­лимость усилий.

Для определения усилий в стержнях купола всегда можно выделить стержень, на который усилия собираются с опреде­ленной «силовой» площади. Кроме осевых усилий стержни могут испытывать, в зависимости от конструкции покрытия изгиб от местных нагрузок, который должен быть учтен при подборе сечения.

Опирание нижних колец на фундаменты должно выпол­няться таким образом, чтобы обеспечить свободное переме­щение в радиальном направлении. Для этого при больших диаметрах куполов (более 30 м) следует либо устраивать катковые опоры, либо обеспечить подвижность кольца путем устройства под ним графитовой смазки или прокладок из ма­териала, имеющего низкий коэффициент трения, например из нафтлена, имеющего высокие прочностные показатели и коэф­фициент трения, равный 0,02.

На верхнем рисунке а, б, в показаны различные схемы ребристых и ребристо-кольцевых купольных покрытий, а на нижнем рисунке — по­крытий сетчатой конструкции:

1) простейшая схема сетчатой конструкции покрытия со­стоящая из меридиональных ребер, колец и крестовых связей между ними во всех трапециевидных секциях (нижний рис.).

2) сетчатая конструкция, использованная при возведении купола диаметром 196 м над крытым стадионом в г Хьюстоне и диаметром 207 м над крытым стадионом в г. Новый Орлеан (США). В обоих случаях купол состоит из 12 главных мери­диональных арочных ребер, объединенных поверху централь­ным кольцом и упертых нижними концами в опорное кольцо пяти промежуточных кольцевых ребер и перекрестных второ­степенных ребер, параллельных главным, и таким образом образуются треугольные ячейки; сечения ребер и колец имеют одинаковую высоту (нижний рис., б);

3) сетчатая конструкция, разработанная ЦНИИПроект-стальконструкцией для покрытия над испытательным цент­ром, представляет собой, эллипсоид вращения диаметром по экватору 234 и по низу 224 м, высотой- 112 м. Купол собирает­ся из ребристых панелей треугольной формы с размерами сторон 9 м без лесов. Наружная сторона панелей представляет собой предварительно напряженную мембрану толщиной 1,5 мм, которая служит кровлей здания (нижний рис., в).

Схемы металлических куполов сетчатой конструкции а—ребристо-кольцевая со связями во всех секторах; б — американская схема сетчатого купола; в —сетчатый купол, разработанный ЦНИИ Проектстальконструкцией

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *