Купольные покрытия

Тонкостенные оболочки вращения применяют для покрытий круглых В плане зданий и сооружений диаметром до 100 м, например цирков, выставочных залов, резервуаров и т.п. Покрытия состоят из двух конструктивных элементов: оболочки и опорного кольца. Если требуется верхнее естественное освещение, то в куполе устраивают второе - фонарное кольцо. По расходу материалов купола более экономичны, чем другие оболочки. Срединная поверхность оболочки вращения описывается уравнениями второго порядка. Форму очертания поверхности диктуют архитектурные и технологические требования. Однако рациональная ее форма получается при стреле подъема купола f = (1/5...1/3) D. Чаще всего в строительстве применяют сферические оболочки, образованные вращением дуги круга.

Рис. 2. Купольные покрытия

а - конструкция монолитного купола; б - конструкция сборного купола; 1 - монолитная оболочка купола; 2 - сборная плита купола; 3 - опорное кольцо; 4 - фонарное кольцо; 5 - рабочая ненапрягаемая арматура; б - мощные канаты; 7 - выступ опорного кольца

Монолитные купола имеют, как правило, гладкую оболочку вращения (рис. 16.7, а). Ее толщина t≥50 мм и не менее r/600, где r - радиус кривизны купола. Для оболочки кругового очертания радиус

r = (D² + 4f²) / 3f. (2)

Оболочка утолщается уместа ее примыкания к опорному кольцу. Оболочка монолитного купола, за исключением приопорных зон, является сжатой, поэтому ее армируют конструктивно одиночной сеткой. При толщине оболочки t≥80 мм устанавливают двойную сетку. Вблизи опорного кольца оболочку утолщают. Здесь ставят дополнительные сетки с рабочими стержнями в меридиональном и кольцевом направлениях для восприятия растягивающих напряжений. В строительстве применя­ют в основном купола со сборными оболочками (рис.16.7, б). Разрезка оболочки на сборные элементы может быть радиальной (для небольших куполов) или радиально-кольцевой. В обоих случаях сборные элементы ребристые. Контурные ребра позволяют выполнять надежные сопряжения элементов между собой, а также с опорным и фонарным кольцами. Сборные элементы оболочки имеют трапециевидную форму в плане. При радиальной разрезке оболочки элементы являются криволинейными, а при радиально-кольцевой разрезке как криволинейными, так и плоскими (чаще всего).

Опорное кольцо, которое воспринимает распор оболочки, может быть сборным или монолитным. В обоих случаях с целью повышения трещиностойкости и жесткости оболочки кольцо рекомендуют выполнять с напрягаемой арматурой. Интенсивность предварительного обжатия опорного кольца следует подобрать из расчета обеспечения безмоментного состояния оболочки при действии максимальной эксплуатационной нагрузки. Напрягаемая арматура опорного кольца анкеруется на его выступах, расположенных по периметру в четырех, восьми и более местах в зависимости от диаметра кольца.