Сделай Сам Свою Работу на 5

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





ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Купола как строительные конструкции, перекрывающие пролеты 40 и более метров, строят на земле уже почти две тысячи лет. Трудно удержаться, чтобы не привести технические параметры наиболее интересных конструкций, возведенных в течение прошедших тысячелетий. История проектирования и строительства некоторых весьма поучительна и захватывающе интересна.

125 г. н.э. D = 43,4 м. Рим. Бетонный (!) кессонированный купол (opus caementium) Римского пантеона — самый прославленный, самый величественный, самый совершенный, лучше всех сохранившийся, чаще всех копируемый, грандиознее всех перекрытый — обилие превосходных степеней характерно для всех его описаний. Построен 1880 лет назад и до сих пор стоит — лучшего примера надежности не найти. Пролет купола в 43,4 м был превзойден только через 1800 лет. Бетон заливался вокруг деревянных кессонных форм, в основании слой бетона достигает 6 м, а наверху его толщина всего 1,5 м. Общая масса купола около 5 тыс. т. Полусферический купол имеет в центре круглое, обрамленное бронзовым бордюром отверстие диаметром 9 м — единственный источник освещения. Купол поднимается над ротондой на 22 м.



Константинополь. Храм Святой Софии. За необъятный, кажущийся невесомым купол назвали восьмым чудом света. Проект математика Анфимия и архитектора Исидора.

Флоренция. Купол Санта-Мария дель Фьоре. Архитектор-инженер Филиппо Брунеллески. В отличие от купола Пантеона известна практически вся информация о проектировании и строительстве этого уникального сооружения. Сохранилось множество документов с описанием хода строительных работ, которые к настоящему времени проанализированы и частично опубликованы (журнал “Эволюция кровли”, № 2, 2004 г.). Флорентийский купол возведен из естественного камня и кирпича, причем строился он без деревянных арок и кружал. Свод подобного пролета никогда не был повторен. Подробные документальные сведения о проектировании и возведении строительных конструкций известны в основном со второй половины XIX века, однако сооружение во Флоренции в этом отношении является исключением. Его автор Ф. Брунеллески так и не раскрыл, в чем же заключается секрет возведения кирпичного купола без кружал.



В 30-е годы ХХ века Бакминстер Фуллер разработал знаменитую пространственную конструкцию геодезического купола — полусферы, собранной из тетраэдров, которая стала одной из крупнейших конструктивных новаций минувшего столетия.

1960 г. D = 53 м. Сент-Луис, США. Геодезический купол “Климатрон” высотой 21 м, используемый как оранжерея ботанического сада, выполнен в алюминиевых конструкциях.

1960 г. D = 59,2 м. Рим. Купол спортзала Паллаццето. Железобетонный накат по сборным армоцементным элементам. Инженеры Вителоцци и Нерви.

1965 г. D = 196 м. Хьюстон, США. Один из крупнейших крытых стадионов “Астродом”, расположен рядом с космическим штабом НАСА. Высота купола 26,4 м.

1975 г. D = 212 м. Новый Орлеан, США. Купол стадиона на 95 тыс. зрителей. Его высота 32 м, площадь 3,54 га.

1997 г. D = 188 м. Nagoya, Япония. Купол спортивно-концертного комплекса на 40 тыс. зрителей. Высота 67 м, площадь поверхности 48 тыс. м2. Самый большой в мире купол, выполненный в виде однослойной структуры по схеме lattice. Стержни из стальных труб диаметром 65 см и длиной 10 м. Совместная разработка Takenaka Corporation и Mitsubishi.

1999 г. D = 320 м. Гринвич, Англия. Купол тысячелетия Миллениум. Архитектор Ричард Роджерс. Гигантская полусфера имеет высоту 50 м, 12 мачт высотой 100 м поддерживают скорлупу, представляющую собой двойное покрытие из панелей в форме секторов. Если убрать тросы, то купол не упадет, а лишь деформируется. 2000 г. D = 110 м. Стокгольм, Швеция. Globen — спортивно-концертный комплекс. Крупнейшее сферическое сооружение в мире высотой 85 м.

2002 г. D = 125 м. Корнуэлл, Англия. Архитектор Николас Гримшоу. Гряда куполов ботанического сада “Эдем”. Cтруктура фирмы “Mero”, расход стали 24 кг/м2.



2002 г. D = 220 м. Сеул, Корея. Купол концертно-спортивного комплекса на 50 тыс. зрителей. Архитектор Николас Гримшоу.

2006 г. D = 230 м. Пекин, Китай. Купол Национального театра оперы.

Раздвижные купола

1963 г. D = 127 м. Питсбург, США. Купол стадиона — патриарх современных сооружений с раздвижными покрытиями. Он состоит из 8 лепестков, 6 из которых подвижны и накатываются на 2 неподвижных. Секторные элементы оболочки изготовлены из алюминиевых сплавов.

1970 г. D = 35 м. Камакуленд, Япония. Купольный раздвижной театр. 6 крайних сегментов-лепестков неподвижны, а 4 средних разъезжаются в разные стороны от оси симметрии, подкатываясь под крайние.

1989 г. D = 180 м. Торонто, Канада, Sky Dome. Максимальное расстояние между опорами 209 м, высота 86 м. Состоит из трех подвижных и одной стационарной стальных групп. Несмотря на свой огромный вес — 11 тыс. т и площадь — 3,2 га, купол раскрывается в течение двадцати минут.

1993 г. D = 213 м. Фукуоке, Япония. Купол бейсбольного стадиона на 52 тыс. зрителей. Трехслойная структурированная конструкция общей площадью 69 тыс. м2. Два подвижных сегмента раздвигаются на 120 градусов, открывая 60% площади. Покрытие из титановых листов.

2003 г. 360х210 м. Бранде (бывшая советская военная база), Германия. Огромный раздвижной ангар для двух дирижаблей. Шесть арочных подвижных сегментов высотой 107 м, открываясь, обеспечивают проем шириной 90 м. Элементы стальных конструкций изготовлены в Польше.

ТИПОЛОГИЯ КУПОЛОВ

Конструкция купола состоит из оболочки (плиты) и нижнего опорного коль­ца, воспринимающего распор. При наличии центрального светового или аэрационного проема устраивают верхнее кольцо (рис. 9.2).

Материалами для тонкостенных куполов могут служить железобетон, армо-цемент, клееная древесина, конструкционные пластмассы, в частности, стекло­пластик.

КЛАССИФИКАЦИЯ

Купола-оболочки Они имеют поверхность, образованную плоской кривой (в виде дуги круга, эллипса, параболы, циклоиды или комбинации из них) вокруг вертикальной оси. Элементами купола являются осесимметричная континуальная тонкостенная оболочка вращения и растянутое опорное кольцо. При необходимости устраивается верхнее сжатое фонарное кольцо. Оболочка купола может быть образована также волнистыми и складчатыми элементами. Купола-оболочки проектируются преимущественно из железобетона.

Ребристые купола Такие купола состоят из отдельных плоских ребер, которые устанавливаются в радиальном направлении. Ребра соединяются между собой в вершине, внизу они опираются на опоры. При прямолинейных ребрах образуются пирамидальные или конические купола. Элементами купола являются нижнее опорное кольцо, собственно ребра и само верхнее кольцо. Ребристые вспарушенные купола являются распорной системой, в которой распор может восприниматься конструкцией фундаментов, стен или специальным опорным кольцом.

Ребристые купола могут быть железобетонными, металлическими и деревянными. В первом случае по каркасу из ребер могут быть уложены тонкостенные железобетонные плиты. Тогда ребристый купол превращается в купол- оболочку при условии, если конструктивными приемами обеспечивается совместная работа плит с ребрами.

Ребристо-кольцевые купола Они состоят из плоских радиальных плит, которые соединяются в кольцевом направлении прогонами, совместно образующими жесткую пространственную систему. Прогоны могут быть использованы как затяжки купола. В этом случае кольцевые прогоны не только работают на местный изгиб от веса кровли, но и воспринимают нормальные усилия от общей работы купола.

Ребристо-кольцевые купола с решетчатыми связями Они образуются многогранниками, вписанными в поверхность вращения. Они состоят из радиальных ребер и колец, между которыми располагаются раскосы. Наличие последних уменьшает усилия в ребрах и кольцах. Распор купола воспринимается растянутым опорным кольцом, служащим одновременно для устройства светового фонаря. Ребристо-кольцевые и ребристо-кольцевые купола с решетчатыми связями выполняются, как правило, металлическими.

Сетчатые купола Такие купола представляют собой многогранники,вписанные в сферическую или другую поверхность вращения и состоящие из одного слоя конструктивных элементов. Такие купола проектируются в основном металлическими; они могут быть выполнены также из дерева или железобетона.

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

 


МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КУПОЛА

Формообразование Конструктивные формы металлических куполов можно разделить на три типа: ребристые, ребристо-кольцевые и сетчатые. В ребристых куполах для обеспечения их пространственной жесткости 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 в основном архитектурно- композиционными требованиями. Практика проектирования показывает, что при отношениях от ¼ до 1/7 показатели массы конструкции изменяются незначительно.

Очертания ребер купола из конструктивных соображений, как правило, принимают круговыми. Однако часто центр окужности смещают с центральной оси. В этом случае форма купола становится не сферической, а тороидально-стрельчатой. Для большепролетных куполов используют также эллиптическое очертание ребер.

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

Для того, чтобы добиться существенного уменьшения изгибающих моментов в несущих элементах каркаса, необходимо запроектировать его в виде пространственной фермы. Это может быть выполнено, например, установкой в каждой трапецеидальной ячейке ребристо-кольцевого купола одного или двух диагональных стержней. Такая схема каркаса называется куполом Шведлера.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.