Вы здесь

Конструкция купол


Купольные конструкции

Купола (рис. 102) представляют собой пологие f/D (от 1/6 до 1/10) и подъемистые (f/D от 1/2 до 1/5) оболочки двоякой кривизны с поверхностью вращения (сфера, коноид, эллипсоид, параболоид) волнистой, складчатой, сетчатой или стрельчатой конструкции на круглом плане.

Купольные конструкции принадлежат к наиболее экономичным пространственным конструкциям, применяемым в покрытиях диаметром до 150 м при толщине оболочки в 1 /600-1/800 диаметра.

 

Рис. 102. Купола: а - геометрические формы: сферическая, коноидная, параболическая, эллиптическая; б  - конструктивные формы: гладкая сферическая, граненая стрельчатая, сетчатая ребристая. ребристо-кольцевая, волнистая; в - схемы передачи распора: через наклонные опоры на опорное кольцо в грунте, на опорное кольцо на колоннах, на внутреннее стальное кольцо (по Н. Никитину)

В отличие от традиционных каменных куполов, имеющих стрелу подъема в 1/2 диаметра, железобетонные конструкции позволяют применять купола пологой формы. Применение пологих куполов дает существенное уменьшение неэксплуатируемого подкупольного пространства и минимальное отношение поверхности покрытия, приведенной к единице площади перекрываемого зала. Уменьшению стрелы подъема купола сопутствует увеличение горизонтальной составляющей (распора) опорных реакций конструкции.

Однако благодаря малой массивности тонкостенной купольной оболочки абсолютные величины распора не столь велики. Традиционна передача распора купола на опорное растянутое горизонтальное кольцо. Кольцо опирают на стены, колонны или непосредственно на фундамент, передавая на них только вертикальную составляющую опорных усилий. Верхнее сжатое кольцо предусматривают в купольных оболочках при устройстве в ее вершине светового фонаря.

Широко распространена также система передачи распора с купольной оболочки на фундамент через наклонные опоры. Угол наклона опор соответствует расположению равнодействующей усилий в оболочке у ее опорной зоны (по касательной к поверхности). Этот вариант наиболее привлекателен и в функциональном, и в композиционном отношении: редкая расстановка опор позволяет хорошо осветить подкупольное пространство, а их наклон, отвечающий схеме распределения усилий в конструкции, способствует тектоничности архитектурного объема.

Уникальная система передачи распора и расположения распорного кольца предложена инж. Н. Никитиным в неосуществленном проекте крупного выставочного павильона. Зал диаметром 150 м перекрыт волнистым складчатым куполом из 36 складчатых радиально расположенных трехшарнирных арок, а стальное растянутое кольцо шириной 6 м подвешено внутри зала на оттяжках и может служить обзорной галереейили вторым ярусом экспозиции.

Наиболее экономична конструкция гладкого купола, применяемая в монолитном строительстве для покрытий диаметром до 150 м.

Ребристые конструкции применяют в конструкциях сборных куполов   в вариантах с ортогональной или ромбической сеткой ребер. В первом случае сборными элементами купола служат треугольные и трапецеидальные секторные панели, опирающиеся на нижнее и верхнее кольца, во втором - ромбические. Сборные элементы купола соединяют с опорными кольцами и между собой сваркой закладных деталей (арматурных выпусков) и замоноличиванием швов.

Сборные элементы ребристых куполов могут быть выполнены со сплошной плитой, плитой со световым отверстием или без плиты со светопрозрач-ным заполнением между ребрами. В последнем случае для обеспечения устойчивости конструкции ребра через шаг объединяют связями.

Волнистые купола выполняют главным образом монолитными из сопряженных сегментов оболочек-волн одинарной или двоякой кривизны (конои-дальных, синусоидальных, параболоидных и др.) и применяют в покрытиях пролетом до 80 м. При большем расходе материалов, чем в гладких куполах, конструкция обладает функциональными и композиционными преимуществами: благодаря открытым наружным торцам волн обеспечивается полноценное верхнебоковое естественное освещение внутренних пространств, устройство входов, а выразительная объемная форма конструкции обогащает композицию фасадов и интерьера здания. Торцы волн-оболочек могут выходить за пределы опорного кольца, иметь вертикальную или наклонную плоскость среза. Консольный вынос волны часто используют в качестве стационарного солнцезащитного устройства.

Складчатые и звездчатые купола выполняют монолитными и сборно-монолитными для пролетов до 80 м. Сборно-монолитные конструкции складчатых куполов из складчатых оболочек выпуклой или вогнутой формы внедрены в строительство в Москве на базе унификации элементарных оболочек. В основу унификации положены фрагменты поверхности тора с положительной и отрицательной гауссовой кривизной. Благодаря двум знакам кривизны из элементарных оболочек могут быть скомпонованы покрытия различной формы, геометрическую точность поверхности которых обеспечивают различной толщиной швов между оболочками.

Пример - целесообразный в функциональном отношении складчатый купол со встречными складками-козырьками - покрытие Даниловского рынка в Москве (архит. Г. Акулов, инж. Э. Жуковский). Включение встречных складок позволяет замкнуть кольцевой навес над контурной открытой галереей для сезонной торговли вокруг здания рынка и обеспечить его солнцезащиту.

www.firma-stroitel.ru

Глава "Купола" из книги "Фермы, арки, тонкостенные пространственные конструкции"

Изображение: 

Купол — одна из наиболее эффективных форм тонкостенных пространственных конструкций. Его многообразные конструктивные решения обладают архитектурной выразительностью и позволяют перекрывать пролеты до 150 м.

Общие сведения

Типичная форма купола — это поверхность двоякой кривизны с вертикальной осью вращения, которая может быть задана уравнением вида:

Купольные покрытия применяют для круглых, эллиптических или полигональных в плане зданий и сооружений различного назначения.

Поверхность купола с круговым основанием получается вращением вокруг вертикальной оси меридиональной кривой (образующей) — дуги круга, эллипса, параболы, циклоиды или комбинации из них (рис. 9.1). Образующей может служить прямая, при вращении которой получается конус. Купола с эллиптическим планом имеют более сложную поверхность. Могут применяться также волнистые, складчатые, а при многоугольном плане — многогранные купола.

При выборе очертания купольного покрытия учитывают архитектурные и технологические требования, а также технико-экономические, включающие: минимальный расход материала на возведение купола; простоту, удобство изготовления и монтажа элементов; долговечность, возможность ухода за конструкцией; соответствие конструктивного решения купола характеру действующих нагрузок.

Купола бывают пологими и подъемистыми. Пологим считается купол при отношении стрелы подъема к диаметру основания D от 1/5 до 1/10. В некоторых случаях по архитектурным, технологическим или иным соображениям их проектируют подъемистыми — с f/D > 1/5.

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, армоцемент, клееная древесина, конструкционные пластмассы, в частности, стеклопластик.

Расчет купола

Методика расчета купола зависит от его типа и вида нагрузки — осесимметричной и неосесимметричной. К первой относится собственный вес конструкции, сплошной снеговой покров и симметрично подвешенное оборудование. Ко второй — ветровая нагрузка, односторонняя снеговая нагрузка и несимметрично расположенное оборудование. При отношении f/D ≤ 1/4 ветровой напор создает на поверхности купола отсос, который разгружает купол и может не учитываться. Однако легкие, например, пластмассовые купола необходимо проверять расчетом на действие отсоса ветра.

На стадии определения конструктивного решения тонкостенного купола применяют приближенные способы расчета. Они дают вполне достоверные результаты, зачастую с точностью выше реальных допусков, практикуемых при подборе сечений элементов купола. В рабочем проектировании пользуются точными методами, ориентированными на реализацию вычислений с помощью компьютера.

Тонкостенные купола можно рассчитывать по безмоментной теории, условиями применения которой являются: плавность изменения толщины оболочки, радиуса кривизны ее меридиана, интенсивности нагрузки; свободное перемещение оболочки в радиальном и кольцевом направлениях. Безмоментное опирание купола по внешнему контуру представляется как непрерывное, шарнирно-подвижное, образуемое стерженьками-опорами, направленными по касательным к меридиональным сечениям оболочки. В этом случае оболочка будет статически определима (рис, 9.3), При нарушении названных условий напряженное состояние купола должно определяться с учетом действия изгибающих моментов в краевых зонах.

В безмоментном напряженном состоянии оболочка купола работает как тонкая мембрана и поэтому подвержена только нормальным усилиям, действующим в ее срединной поверхности. На практике это положение можно принять в отношении всего купола кроме приопорной зоны, где появляются изгибающие моменты.

Рассмотрим купол произвольного очертания, двоякая кривизна которого в каждой точке определяется двумя радиусами кривизны R1 и R2. В общем случае элемент оболочки купола, ограниченный двумя меридиональными и двумя кольцевыми сечениями, находится под воздействием нормальных усилий — меридионального N1 и кольцевого N2, а также касательного усилия S, отнесенных к единице длины сечения (см. рис. 9.3 а). При загружении купола осесимметричной нагрузкой (собственный вес, снег на всей поверхности) усилие S = 0, а усилия N1 и N2 определяют из условий статики как функции только угловой координаты φ (широты).

Напряженное состояние купола при осесимметричной нагрузке характеризуется следующим уравнением равновесия:

где qφ — нормальная к поверхности купола составляющая внешней нагрузки q (на 1 м2 поверхности купола).

Для определения меридионального усилия N1 кольцевым горизонтальным сечением отсекается верхняя часть купола и рассматривается ее равновесие (см. рис. 9.3 в). На отсеченный сегмент действует сжимающая сила Qφ, которая представляет собой сумму всех нагрузок, приложенных выше рассматриваемого сечения. Исходя из условия ΣZ=0, она должна уравновешиваться меридиональными усилиями N1 по периметру кольцевого сечения радиуса r:

где (φ—текущая угловая координата (отсчитывается от оси вращения); r = R2sinφ.

Следовательно,

Кольцевое усилие N2 находят из уравнения (9.2):

Распор купола определяется как горизонтальная проекция меридионального усилия N1

Распор в уровне опорного кольца (φ = φ0):

где N1,0 — меридиональное усилие в уровне опорного кольца; φ0 — половина центрального угла дуги оболочки в меридиональном направлении; r0 — радиус опорного кольца; Qφ,0— нагрузка, действующая на купол.

Распор Fh действует на опорное кольцо в радиальном направлении, поэтому растягивающее усилие в опорном кольце:

Сжимающее усилие в верхнем кольце от нагрузки q при соответствующей текущей координате φ определяется аналогично (9.8).

Под действием вертикальной нагрузки купол сжат, а вблизи опорного кольца растянут. Существует нейтральное кольцевое сечение («параллель»), вдоль которой усилия N2 равны нулю. Координата этой параллели определяется формой купола и видом нагрузки. Ее можно вычислить, приравняв к нулю выражение в скобках в формуле (9.5).

Дальнейшее рассмотрение оболочки вращения под действием конкретных нагрузок проведем на примере сферического купола. Геометрически он наиболее прост, а основные выводы качественного порядка, сделанные для сферы, могут быть распространены на купола других форм.

Для сферы R1 = R2 = R формулы (9.4) и (9.5) приобретают вид:

Формулы расчета сферических куполов на действие нагрузок от собственного веса g (кН/м2 поверхности купола) и снега s (кН/м2 перекрываемой куполом площади) приведены в [5], [6], [17]. Распределение меридиональных и кольцевых усилий в полусферическом куполе от вертикальных нагрузок показано на рис. 9.4.

Угол φ, при котором кольцевые усилия в куполе меняют знак, превращаясь из сжимающих в растягивающие, равен ~ 52° при действии собственного веса и 45° — при полной снеговой нагрузке. Для того, чтобы избежать растягивающих кольцевых усилий, стрела подъема купола f не должна превышать 1/52). Более подъемистые купола нуждаются в специальных кольцевых затяжках в нижних приконтурных зонах. Аналогичные вычисления усилий и критических величин углов могут быть выполнены для куполов вращения других очертаний.

При действии горизонтальных сил (ветер, сейсмика) и несимметричных нагрузок (одностороннее расположение снега) напряженное состояние купола характеризуется, кроме нормальных усилий N1 и N2, также касательными (сдвигающими) усилиями S. Расчет существенно усложняется и его выполняют по специальной методике.

Усилия N1 и N2 в гладкой оболочке купола, как правило, невелики, поэтому ее толщина определяется, главным образом, конструктивными или технологическими соображениями.

Особое внимание уделяют устойчивости купола. Формулы ее проверки, характерные для каждого материала, даются при рассмотрении особенностей куполов из различных материалов.

Волнистые и складчатые купола составляют особую группу. С архитектурной точки зрения они весьма эффектны, обладают богатой пластикой и немалыми конструктивными достоинствами, связанными с жесткостью формы. Будучи сплошностенчатыми (гладкими) или решетчатыми, они могут быть отнесены, соответственно, к тонкостенным или ребристым куполам. В железобетоне выполняют волнистые и складчатые купола, а из клееной древесины — чаще складчатые.

Железобетонные купола

Для железобетонных тонкостенных куполов характерны гладкие или волнистые (складчатые) формы, описываемые, в целом, поверхностью вращения. Область эффективных пролетов таких покрытий — от 25 до 120 м. Однако известны уникальные сооружения, имеющие более крупные пролеты, например D = 132 м (г. Урбана, США).

В зависимости от отношения стрелы подъема/к диаметру D опорного контура различают купола пологие — f/D = 1/5...1/10 и подъемистые — f/D>1/5. Наибольший экономический эффект получается при f/D = 1/3...1/5, однако в целях уменьшения поверхности покрытия рекомендуется принимать f/D - 1/6...1/7.

Основными конструктивными элементами купола являются оболочка и нижнее опорное (растянутое) кольцо, воспринимаюшее распор (см. рис. 9.2 а). При наличии центрального проема устраивают верхнее (сжатое) кольцо (си. рис. 9.2 б). Если по периметру купола D < 30 м имеется плоское кольцевое перекрытие, распор воспринимается последним (см. рис. 9.2 в). Железобетонные купола могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.

Оболочки монолитных куполов выполняют, преимущественно, гладкими, а сборных — ребристыми из цилиндрических или плоских панелей.

На стадии предварительного проектирования толщину t гладкой оболочки принимают равной 1/600... 1/800 радиуса кривизны купола в вершине, но не менее 50 мм по технологическим условиям, с постепенным увеличением ее к опорному и фонарному кольцу. В последующем расчете толщину оболочки уточняют проверкой условия устойчивости. В том случае, когда гладкая оболочка не проходит по устойчивости или на нее действуют сосредоточенные нагрузки, поверхность купола усиливается меридиональными, а при необходимости и кольцевыми ребрами, высота h которых принимается равной (1/100...1/150)D.

Конические купола имеют толщину оболочки t = (1/100...1/150)1), а следовательно, значительно уступают сферическим по технико-экономическим показателям.

Купол конструируют в соответствии с усилиями, полученными расчетом. Оболочка купола, за исключением приопорной зоны, сжата. Сжимающие усилия воспринимаются полностью бетонным сечением оболочки, поэтому ее армируют конструктивно в количестве не менее 0,2 % площади сечения бетона.

В монолитном куполе арматура располагается по меридианам и концентрическим окружностям (параллелям). Гладкую оболочку толщиной до 70 мм армируют одиночной сеткой из проволоки или стержней (классы стали Bp-I, A-II, А-III диаметром 4...6 мм и шагом 150...200 мм, располагаемой в середине сечения оболочки. При большей толщине устанавливают две сетки. В месте примыкания оболочки к нижнему опорному кольцу ставят дополнительную меридиональную арматуру для восприятия краевого изгибающего момента, по которому расчетом определяют количество стержней и заводят их в опорное кольцо. В этой же зоне размещают кольцевую арматуру для восприятия местных растягивающих кольцевых усилий (рис. 9.5).

Способ возведения монолитных куполов любого очертания на сплошных лесах и подмостях, повторяющих геометрию купола, сложен, требует больших затрат и поэтому применяется редко. Такие покрытия предпочтительно сооружать индустриальными методами с использованием сборно-разборной или пневматической опалубки.

Наиболее распространены купола из сборных железобетонных элементов (рис. 9.6). При их возведении стрелу подъема целесообразно выбирать такой, чтобы в оболочке возникали только усилия сжатия.

В сборном или сборно-монолитном варианте купол состоит из криволинейных или плоских трапециевидных плит (панелей) толщиной не менее 30 мм, усиленных по краям продольными ребрами, размеры и армирование которых назначают в соответствии с требованиями транспортирования и монтажа. Высота сечения h ребер плиты принимается равной 1/20...1/30 их длины l, а ширина b = (0,25...0.5)h, но не менее 40 мм. В кольцевом направлении в плите устраиваются ребра через 2...3 м. Поле плиты армируют сварной сеткой из проволоки класса Вр-I или стержней классов А-II, А-III с шагом 100...200 мм. Ребра плиты армируют сварными каркасами с рабочими стержнями из стали классов А-II, А-III. В приопорной зоне плиту утолщают. Для замоноличивания купола но линиям сопряжения сборных элементов оставляют зазоры шириной 40... 100 мм. Соединение элементов выполняют на сварке стальных закладных деталей из пластин, уголков и т.п. Прочность закладных деталей и соединительных накладок проверяют расчетом. Бетон оболочки и швов замоноличивания должен быть не ниже класса В-20.

Нижнее опорное кольцо может быть монолитным или сборным. Его рабочую арматуру рассчитывают на центральное растяжение без учета работы бетона. При небольшом диаметре купола (до 30 м) опорное кольцо может выполняться без предварительного напряжения и армироваться кольцевыми стержнями из стали классов А-II, А-III, Ат-III, диаметром 20...30 мм, стыкуемыми по длине на сварке. В куполах большего диаметра для повышения трещиностойкости опорного кольца и уменьшения размеров его сечения используют предварительное напряжение высокопрочной стержневой арматурой классов A-IV, A-V или проволочной арматурой классов В-II, Вр-II в виде пучков, прядей и др. Рабочую арматуру размещают либо в массиве опорного кольца (в каналах, впоследствии инъецируемых раствором), либо в криволинейных пазах на его поверхности. Напрягаемую арматуру закрывают торкрет-бетоном толщиной 20 мм.

Купола могут опираться на различные конструкции — стены, колонны, фундаменты. В оболочке купола допускается устройство отверстий и проемов для освещения и аэрации в пределах расстояния между ребрами. Отверстия могут быть круглыми, овальными или многоугольными.

Примеры конструирования монолитных и сборных куполов даны на рис, 9.5 и 9.6, а также в [5], [17] и др.

Сжимающие напряжения в оболочке купола σc не должны превышать Rb, a растягивающие напряжения σt - 0,3 Rb. Приопорные участки, где σt > Rbt, армируют, исходя из условия полного восприятия арматурой растягивающих усилий. При σt > 3Rbt толщину оболочки увеличивают.

При безмоментном решении сопряжение оболочки купола с нижним кольцом компонуют так, чтобы меридиональное усилие от нагрузки проходило через центр тяжести поперечного сечения кольца, вызывая в нем лишь осевое растяжение без изгиба (рис, 9.7 а, б), В реальной конструкции оболочка упруго закреплена в опорном кольце. Поэтому безмоментное напряженное состояние ее в этой зоне нарушается, а вдоль меридиана возникают местные изгибающие моменты М0 («краевой эффект»), которые быстро уменьшаются по мере удаления от края оболочки (рис, 9,7 в). Определяют их различными методами, изложенными в [6], [17] и др.

Устойчивость гладких куполов считается обеспеченной при условии, что интенсивность полной расчетной нагрузки:

где Eb,def— модуль деформации бетона, принимаемый равным (0,319...0,212)Eb в зависимости от его относительной влажности; Eb— модуль упругости бетона; t — толщина оболочки; R — наибольший из двух радиусов главных кривизн поверхности.

Устойчивость сборных ребристых куполов проверяют по этой же формуле, используя условные (фиктивные) значения t и Eb:

где а — расстояние между ребрами: A. J— площадь и момент инерции таврового сечения, состоящего из ребра и полки шириной а (рис. 9.8).

Деревянные купола

Деревянные тонкостенные купола проектируют диаметром основания D = 12...36 м. Они, как правило, имеют сферическое очертание. Купол состоит из кольцевого и косого дощатых настилов, подкрепленных легкими меридиональными ребрами (арочками), верхнего и нижнего опорного кольца (рис. 9.9).

Меридиональные ребра воспринимают сжимающие усилия в оболочке по направлению меридиана и передают их на верхнее и нижнее кольца. Ребра состоят из нескольких слоев склееных или сшитых гвоздями досок общей высотой поперечного сечения не менее 1/250D, принимаемой из условия жесткости. Шаг ребер по нижнему опорному кольцу назначают равным 0,75...1,5 м для обеспечения устойчивости купола.

Кольцевой настил воспринимает усилия, действующие в кольцевом направлении оболочки. Толщину досок этого настила принимают равной 19...25 мм. В нижней части купола, где могут возникать растягивающие кольцевые усилия (при f/D> 1/5), настил выполняют из двух слоев досок. Оба слоя прибивают гвоздями. В верхней части купола, где действуют сжимающие кольцевые усилия, настил выполняют из одного слоя досок 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 под углом 45° к меридиональным ребрам (в виде «елочки»).

Нижнее опорное кольцо воспринимает распор меридиональных ребер и работает на растяжение. Оно может быть железобетонным, деревянным или металлическим в зависимости от вида нижних опорных конструкций (железобетонные фундаменты, металлические или деревянные стойки и др.). Концы ребер анкеруют в опорном кольце, а последнее надежно соединяется с нижележащими конструкциями.

Верхнее кольцо изготавливают металлическим или деревянным. Деревянные кольца могут быть клееными или кружальными на гвоздях.

Тонкостенные купола могут быть выполнены из крупнопанельных клеефанерных элементов, что значительно снижает трудоемкость возведения покрытия. Купола собирают с помощью лесов.

Статический расчет тонкостенной оболочки купола производят по безмоментной теории. Ребра рассчитывают на меридиональное усилие FM = aNl, где а — длина дуги между ребрами на рассматриваемой широте, определяемой угловой координатой (φ: Nl — меридиональное усилие, определяемое по формуле (9.9). Кольцевой настил рассчитывают на усилие N2, приходящееся на единицу длины меридионального ребра по формуле (9.10). Расчет нижнего и верхнего колец на прочность ведется по формулам, приведенным в ([5], раздел 6).

Устойчивость тонкостенного сферического купола проверяют по формуле критического напряжения:

где Σσc — суммарное сжимающее напряжение от всех видов нагрузки; Е — модуль упругости материала; t — толщина оболочки; R — радиус кривизны купола.

Купола из пластмасс

В качестве материала для тонкостенных гладких куполов могут использоваться пластмассы, обладающие свето- и радиопрозрачностью. Область применения — фонари из светопрозрачного органического стекла («плексигласа»), цельные небольших размеров или составные диаметром до 10 м при толщине оболочки до 20 мм; купола обтекателей радиолокационных антенн диаметром до 60 м и высотой до 40 м. Легкость, прочность, удобоформуемость стеклопластиков позволяют использовать их для изготовления панелей сборных куполов.

Купола-оболочки бывают однослойными, двух- и трехслойными. Однослойные купола изготавливают из оргстекла, полиэфирного светопрозрачного стеклопластика и пенопласта (пенополистирола и др.). Двухслойная оболочка состоит из наружного стеклопластикового слоя и внутреннего пенопластового. Трехслойные купола общей толщиной от 15 до 50 мм имеют стеклопластиковые обшивки толщиной до 3 мм и средний слой из пенополистирола, пенополиуретана, сотопласта и просто воздушной прослойки.

Диаметр и толщина однослойных куполов из органического стекла достигают, соответственно, 10 м и 20 мм; из стеклопластика — 9 м и 6 мм; из пенопласта — 24 м и 200 мм. Параметры двухслойных куполов аналогичны однослойным стеклопластиковым, так как внутренний пенопластовый слой, в основном, выполняет функцию утеплителя. Трехслойные купола возводят диаметром до 25 м и общей толщиной оболочки до 50 мм.

Однослойные панели сборных куполов могут быть лотковой, треугольной или трапециевидной формы (плоской или выпуклой). Они имеют отбортовки (фальцы), удобные для болтовых соединений. При необходимости в швах прокладывают металлические полосы жесткости или кромки панелей усиливают уголками. Таким панелям можно придавать любые формы [5]. Детали трехслойной панели типа «сэндвич» показаны на рис. 9.10.

www.alldomes.ru

Как легко сделать геодезический купол Фуллера своими руками

(19 оценок, среднее: 4,37 из 5) Загрузка...

Определяясь с проектом для дачного строительства, прежде всего, оценивается не только комфортность, но и внешний вид будущей постройки. Частный дом принято считать местом для отдыха, поэтому его стоит сделать красивым и комфортным. Если есть желание построить на приусадебном участке уникальную оранжерею, домик или беседку, то стоит попробовать подумать над возведением геодезического купола. С виду это довольно сложная конструкция, но построить ее способен даже не очень опытный строитель, а материальные затраты будут небольшими. В этой статье будет описано, как построить купол своими руками.

Определение геодезического купола

Специалисты считают, что большинство людей не имеют представления о такой конструкции здания, потому что она встречается очень редко. Именно поэтому стоит подробно описать все особенности и технические характеристики геодезического купола. Разработал постройки с несущей сетчатой оболочкой изобретатель Ричард Фуллер. Сначала он взял очень прочную конструкцию в виде сферы и разделил ее на небольшие треугольники, чьи стороны расположены на правильных геодезических линиях. Расчеты Ричарда Фуллера смогли сделать строительство купола простым и доступным любому человеку.

Изобретатель полагал, что подобная уникальная конструкция строения обязана была решить проблему быстрой постройки дешевого и комфортного дома. Эту разработку не оценили специалисты, и она не применяется в массовом строительстве. Однако для постройки уникального кафе или красивого летнего домика геодезический купол Фуллера является оптимальным вариантом.

Разработка Ричарда Фуллера является довольно устойчивой конструкцией. Геодезический купол равномерно распределяет всю массу, может выдержать огромные нагрузки и уменьшает финансовые вложения при строительстве фундамента. Уникальная сферическая форма способна противостоять самым мощным порывам ветра. Экономия при строительстве таких домов обусловлена сокращением общей площади боковой поверхности. В самом куполе круглые стены помогают качественной циркуляции воздуха, создавая комфортный микроклимат.

Читайте также:  Детская площадка своими руками: особенности постройки

Главным недостатком можно считать очень сложные, по сравнению с простыми домами, математические расчеты. Так как конструкция состоит из огромного числа деталей, то необходимо утеплить довольно много стыков. Других существенных недостатков у геодезического купола нет.

Измерения и расчеты

При наличии желания построить геокупол своими руками сначала необходимо провести все математические расчеты. Главная задача расчета геодезического купола состоит в том, чтобы имея определенный радиус, получить такие данные:

  • общую площадь и высоту строения;
  • площадь поверхности геодезического купола;
  • длину и число ребер;
  • величину углов между ребрами строения;
  • нужный тип и общее число специальных коннекторов.

Необходимо заострить внимание на таком узле для постройки геокупола, как специальный коннектор. Эта деталь представляет собой узел, соединяющий между собой все стропильные части. Так как коннектор является главным элементом для закрепления всей конструкции, то он изготавливается из прочного материала высокого качества.

В зависимости от конструкции геодезического купола и места расположения в нем, соединительный коннектор должен иметь разное количество лепестков. Все крепления для постройки купольного дома можно приобрести или изготовить своими руками. Хорошим примером может быть коннектор из обычной перфорированной ленты. Подобный коннектор обладает очень ценным качеством, потому что на нем довольно просто регулируется угол наклона. Геодезические купола с маленьким диаметром можно построить безконнекторным методом. Однако при строительстве большого дома применять для крепежа ребер коннектор из металла необходимо.

Для того чтобы произвести расчеты, нужно знать габариты строения. Необходимо запомнить, что общая площадь изготовленного геодезического купола будет немного меньше площади окружности, потому что в основании располагается многогранник, который вписан в круг. Высоту постройки можно определить по общей длине диаметра. Стоит заметить, что чем больше высота купола, тем конструкция будет больше похожа на сферу.

Читайте также:  Детский деревянный домик на дачу своими руками

Чтобы рассчитать нужные детали будущей конструкции, стоит применить специальный онлайн-калькулятор. Нужно ввести данные о высоте и радиусе постройки, а калькулятор сделает расчеты геокупола и предоставит длину и число ребер, вид и количество соединительных коннекторов. 

Строительство своими руками

Самыми подходящими для купольного строительства конструкциями можно считать небольшие теплицы, уютные беседки или дачные домики. Сначала необходимо выбрать место для постройки. Если это будет теплица, то нужно найти хорошо освещенный участок. Для домика или беседки подойдет немного затененная площадка. Участок под любое из этих строений выравнивается, а потом убирается на нем весь мусор и корни деревьев.

Теплица

Построить купольную теплицу легче всего. Чтобы ее собрать, не нужен фундамент, а материалом для основания могут быть обычные доски, бруски или металлические трубы. На предварительно подготовленной поверхности необходимо начать сборку основания теплицы-купола. В первую очередь собираются треугольники и скрепляются между собой. Для того чтобы не перепутать грани, их необходимо подписывать и сверяться с чертежом. Если теплица маленьких размеров, то при сборке соединительный коннектор стоит заменить простой монтажной лентой и крепежными материалами.

Изготовленный геодезический купол стоит накрыть простой пленкой. Намного лучше будет выглядеть купольная теплица, которая покрыта листами поликарбоната. Вырезанные из поликарбоната треугольники необходимо закрепить на каркасе, а все стыки закрыть декоративными рейками. С улицы геокупол можно украсить при помощи декоративного камня, посадить цветы и установить небольшой забор. Подобная купольная теплица будет уникальным украшением любого загородного дома.

Беседка

В виде геодезического купола можно построить беседку. Для этого необходимо придерживаться таких рекомендаций:

  • наилучшим материалом для строительства такой беседки является профильная труба;
  • концы подготовленных труб нужно сплющить или согнуть под углом в 12 градусов;
  • на всех концах трубок стоит сделать отверстия;
  • чтобы собрать детали конструкции, коннектор не нужен, необходимо просто соединить трубки при помощи болтов.

Читайте также:  Как сделать мангал из кирпича своими руками

После изготовления конструкции купольной беседки следует не менее важный этап работ. Он заключается в накрытии круглой беседки с куполом. Материал для этого можно использовать самый разный. Если конструкция геодезического купола полностью не накрывается, и оставляется пара секций беседки открытыми, то их можно декорировать красивой тканью. В подобной комфортной беседке можно с удовольствием проводить свободное время с близкими и друзьями.

Дом

Купол способен стать основой уникального дома на дачном участке. Главным отличием от беседки и теплицы является необходимость строительства фундамента. Для того чтобы построить купольный дом, стоит придерживаться следующих рекомендаций:

  • нужен хорошо теплоизолированный фундамент;
  • к основанию фундамента крепятся специальные угловые стойки, которые укрепляются при помощи горизонтальных распорок;
  • собирается конструкция купольного дома;
  • снаружи дом необходимо обшить листами из фанеры.

Установив дверные и оконные рамы, стоит начать отделку геодезического дома изнутри. Во все проемы закладывается хороший утеплитель, который зашивается листами фанеры. Для того чтобы соорудить купольный дом, необходимо не более трех месяцев работы. Форма геодезического купола поможет сэкономить на количестве материалов.

При проживании в таком доме можно оценить основные преимущества этой конструкции:

  • небольшая площадь потолка и стен сокращает потери тепла;
  • округлые стены помогают воздуху хорошо циркулировать, создавая при этом комфортный микроклимат.

Купольное здание является оптимальным вариантом функционального, дешевого и уникального строения на территории дачного участка.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

(19 оценок, среднее: 4,37 из 5) Загрузка...

landshaftnik.com

Как сделать купольный дом — пошаговое руководство по строительству из 6 этапов — Ремонт квартиры своими руками: школа ремонта для новичков и не только

Несмотря на кажущиеся небольшие размеры, купольные дома внутри очень просторные.

Хотите удивить своих гостей или соседей по участку необычной формой загородного дома? Я подробно расскажу, как построить купольный дом своими руками. Для тех, кто сомневается в целесообразности такого решения, я опишу все положительные и отрицательные стороны купольных зданий, а пошаговая инструкция наглядно подтвердит мои слова.

Особенности жилых домов в форме купола

Самонесущие сооружения сферической форма начали возводить еще в прошлом веке, однако в жилищном строительстве куполообразные дома появились относительно недавно.

Среди частных застройщиков есть много сторонников и противников такой формы жилого дома. Я никого не склоняю ни в ту, ни в другую сторону, а просто приведу очевидные факты:

Преимущества:

  • Для возведения купольного здания требуется значительно меньше времени и строительных материалов, чем для строительства типового деревянного или кирпичного дома с такой же площадью;
  • Соответственно, в таком случае цена строительства уменьшается, а скорость увеличивается.
  • Тонкостенная сферическая оболочка имеет небольшой удельный вес, поэтому для возведения такого здания можно использовать мелкозаглубленный ленточный или столбчатый фундамент;
  • По этой же причине такие дома можно строить даже на неустойчивых или пучинистых грунтах.
  • Сферический купол сам по себе обладает хорошей самонесущей способностью, поэтому для него не требуются никакие несущие или поддерживающие элементы конструкции (колонны, балки, ригели и пр.);
  • При необходимости вы сможете в любой момент установить силовые элементы внутри дома, например, для поддержания перекрытия второго этажа, балкона или мансарды.
  1. Равномерное распределение нагрузок:
  • Арочное перекрытие под воздействием вертикальной нагрузки всегда работает на сжатие;
  • Вектор приложенной силы направлен по касательной относительно полусферы, которая к тому же имеет идеальную аэродинамическую форму;
  • Совокупность этих факторов обеспечивает высокую сейсмоустойчивость и способность противостоять значительным снеговым и ветровым нагрузкам.

Меньшее отапливаемое пространство и эффективное распределение теплого воздуха позволяют экономить до 30% топлива на обогрев купольного дома.

  1. Хорошее энергосбережение:
  • Отапливаемый объем купольного дома на 30% меньше, чем внутренний объем стандартного здания с такой же площадью по полу;
  • В сферическом доме нет холодных углов и потолочных стыков, которые в значительной мере приводят к потерям тепла;
  • Арочная форма купола способствует более равномерному и плавному распределению тепловых потоков.
  • Пустотелая сферическая оболочка позволяет выполнить внутреннюю планировку всех помещений в доме на свое усмотрение;
  • Если вам такая планировка со временем надоест, вы в любой момент сможете ее переделать без изменения несущей конструкции здания.
  • Жилой дом полусферической формы имеет необычный внешний вид, поэтому он будет акцентировать на себе внимание и зрительно выделяться среди других построек частного сектора.
  • Чтобы не позориться перед соседями, нужно грамотно продумать концепцию наружного оформления и архитектурного стиля.

Недостатки:

  1. Сферическая форма может быть не очень удобна для привычной планировки помещений, а также для расстановки мебели, сантехнических приборов и бытовой техники.
  2. Сложная архитектура. У круглого дома сложнее сделать крыльцо, входные двери, окна, балконы и прочие архитектурные элементы.

Внутри купола свободно размещается полноценный двухэтажный жилой дом для большой семьи.

Как устроены купольные дома

Для индивидуального строительства купольных домов применяется несколько технологий:

  1. Монолитно бетонный свод изготавливается в виде тонкостенной наружной оболочки из армированного монолитного бетона:
  • Из стального арматурного прутка сваривается легкий каркас полусферической формы;
  • Сам по себе он практически не имеет жесткости, поэтому поддерживается временными подпорками;
  • Изнутри и снаружи каркаса по всему периметру устанавливается скользящая опалубка, а внутрь нее заливается бетонный раствор;
  • По мере застывания бетона убираются некоторые секции опалубки, и она перемещается выше, после чего в нее заливается новая порция раствора;
  • Когда весь бетон полностью застынет, опалубка убирается, и остается прочная армированная оболочка в виде полусферы.

Для заливки бетонного купола применяется надувная опалубка в виде большого баллона со сжатым воздухом.

  1. Купол из кирпича или камня можно построить даже без специальной оснастки:
  • На круглом фундаменте по периметру выкладывается несколько рядов кирпича;
  • Кладка первых рядов делается строго вертикально по отвесу;
  • Начиная с 10-15 ряда, каждый последующий кирпич укладывается немного под наклоном в сторону центра окружности;
  • С каждым следующим рядом кладка все больше наклоняется, а ее радиус постепенно уменьшается;
  • Для поддержания последних рядов под них подставляются временные подпорки, а в самом конце по центру кладется замковый камень.

Кладка купола из кирпича требует большого опыта, поэтому такой способ не подойдет для новичков.

  1. Купольный свод из пенопласта сделать своими руками еще проще, поскольку он собирается из готовых легких сферических сегментов:
  • Пенопластовые секции из готового набора устанавливаются на круглом фундаменте, и скрепляются между собой при помощи специального клея;
  • Снаружи на поверхность пенопласта укладывается армирующая сетка, затем наносится слой влагостойкой штукатурки на цементной основе;
  • Нижняя часть полусферы обкладывается облицовочным кирпичом или клинкерной плиткой, а сверху монтируется гибкое кровельное покрытие на битумной основе (рубероид, битумная черепица);
  • Внутренняя отделка сводится к оштукатуриванию и окрашиванию купола с применением армирующей сетки серпянки.

Пенопластовый купол, обложенный искусственным камнем, выглядит вполне добротно и стильно.

  1. Каркасный купольный дом собирается из множества небольших отрезков деревянного бруса или досок:
  • Все заготовки для каркасного купола имеют одинаковое сечение, но немного отличаются по длине;
  • Они устанавливаются на круговой фундамент, и соединяются друг с другом в строго определенной последовательности;
  • Снаружи каркас обшивается влагостойкой фанерой или ориентированно-стружечной плитой (ОСП) толщиной 10-15 мм;
  • Нижнюю часть можно оштукатурить или обложить облицовочным кирпичом, а верх купольного свода покрыть гибкими кровельными материалами;
  • Изнутри в полости каркаса закладывается теплоизолирующий материал, а затем выполняется отделка листами ОСП, доской вагонкой или другими интерьерными материалами.

Полукруглая терраса вокруг купольного дома позволяет существенно увеличить полезную площадь.

Разновидности каркасных куполов

Каркасная технология строительства купольного дома предполагает возведение несущего каркаса одного из двух типов:

  1. Стратодезический купол дома имеет дуговой несущий каркас. По структуре каркасной решетки он напоминает параллели и меридианы северного полушария Земли:
  • По окружности фундамента расположено множество меридиональных радиусных сегментов, которые сходятся в самом верху в центральной части дома;
  • Все вертикальные сегменты связаны между собой параллельными горизонтальными перемычками, которые равномерно расположены с одинаковым шагом от фундамента до верха купола.

Преимущества:

  • Такая конструкция в сборе с обшивкой хорошо противостоит вертикальным и горизонтальным нагрузкам;
  • Благодаря прямоугольной форме ячеек решетки, в нее удобно встраивать стандартные окна и двери;

Недостатки:

  • Несущая способность стратодезического купола сохраняется только при полном комплекте всех связанных элементов и наличии наружной обшивки;
  • Если часть наружной обшивки и несущих сегментов удалить, то такой дом может рассыпаться;
  • По этой причине стратодезическая технология непригодна для строительства сферических домов нестандартной формы с большими проемами или с обрезанным плоским фасадом.

Стратодезический каркас состоит из множества радиусных сегментов, похожих на дольки апельсина.

  1. Геодезический купол отличается сетчатой структурой несущего каркаса. На первый взгляд его решетка может показаться хаотичной, но на самом деле она строго систематизирована:
  • Все составные элементы геодезического купола связываются в отдельные пучки по 6 штук;
  • Они соединяются при помощи металлических коннекторов, и располагаются под углом 45° относительно друг друга;
  • Каждый пучок образует пространственный многогранник, близкий по форме к сегменту правильной сферы.

Преимущества:

  • Связанные между собой пучки обеспечивают хорошую несущую способность даже без наружной обшивки, а также в том случае, когда сфера собрана не полностью;
  • Такое свойство позволяет использовать геодезическую решетку для строительства купольных домов самой необычной формы, например, с открытыми террасами, широкими проемами или плоскими фасадами;

Недостатки:

  • Для изготовления требуется большое количество коннекторов и более сложные инженерные расчеты;
  • Треугольная форма ячеек решетки не всегда удобна для раскроя материалов, а также для установки металлопластиковых окон и дверей.

Каркас геодезического купола состоит из множества отдельных прямых ребер, соединенных между собой под небольшим углом.

Строительство геодезического купольного дома

Этап 1: подготовка инструментов и материалов

Чтобы строить купольные дома своими руками, не требуется грузоподъемной техники или специального оборудования, за исключением пилорамы. В остальном можно обойтись обычным набором домашних инструментов:

Инструменты:

Иллюстрация Список инструментов
Плотницкие инструменты:
  1. Резиновая или деревянная киянка;
  2. Две ножовки по дереву для продольного и поперечного распила;
  3. Плотницкий большой топор;
  4. Ручной фуганок и рубанок;
  5. Набор стамесок;
  6. Большой деревянный угольник;
  7. Простой карандаш;
  8. Линейка или складной метр.
Слесарные инструменты:
  1. Ножовка по металлу;
  2. Молоток средний и большой;
  3. Плоскогубцы с пассатижами;
  4. Набор фигурных и плоских отверток;
  5. Ножницы по металлу;
  6. Мебельный или строительный степлер с комплектом скоб;
  7. Кувалда и металлический лом;
  8. Строительный уровень и шнур с веревочным отвесом;
  9. Рулетка длиной 5 м;
  10. Острый нож;
  11. Комплект гаечных ключей №№ 10-22.

Садовые инструменты:
  1. Алюминиевая или деревянная лестница;
  2. Штыковая и совковая лопата;
  3. Садовая или строительная тачка;
  4. Ручная трамбовка для грунта;
  5. Садовый бур диаметром 200-300 мм.

Электроинструменты:
  1. Бетономешалка или строительный миксер;
  2. Электрическая дрель со сверлами по дереву и по металлу;
  3. Болгарка с дисками по металлу и по дереву;
  4. Электрический лобзик с пилками по дереву;
  5. Отрезная машинка с дисками по дереву;
  6. Пилорама или циркулярная пила для раскроя пиломатериалов.

Материалы:

Иллюстрация Перечень материалов
  Материалы для столбчатого фундамента:
  1. Асбоцементные или пластиковые трубы диаметром 200-300 мм (как на фото);
  2. Арматурный пруток диаметром 10-12 мм;
  3. Резьбовая штанга М12;
  4. Овражный или карьерный чистый песок;
  5. Портландцемент марки М400-М500;
  6. Щебень гранитный размером 20-30 мм;
  7. Холодная чистая вода.

Вместо пластиковых труб можно использовать картонные гильзы от больших рулонов или свернутый в 2-3 слоя рубероид.

Пиломатериалы:
  1. Сухой брус сечением 100х100 мм;
  2. Обрезные доски 50х100 мм;
  3. Нестроганые доски толщиной 25 мм;
  4. Рейки и бруски сечением 20х20 — 60х60 мм;
  5. Шпунтованные половые доски толщиной 40 мм;
  6. ОСП или влагостойкая фанера толщиной 10-15 мм;
  7. Доска вагонка для внутренней отделки.

Тепло- и гидроизоляция:
  1. Минеральная вата в рулонах или плитах;
  2. Полиэтиленовая пленка;
  3. Рубероид;
  4. Гибкая битумная черепица;
  5. Паропроницаемая гидрозащитная мембрана;
  6. Металлизированный алюминиевый скотч;
  7. Монтажная пена в баллонах;
  8. Битумная мастика.

Крепеж:
  1. Оцинкованные болты М6-М12 с гайками и шайбами;
  2. Пяти- и шестилучевые коннекторы для соединения брусков;
  3. Саморезы по дереву диаметром 4-6 мм и длиной 32-85 мм;
  4. Кровельные саморезы длиной 25-55 мм;
  5. Оцинкованные монтажные пластины и уголки с перфорацией;

Коннекторы можно сварить самому из толстостенной трубы и стальных пластин 4-5 мм. Для этого удобно использовать кондуктор из фанеры и деревянных брусков.

Этап 2: изготовление фундамента

Строительство купольного дома своими руками всегда начинается с фундамента. В данном случае он может быть ленточным или столбчатым. Последний сделать проще и дешевле, поэтому я расскажу об изготовлении столбчатого фундамента:

Иллюстрация Описание работ

Разметка территории:
  1. На участке земли определить центр будущего дома в плане, и нарисовать окружность, равную его наружному диаметру;
  2. Это можно сделать с помощью импровизированного циркуля из колышков и шнура;
  3. В пределах окружности сныть верхний слой грунта на глубину 150-200 мм;
  4. От центра к окружности провести прямые линии со смещением 30°, разделив ее на 12 равных частей;
  5. Внутри нарисовать еще один круг, диаметр которого должен быть в два раза меньше большой окружности.

Ямы для столбов:
  1. На пересечении большой окружности и прямых линий пробурить 12 ям диаметром 200-300 мм и глубиной 1500 мм;
  2. На пересечении малой окружности и прямых пробурить 6 ям с такими же размерами;
  3. В каждую яму установить и зафиксировать пластиковые или асбоцементные трубы;
  4. Их верхние торцы должны быть расположены в одной горизонтальной плоскости на высоте не менее 200 мм над уровнем земли.

Заливка фундамента:
  1. Из трех или четырех стальных прутков сварить 18 армирующих решеток на всю длину свайной трубы;
  2. По центру каждой решетки приварить резьбовую шпильку так, чтобы после установки арматуры она выступала на 150 мм выше торца трубы;
  3. В каждую трубу вставить арматурный каркас, и залить до самого верха бетонным раствором марки М200;
  4. Бетон уплотнить погружным вибратором, накрыть полиэтиленом и оставить в покое для отвердевания.

На время работы резьбу на шпильке желательно защитить малярным бумажным скотчем.

Чтобы под домом со временем не прорастала трава, после монтажа фундамента, на место вынутого верхнего слоя грунта нужно уложить геотекстиль, а сверху засыпать слой песчано-гравийной смеси.

Этап 3: Монтаж основания дома

Возведение купольного дома на столбчатом фундаменте можно начинать не ранее чем через 2-3 недели после заливки бетона:

Иллюстрация Описание работ

Схема основания:
  1. Наибольшая нагрузка от веса купола приходится на большую окружность;
  2. Поэтому обвязку наружного контура нужно делать из бруса сечением не меньше чем 100х100 мм;
  3. Для обвязки внутреннего контура столбов можно использовать доску 50х100 мм, установив ее на ребро;
  4. Шаг между опорными точками для каждого бруса должен быть не более 1500 мм;
  5. Если дом имеет диаметр более 12000 мм, то количество опорных столбов надо увеличить.

Чтобы влага из бетона не проникала в дерево, на каждый столб сверху надо наклеить прокладки из рубероида.

Укладка бруса и радиальных лаг:
  1. Соединение всех несущих брусьев и радиальных лаг между собой выполняется в полдерева;
  2. Каждый брус наружного контура должен ложиться на два соседних опорных столба;
  3. После стыковки двух смежных брусьев, в них нужно просверлить отверстие, и насадить на резьбовую шпильку;
  4. Когда весь наружный контур будет собран, его нужно притянуть гайками с широкими шайбами к каждому столбу;
  5. Лаги одним концом опираются на центральный столб;
  6. Посередине поддерживаются внутренним контуром, а другим концом ложатся на брус наружного контура.

Монтаж вертикальных столбов:
  1. Нижняя часть купольной постройки обычно делается вертикальной, а радиусный свод начинается на высоте 800-1500 мм от уровня чистового пола;
  2. Такое решение позволяет более рационально использовать внутреннее пространство;
  3. Для этого перпендикулярно к земле по углам основания надо установить 12 вертикальных столбов из бруса 100х100 мм;
  4. Их надо насадить на резьбовые шпильки, и с двух сторон укрепить боковыми подкосами;
  5. Столбы должны стоять строго вертикально, и расстояние между ними по всему периметру должно быть везде одинаковым.

Этап 4: сборка несущего каркаса

Для сборки каркаса геодезического купольного дома можно использовать коннекторное или бесконнекторное соединение граней:

  • Соединение с коннекторами рассчитано на более высокие нагрузки, однако такой способ обойдется дороже;
  • Бесконнекторное соединение проще и дешевле, но его можно использовать только для куполов небольшого размера.
Иллюстрация Описание работ

Нижние секции:
  1. Для перехода от вертикальной к сферической части купола нужно сделать двенадцать трапециевидных секций;
  2. Я не привожу их точные размеры, потому что они определяются путем геометрических расчетов, отдельно для каждого конкретного купола.

Установка нижних секций:
  1. Трапециевидные секции установить и закрепить сверху вертикальных столбов;
  2. С этого уровня начинается сферический купол, поэтому каждая секция должна быть немного наклонена к центру окружности;
  3. По верхней части все секции надо жестко связать между собой горизонтальными ребрами.

Монтаж каркаса:
  1. Со следующего ряда начинается монтаж треугольных секций;
  2. Они собираются по месту из отдельных ребер, при помощи пяти- и шестилучевых коннекторов или саморезов по дереву;
  3. Для этой работы удобно использовать высокую стремянку или разборные строительные леса.

Купольный каркас:
  1. Геодезический каркас купольного дома должен иметь правильную полусферическую форму;
  2. Он обладает достаточной жесткостью, поэтому может свободно выдерживать вес нескольких взрослых человек.

Этап 5: обустройство полов

Купольный дом на столбчатом фундаменте получается немного приподнятым над уровнем земли. Чтобы исключить проникновение холода снизу, в таких домах делают утепленные подшивные полы с внутренним настилом из шпунтованных досок:

Иллюстрация Описание работ

Подшивка чернового пола:
  1. Снизу к радиальным лагам закрепить полотнище паропроницаемой гидроизоляционной мембраны;
  2. Для этого удобно использовать строительный или мебельный степлер;
  3. Под мембраной к лагам подшить черновой пол из нестроганой доски 25 мм;
  4. Между досками допускаются небольшие щели шириной до 5 мм.

Укладка утеплителя:
  1. В пространство между лагами на гидрозащитную мембрану уложить утеплитель;
  2. В данном случае я советую применять жесткие плиты минеральной ваты;
  3. Как альтернативу можно использовать листы пенопласта или экструдированного пенополистирола (ЭППС), а также засыпку керамзитом, каменноугольным шлаком или перлитом;
  4. Поверх утеплителя уложить еще один слой паропроницаемой мембраны, и закрепить ее к лагам при помощи степлера.

Монтаж чистового пола:
  1. Поверх мембраны изнутри дома к лагам закрепить шпунтованные половые доски толщиной 40 мм;
  2. Их надо укладывать без зазоров и щелей вплотную друг к другу;
  3. Половые доски должны ложиться перпендикулярно лагам;
  4. Поэтому в круглом доме с радиальными лагами, настил пола получится в виде отдельных секторов;
  5. При желании на половые доски можно уложить линолеум, ламинат, керамическую плитку или другие виды напольного покрытия.

Этап 6: обшивка купола

После монтажа каркаса нужно установить оконные и дверные проемы. Учитывая специфичную форму дома, окна лучше заказать в специализированной мастерской. Заканчивается строительство куполов наружной и внутренней обшивкой несущего каркаса:

Иллюстрация Описание работ

Пароизоляция:
  1. Снаружи весь купол нужно обтянуть паропроницаемой гидрозащитной мембраной;
  2. Она может свободно выпускать водяные пары наружу, но не пропускает влагу внутрь утеплителя;
  3. Края полотнищ мембраны следует укладывать с перехлестом друг на друга на 80-100 мм;
  4. Снаружи ее надо закрепить к каркасу при помощи степлера.

Контробрешетка:
  1. Поверх мембраны к каркасу закрепить контробрешетку из деревянных брусков сечением 30х30 или 40х40 мм;
  2. Она нужна для того, чтобы обеспечить вентиляционный зазор между наружной обшивкой и утеплителем.

Наружная обшивка:
  1. Каждый сегмент купола снаружи зашить треугольником из влагостойкого листового материала;
  2. Я советую использовать влагостойкую фанеру или ОСП толщиной 10-15 мм;
  3. Листы наружной обшивки крепятся к брускам обрешетки саморезами впотай с шагом 120-150 мм;
  4. Стыки между листами нужно промазать битумной мастикой.

Наружная отделка и гидроизоляция:
  1. Поверх наружной обшивки уложить гидроизоляцию или еврорубероида;
  2. Его легко приклеивать к поверхности, разогревая нижнюю сторону газовой горелкой или паяльной лампой;
  3. Нижнюю часть купола на высоту 1-2 метра снаружи обложить декоративным кирпичом или керамогранитной плиткой;
  4. Верхнюю часть лучше всего покрыть гибкой битумной черепицей;
  5. Она легко изгибается в любом направлении, поэтому плотно облегает изгибы на гранях купола;
  6. Битумная черепица крепится к обшивке мелкими гвоздиками, при этом выполнять монтаж нужно обязательно снизу вверх.

Утепление и внутренняя обшивка:
  1. В пространство между ребрами каркаса изнутри дома уложить минеральную вату;
  2. Толщина слоя утеплителя должна быть не менее 100 мм;
  3. Чтобы она не вываливалась, между досками можно натянуть тонкий шнур;
  4. Сверху утеплителя уложить и закрепить слой паропроницаемой мембраны;
  5. После этого каждый треугольник зашить листами ОСП или доской вагонкой;
  6. Их можно покрыть лаком или покрасить интерьерной акриловой краской.

Заключение

По описанной здесь инструкции вы сможете построить купольный дом на своем участке за 1-2 месяца. При этом материалов потребуется на 30-40 % меньше, чем для строительства классического дома. Советую также посмотреть видео в этой статье, а все ваши вопросы оставлять мне в комментариях.

kursremonta.ru

Арочный купол – современная эффективная и экономичная конструкция жилого дома

Строительство арочного купола

Современные технологии создают новые возможности для самых старых и старинных типов конструкций в строительном деле. Материалы, способы их сочетания в конструкции, методы применения в дело позволяют получить новые качества зданий и сооружений, не теряя важных достоинств и проверенных историей преимуществ.

Модернизации подверглись многие традиционные технологии, даже такие консервативные, как каменная и кирпичная кладка. Вот только несколько примеров эффективного использования старинных конструкций и материалов:

  • Новые теплоизоляционные материалы органического происхождения, прошедшие современную обработку, в том числе – отходы сельскохозяйственного производства (солома, костра) – традиционные материалы самодеятельного строительства в старину
  • Современные деревянные клееные конструкции – балки, арки, фермы
  • Стальные конструкции высокой эффективности, например, профилированный настил.

Деревянные арки

Одно из направлений совершенствования строительных конструкций – применение склеивания в работе с пиломатериалами. Современные клеевые соединения не только значительно превышают прочность самой древесины во всех направлениях, но и становятся всё более доступными в технологическом  и стоимостном отношении.

Склеивание, а ранее – другие виды сплачивания позволяет получить деревянные конструкции с новыми качествами, слишком дорогостоящими или просто невозможными для обычных пиломатериалов и изделий из натурального дерева. Одна из таких важных, перспективных и эффективных конструкций – арка.

Арочная система характерна наиболее близким приближением формы конструкции к условиям работы. Неспроста именно арки использовались для перекрытия пролётов и проёмов – от небольших окошек до больших расстояний между опорами мостов.

Современные клееные арки – изящные и красивые конструкции, способные удерживать значительные нагрузки, действующие в нескольких направлениях. Такие конструкции используются для сооружения объектов самых крупных размеров – бассейнов, зрелищных зданий, спортивных сооружений. Арки клееной конструкции используются и в жилищном строительстве.

Конструкция купола из арок

Современное жилищное строительство интересно новаторским использованием многих старых технологий и идей. Одна из таких строительных технологий – конструкция купола. Такая форма интересна многими уникальными свойствами:

  • Высокой эффективностью работы конструкций
  • Эффектным внешним видом и дизайнерскими качествами
  • Широкими возможностями реализации строительством.

Купола традиционно сооружают из штучного материала, монолита (бетона и железобетона), в виде каркасных систем. Арки – одна из таких конструктивных систем каркасного типа.

Арки и купола

Арочный купол представляет собой структуру на круглом плане. Арки устанавливают по кругу с небольшим шагом, в верхней точке купола эти конструкции сочленяются. Наиболее распространённая версия такого купола для объектов индивидуального жилищного строительства составляет комплект арок размером в16 штук.

Смонтированные арки слагают каркас купола, формируя его очертания. По аркам выполняют обшивку, завершающуюся внешней и внутренней отделкой.

Размеры таких куполов для сооружения индивидуального дома могут составлять до 12-13, а иногда - 15 и больше метров в диаметре. Циркульная конфигурация такой структуры означает высоту, составляющую половину диаметра, 6-7,5 м. купол может быть сооружен не только в виде сегмента сферы, но и в форме параболического очертания. Такая форма образуется вращением параболы вокруг вертикальной оси симметрии. В таком случае высота купола может достигать 10 метров и более при диаметрах до 13 – 15 м.

Архитектура арочного купола

Дизайнерские решения таких куполов сводятся к нескольким базовым приёмам:

  • Арки, составляющие каркас купола, могут быть оставлены видимыми или же скрытыми под конструкциями отделки интерьера и экстерьера
  • Возможно применение различных материалов в обшивке каркаса купола
  • Широкие дизайнерские возможности открывают разные способы устройства оконных и дверных проёмов.

Восприятие купола во многом определяется объемно-планировочным решением участка. Такое решение обеспечивает полноценную эксплуатацию здания, возможности сопротивления естественным угрозам окружающей среды и погоды, красивый вид здания и всего участка.

Статистика реализованных проектов купольных домов свидетельствует о запросе на все типы таких сооружений, а значит – на применение различных технологий и решений. Возможные версии представлены как скромно и лаконично отделанными объектами небольшого размера, так и крупными многокупольными композициями с обилием дополнительных форм.

Строительство купольной конструкции

Арочный купол может быть очень большим

Общественное внимание привлекают преимущественно технологии самодеятельного строительства купольных объектов. В самом деле, профессиональные строители используют свои каналы обмена информацией и методы повышения квалификации. Технологии возведения зданий этого типа представлены в доступном информационном поле в настолько обширном виде, что самостоятельное строительство такого дома воспринимается в качестве вполне решаемой задачи большинством индивидуальных застройщиков.

Особенности возведения купола из арок

Для успешного строительства купольного дома требуется обеспечить грамотное решение нескольких ключевых проблем такой операции:

  1. Требуется правильно определить параметры купола
  2. Необходим фундамент достаточной прочности и соответствующей структуры
  3. Требуется обеспечить подъём арок в проектное положение и возможности их надёжного сплочения в верхней точке, а также – крепления к фундаменту или другой опорной конструкции
  4. Должно быть предусмотрено работоспособное опирание других конструкций на арки – балок перекрытия 1 этажа,  оконных и дверных блоков, труб дымоходов и вентканалов.

Важнейшим компонентом строительства такого объекта является достоверный контроль качества многих конструктивных элементов. Есть и ключевые, исключительно важные элементы таких конструктивных систем. Оценка качества должна производиться компетентно, а результаты должны фиксироваться в необходимом виде.

Технологии контроля качества

Наиболее надёжная технология оценки и проверки качества строительных конструкций и их узлов состоит в заказе такой экспертной операции специализированной (http://prokontrol.ru/) лаборатории неразрушающего контроля. Выгоды такой операции очевидны:

  • Технология работы специализированной лаборатории совпадает с особенностями разового выполнения строительной операции на любом объекте
  • Профессиональная организация компетентных специалистов обеспечит наиболее достоверные результаты любой проверки
  • Возможности аренды некоторых видов аппаратуры контроля качества и состояния объектов выгодны для застройщиков – индивидуалов, любителей самостоятельного труда.

Ключевые элементы купольной конструкции из арок

В конструкции купола из арок некоторые элементы имеют исключительно важное значение. Соответственно, достоверные данные о качестве таких элементов конструкции важны для безопасной эксплуатации всего здания. Вот эти элементы:

  1. Узел опирания арки на фундамент и её крепления к нему
  2. Конструкция связующего верхние концы арок специального элемента – коннектора
  3. Общая точная геометрия купольной системы
  4. Детали крепления к аркам других конструкций, передающих значительные усилия, например – балок перекрытия.

Для контроля таких узлов конструкции и выполнения соответствующих работ требуется применение специального инструмента, в частности – лазерной измерительной аппаратуры, ультразвуковых дефектоскопов, других инструментов проверки качества по необходимости.

Работы по разметке участка, вынесению осей будущего сооружения в натуру, определению нужных вертикалей и другие геометрические построения на строительной площадке  обеспечат точное построение формы, недолгий срок возведения здания и решение многих задач монтажа и отделки. Некоторые такие измерительные операции выполнить без специальной аппаратуры нельзя.

Результат измерительных работ при подготовке купольного объекта включает точно отмеченное расположение опорного элемента каждой арки и точек совмещения их верхних концов. Эти разметочные работы отличаются сложностью, если здание размещается на рельефе, а для устройства купола возводится специальное перекрытие или соответствующие разновысокие опоры.

Конструкция коннектора, соединительного элемента верхних концов арок в единый компонент почти всегда является фирменной наработкой каждого профессионального предприятия, занятого возведением таких объектов. Обычная структура такой важной детали – круг или кольцевая форма небольшого размера, оснащённая крепёжными элементами для присоединения к телу арок. Основной метод изготовления такой детали – сварка, из-за чего высокие требования к качеству ответственных сварочных швов такой детали изначально известны.

Контроль сварочных швов осуществляется ультразвуковой аппаратурой. Возможно также использование капиллярной или магниторезонансной техники. Обнаруженные дефекты могут  быть исправлены на месте, а коннектор обследован повторно.

Возможно, контроля потребуют монолитные железобетонные элементы и формы фундамента. Для легкого купольного объекта такие элементы могут быть представлены столбами или аналогичными небольшими формами. Распространённая конструкция для возведения купола – монолитная железобетонная плита, качество которой также может, а точнее - должно быть проверено неразрушающими методами.

Возведение арочной системы на надёжном основании представляет собой основной цикл работ по сооружению несущей основы купола, его каркаса. В крупных домах этого типа такая структура дополняется стоечно-балочной системой, монолитной плитой или другой конструкцией второго уровня. Крепёжные элементы такой конструкции также могут быть объектами контроля качества.

Отделка купольного дома

То, что арочная структура купольного дома отличается оперативностью сборки и простотой, является одним из важных достоинств этой строительной идеи. Такая простота конструкции обеспечивает реализацию других преимуществ купольных систем:

  1. Устройство эффективной теплоизоляции
  2. Возможности применения различных видов отделки
  3. Разные идеи устройства окон и освещения дома
  4. Интересные интерьерные композиции самого энергичного характера.

Замечено, что многие самодеятельные строители и домашние мастера с особенным энтузиазмом занимаются отделкой купольного дома. Распространена совместимая с такой самодеятельностью заказчиков форма строительного подряда, при которой профессионалы возводят на заказ только арочную систему, все остальные работы делает домашний мастер.

Выгодна более содержательная форма такого строительного заказа, когда специализированный подрядчик монтирует каркас, устанавливает элементы заполнения проёмов и выполняет наружную обшивку, играющую роль кровли. Эти работы, от которых требуется высокое качество, домашний мастер может дополнить мало чем ограниченным творчеством в интерьере. В итоге почти всегда получается интересная, самобытная, красивая и эффектная конструкция.

prokontrol.ru

Купольные дома: примеры и обзор технологий строительства

В представлении большинства людей жилой дом – прямоугольная коробка под скатной крышей.

К конструкциям сферического и купольного очертания отношение двоякое. Привлекая внимание необычным «космическим» видом у многих они вызывают сомнения в надежности и удобстве проживания.

Преодолеть сложившийся «кубический» стереотип,  объективно изучить достоинства и недостатки купольных домов, оценить возможность их самостоятельного строительства вам поможет эта статья.

Дом сфера – прихоть архитектора или подсказка природы?

Начнем с того, что многие выдающиеся изобретения человек позаимствовал у природы, наблюдая за жизнью животных. Давайте обратим внимание на «технологии», используемые птицами при строительстве своих жилищ. Нетрудно заметить, что здесь нигде нет прямых углов. Полусферы, шары, окружности – только такие формы признает природа. Получается, что столь любимая нами жилая «коробка» вовсе не является венцом творения.

Обратив внимание на этот природный феномен, инженеры исследовали механические свойства сферических и купольных конструкций. Оказалось, что они не только обладают отличной аэродинамикой, но и намного прочнее прямоугольных.

Энергетически сферическая поверхность безупречна. При максимальном внутреннем объеме она имеет минимальную площадь. Поэтому в купольном строении потери тепла во внешнюю среду в несколько раз меньше, чем в обычном доме. Не зря обитатели арктики эскимосы веками строили сферические домики «иглу» из снега. Практический опыт подсказал им, какой должна быть ветростойкая и энергоэффективная конструкция.

В наши дни сферические дома из области теоретики перешли в разряд практических технологий экологического строительства. Тысячи людей во всем мире успели оценить их преимущества и не жалеют о своем выборе.

Примеры и разновидности купольных конструкций

Сферическую конструкцию можно построить двумя способами:

  • В виде геодезического купола (собирается из треугольных каркасных ячеек, стыкуемых с помощью узловых элементов — коннекторов).
  • Из гнутых стоек или сегментов арочной формы, соединяемых вершинами (стратодезический купол).
Гнутоклееные деревянные стойки для сборки стратодезического купола

По технологии стратодезического купола собирают «маковки» православных храмов. Геодезический купол пришел к нам из Америки. Его изобретателем считают инженера Фуллера.

Несмотря на различия во внешнем виде, эти конструкции отличаются минимальным весом, высокой жесткостью и устойчивостью.

Дома в форме сферы можно строить из любого материала, начиная от пенопласта и заканчивая бетоном. Выбор конкретного варианта зависит от технической оснащенности исполнителя. Для возведения жилых зданий чаще всего используют конструкции с деревянным каркасом.

Причин для этого несколько. Древесина – экологичный и прочный материал, обладающий высокой упругостью. Геодезические купола собирают из деревянных балок, соединяя их стальными коннекторами.

Каркас дома на основе геодезического купола

Стратодезические жилые конструкции строят из гнутоклееных балок.

Каркас здания на основе стратодезического купола

Японская технология сферических зданий основана на использовании гнутых пенопластовых блоков с замками. Из них собирают небольшие одноэтажные постройки. Пенопласт в таком доме выполняет сразу две функции: конструкционного материала и утеплителя.

Современный домик-«иглу» строится не из снега, а из пенопластовой «скорлупы»

Минимальный вес дома-сферы позволяет возводить его на мелкозаглубленном ленточном или свайном фундаменте. Для утепления секций используют минвату, солому, эковату или пенопласт.

Наиболее распространенный вид кровельного покрытия – мягкая битумная черепица. Этот материал идеально ложится на криволинейные поверхности.

Дом-сфера, покрытый битумной черепицей

Сторонники экостроительства делают выбор в пользу деревянного гонта – тонких дощечек, образующих оригинальное чешуйчатое покрытие.

Деревянный гонт естественно смотрится на сферическом здании Двухуровневый дом на основе стратодезического купола с гонтовой облицовкой

Недавно на рынке появились новые материалы, идеально адаптированные для создания бесшовного кровельного ковра. Это «жидкая пробка» (частицы пробкового дерева в акриловом полимере) и жидкая резина.

Как мы уже говорили, материал для строительства сферического дома может быть разнообразным. Если вам больше нравится бетон, нет проблем.

Используя технологию набрызга, можно возводить купольные постройки из легкого бетона

Современные технологии позволяют строить такие дома с помощью пневмоопалубки из ПВХ, на которую наносится вспененный утеплитель. Затем по утеплителю ставят арматурный каркас и наносят на него бетонную смесь методом торкретирования.

Из одних соломенных блоков дом-сферу не построишь. Этот материал используют как утеплитель. Солому плотно набивают в ячейки из досок и собирают из них купол.

Пространственный каркас выполнен из деревянных ячеек, наполненных соломой

Особенности строительства

Еще совсем недавно дом-купол был строительной экзотикой. За его возведение брались энтузиасты экологического движения и любители оригинальных конструкций. Сегодня интернет наполнен заводскими комплектами сферических домов. Необычное жилище на основе геодезического купола и стратодезическую конструкцию можно купить, не выходя из городской квартиры.

Тем же, кто предпочитает все делать собственными руками, мы рекомендуем остановиться на геодезическом куполе. В сборке он немного сложнее дома-сферы из полуарок, но зато не требует сложного оборудования для гнутья и склеивания древесины.

Самый ответственный узел конструкции – коннектор. От точности его изготовления зависит пространственная стыковка всех элементов. Поэтому для работы лучше купить готовый заводской комплект.

Следующий шаг – подготовка ребер каркаса из деревянных брусков толщиной 50 мм. Их ширина должна быть равной толщине утеплителя (минимум 10 см). Длину ребер выбирают, ориентируясь на сборочную схему геокупола.

Необходимое пояснение: в расчетах купольных каркасов используется термин «частота» или «сечение», обозначаемые символом V. Им определяется  плотность разбивки поверхности купола на треугольники. Чем больше частота, тем менее «угловатой» и более шарообразной получается купольная конструкция.

Однако, увеличение частоты вызывает рост количества ребер и коннекторов, существенно усложняя конструкцию. Поэтому на практике чаще всего строят купольные дома с частотой 2V.

Частота разбивки (V) поверхности купола – базовый элемент расчетов

Кроме частоты нужно определиться с диаметром купола и его высотой. Если вы купите готовый комплект коннекторов, то пользоваться онлайн калькулятором для расчета длин ребер вам не придется. Изготовитель делает коннекторы для сборки каркаса заданной высоты и диаметра.

Как показывает практика, купол диаметром 8 метров и высотой 4 метра оптимален для сооружения двухуровневого дачного дома общей площадью 64 м2, зимнего сада или сауны.

Для того, чтобы построить купольный дом своими руками нужно выполнить несколько операций:

  • Разметить на участке фундамент под каркас (ленточный, столбчатый, «шведская плита» или свайный).
  • На стадии бетонирования заложить в фундамент анкера. Они нужны для крепления подкладочного бруса, к которому фиксируют первый ряд «треугольников» каркаса.
  • Сборку ведут параллельными рядами, связывая ребра каркаса в пространственную конструкцию с помощью коннекторов.
  • Завершив монтаж, купол изнутри обшивают деревянной вагонкой или гипсокартонном.
  • В ячейки каркаса закладывают утеплитель, накрывают его ветрозащитной мембраной и обшивают снаружи плитой Изоплат или OSB.
  • В местах установки окон обшивку не делают. В зоне установки дверей каркас «разрывают», оставляя  в нем нишу нужного размера. Жесткость геодезического купола очень высокая, поэтому дверные проемы не могут ее существенно уменьшить.
Двухуровневый дом-сфера на стадии наружной обшивки плитой OSB

Некоторые застройщики делают первый этаж в виде многогранника, а второй венчают геокуполом.

Дверной проем идеально вписывается в дизайн сферического здания. А вот треугольные окна и доборные элементы дверной коробки обходятся дороже обычных. Их приходится заказывать как нестандартные изделия.

Достоинства и интерьер купольных домов

Кроме упомянутых преимуществ – уникальной прочности и ветростойкости, сферические строения обладают и другими достоинствами:

  • экономичностью (за счет легкого фундамента, сборки без привлечения кранов, использования эффективного утеплителя);
  • возможностью свободной планировки жилого пространства благодаря отсутствию внутренних стен;
  • отличными звукоизоляционными качествами;
  • привлекательным внешним видом и уникальным интерьером.

Внутри круглые здания на удивление вместительны и красивы. Большая высота позволяет без проблем размещать в них второй этаж.

Даже под небольшим 4-х метровым куполом можно разместить комфортную баню. Сферическая форма и центральное расположение печи обеспечивают экономию тепла и равномерный прогрев помещений.

Сауна под куполом – компактно и удобно

Характер отзывов о купольных домах в большинстве своем положителен. Владельцам нравится оригинальная форма, комфорт и вместительность этих построек.

Экономия энергоносителей, низкие затраты на строительство сферических зданий также часто упоминаются в комментариях их хозяев.

Из субъективных положительных эмоций следует отметить покой и умиротворенность, ощущаемые человеком в таком доме.

greensector.ru

Конструктивные схемы купольных покрытий

Монтаж 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.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru


Смотрите также