Конструкции железобетонных куполов

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 9Следующая ⇒

По виду конструкций железобетонные купола бывают следующих типов: купола-оболочки, ребристые и ребристо-кольцевые. Обычно поверхность куполов является оболочкой, которая получается в результате вращения вокруг вертикальной оси меридиональной образующей кривой: дуги круга, эллипса, параболы, циклоиды или комбинации из них. При выполнении их в железобетонных конструкциях купола могут быть монолитными, сборно-монолитными и сборными.

Монолитные купола выполняют обычно гладкими, сборные — из ребристых цилиндрических или плоских панелей. Железобетонные купола-оболочки состоят из двух основных конструктивных элементов: оболочки купола и опорного кольца. При наличии в куполе центрального проема устраивается также верхнее фонарное кольцо.

Сборные железобетонные купола-оболочки часто выполняются в виде многогранников, вписанных в сферическую поверхность (из отдельных трапециевидных элементов), или ввиде системы устанавливаемых друг на друга, связанных между собой конических оболочек. Оболочка может быть образована также волнистыми или складчатыми элементами.

В покрытиях применяются также железобетонные сетчатые и многогранные купола. Каркас ребристых куполов состоит из отдельных плоских ребер, поставленных в радиальном направлении; верхние пояса ребер вписаны в поверхность купола, ввершине купола радиально расположенные ребра примыкают к верхнему кольцу.

Ребристые купола являются распорной системой. Распор может быть воспринят конструкцией фундаментов, стен или специальным опорным кольцом. Опорное кольцо, проектируется в плане изогнутым по окружности или в виде многогранника с жестким или шарнирным сопряжением в углах. При достаточно частом расположении ребер возможно устройство круглого кольца. При редко поставленных ребрах кольца должны проектироваться многоугольными во избежание их работы на изгиб и кручение. Кольцо укладывается на опоры свободно и должно быть закреплено от горизонтального смешения. Наиболее распространено жесткое многоугольное кольцо с опорами в углах, имеющими подвижность в радиальном направлении. Между ребрами обычно укладывают специальные настилы, которые обеспечивают общую устойчивость ребер из их плоскости, уменьшая расчетную длину ребер.

В ребристо-кольцевых куполах меридиональные ребра пересекаются кольцевыми прогонами, опоясывающими купол непрерывно. Последние могут быть использованы как затяжки купола. В этом случае кольца не только работают на местный изгиб от нагрузок кровли, но и воспринимают нормальные усилия от общей работы купола, а в случае жесткого сопряжения колец с ребрами — и изгибающие моменты от жесткости узлов.

Возведение ребристых и ребристо-кольцевых куполов может быть осуществлено из заранее заготовленных и доставленных на строительную площадку сборных элементов. Что касается куполов-оболочек, то их можно также возводить из заранее заготовленных сборных элементов. Монолитные купола-оболочки предпочтительно сооружать индустриальными методами.

Представляет интерес метод возведения железобетонных куполов, предлагаемый итальянской фирмой «Бини». Высокое купольное покрытие возводится от фундамента на пневматической опалубке, поднимающей от земли всю конструкцию: арматуру, бетон в несхватившемся состоянии и, если нужно, тепло- и водоизоляционные и другие материалы.

Пневматическая опалубка представляет собой мембрану из армированного найлоном неопрена. Мембрана прикрепляется к фундаменту, обеспечивая при этом механическое закрепление и герметичность опалубки. На мембрану укладывается арматура, закрепляемая одним концом к фундаменту и жидкий бетон. При подъеме арматура, расположенная в спиралях, занимает проектное положение, мембрана деформируясь принимает требуемую форму. При этом методе целесообразно утеплитель размещать внутри купола, используя плотный бетон как несущую и ограждающую конструкцию.

В Советском Союзе разработано несколько методов возведения железобетонных куполов с использованием пневматической опалубки. Предлагается возводить купола монолитными с помощью пневмоопалубки, которая выполняется в виде замкнутой оболочки из прорезиненной ткани. Для приданияжесткости в нее нагнетают воздух под давлением.

Армирование и бетонирование сегментных секций осуществляется в горизонтальном положении на пневмоопалубке, причем между секциями оставляются зазоры с тем, чтобы после подъема они сошлись, образуя сферическую поверхность. После подъема конструкции заделывают стыки между секциями, после чего бетонируют опорное кольцо. Для покрытий отапливаемых зданий на пневмоопалубку, находящуюся и горизонтальном положении перед бетонированием укладывается утеплитель из минераловатных плит, прикрепляемых к оболочке купола. Такой метод возведения куполов диаметром 21 м разработан и внедрен в Ленинградской области (Авторское свидетельство № 383817) на рисунке ниже показано расположение сегментов купола перед подъемом оболочки.

При другом способе возведения куполов бетонную смесь наносят на пневматическую опалубку в проектном положении, трест Свердловскпромстрой таким способом возвел полусферический купол диаметром 9 м из армоцемента толщиной 40 мм. В качестве опалубки использовалась прорезиненная хлопчатобумажная ткань. Пневмоопалубка прикреплялась к кольцевому фундаменту. При нагнетании воздуха вентилятором опалубка приняла форму полусферы. Оболочка армировалась двумя ткаными сетками и арматурными стержнями. Бетонную смесь наносили растворонасосами; через 36 ч после набрызга оболочка была распалублена.

Использование пневмоопалубки в описанных случаях по-чволяет снизить стоимость возведения куполов. Тканевая оболочка легче деревянной или металлической, ее легко склады-пать и перевозить. Возведение куполов с использованием пне-нмоопалубки резко сокращает сроки строительства. Купола диаметром до 30 м возводятся за 7—10 дней.

Купола-оболочки можно сооружать в смешанных металло-железобетонных конструкциях. Целесообразность такого решения определяется нижеприведенными соображениями: напряжения в оболочке железобетонного купола даже при больших диаметрах незначительны; толщина оболочки обычно определяется конструктивными соображениями (размещением арматуры, величиной защитных слоев, условиями перевозки сборных элементов оболочки и т. п.). В целях обеспечения общей устойчивости приходится подкреплять оболочку купола.

Подкрепление оболочки достигается за счет предварительного возведения легкого стального ребристо-кольцевого купола, по которому укладываются тонкие железобетонные плиты, замоноличиваемые по радиальным и кольцевым швам с ранее возведенным стальным каркасом. Таким образом, стальной каркас используется как подмости для возведения железобетонной оболочки и в дальнейшем обеспечивает общую устойчивость купола, для подвески потолка, транспортного оборудования, осветительных прожекторов, лебедок для подъема грузов и др.

При возведении металложелезобетонных куполов стальные конструкции необходимо рассчитывать на собственный вес железобетонной части купола, монтажную нагрузку, а в случае возведения купола не за один летний период — также и на полную снеговую нагрузку.

В целях обеспечения устойчивости и прочности стальной конструкции купола ее на время возведения (до омоноличивания оболочки) можно подкреплять подмостями.

Целесообразность использования сборно-монолитного металложелезобетонного купола определяется размерами купола и удобствами его возведения. После омоноличивания всех швов купол должен быть рассчитан на прочность и устойчивость исходя из условий совместной работы стального каркаса и железобетонной оболочки.

Типы железобетонных куполов а —купол-оболочка; б —ребристый купол; а-ребристо-кольцевой купол 1 — нижнее опорное кольцо; 2 — фонарное кольцо; 3—оболочка купола; 4 — ребро купола; 5 —кольцо

Схема раскладки сегментов купола на пневматической опалубке до подъема конструкции

Расчет куполов-оболочек

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 Следующая ⇒