'
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
  2. Архив
  3. Вестник науки №5 (50) том 5
  4. Научная статья № 56

Просмотры  282 просмотров

Иванова К.А., Гоник Е.Г.

  


НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КУПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ *

  


Аннотация:
в данной статье рассматривается виды купольных покрытий. Основное внимание сконцентрировано на способах разрезки их поверхности. Появившись как вариант завершения здания религиозного культа, в современной архитектуре они уже перекрывают здания общественного назначения. В статье показаны способы построения основных видов куполов и выделены особенности и преимущества куполов, как конструктивного элемента   

Ключевые слова:
архитектура, объемно-планировочная организация, конструктивные решения, конструкция купола, Лира-САПР   


УДК 69

Иванова К.А.

магистрант

Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова

 (Россия, г. Чебоксары)

 

Гоник Е.Г.

к.т.н., доцент кафедры строительных конструкций

Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова

 (Россия, г. Чебоксары)

 

НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

КУПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

 

Аннотация: в данной статье рассматривается виды купольных покрытий. Основное внимание сконцентрировано на способах разрезки их поверхности. Появившись как вариант завершения здания религиозного культа, в современной архитектуре они уже перекрывают здания общественного назначения. В статье показаны способы построения основных видов куполов и выделены особенности и преимущества куполов, как конструктивного элемента.

 

Ключевые слова: архитектура, объемно-планировочная организация, конструктивные решения, конструкция купола, Лира-САПР.

 

Конструкции металлических куполов бывают трех видов: ребристые, ребристо-кольцевые, сетчатые.

 

Конструкции ребристых куполов состоят из плоских или пространственных ребер, расположенных в радиальном направлении и связанных между собой прогонами. Верхние пояса ребер образуют поверхность купола, обычно сферическую. Ребра купола могут быть сквозными (в виде легких ферм) или сплошного сечения. В вершине купола располагается кольцо, к которому примыкают ребра купола. Кольцо проектируется жестким; оно работает на изгиб с кручением, поскольку пара ребер, расположенных в одной диаметральной плоскости и прерванных кольцом, рассматривается как единая арочная конструкция.

При расчете на вертикальную, симметричную относительно вертикальной оси купола нагрузку, купол разделяется на отдельные плоские арки, каждая из которых воспринимает нагрузку с приходящейся на нее грузовой площади. Если распор купола воспринимается опорным кольцом, то оно может быть заменено условной затяжкой, находящейся в плоскости каждой пары ребер. Площадь сечения условной затяжки принимается такой, чтобы ее упругие деформации были равны упругим деформациям кольца в диаметральном направлении от горизонтальных реакций всех ребер.

При расчете купола на горизонтальную ветровую или несимметричную вертикальную нагрузку купол также разделяется на арки.

Купол разбивается на 4 квадранта: в первом и третьем квадрантах равнодействующая ветрового давления действует в одном направлении и вызывает горизонтальное смещение. Во втором и четвертом квадрантах ветер действует в противоположных направлениях и горизонтальных смещений купола не вызывает.

Наибольшее смещение получает расчетная арка, составленная из ребер, расположенных в плоскости равнодействующей ветрового давления в 1 и 3 квадрантах. Все арки, расположенные в 1 и 3 квадрантах, рассматривают как одну эквивалентную арку, считая ее для упрощения расчетов трехшарнирной.

 

В ребристо-кольцевых куполах кольцевые прогоны связываются с ребрами в одну жесткую пространственную систему. В этом случае кольцевые прогоны работают не только на изгиб, но воспринимают растягивающие кольцевые усилия, а при жестких сопряжениях с ребрами – и изгибающие моменты от жесткости узлов.

Сечение купола, находящиеся в плоскостях кольцевых прогонов, не имеют свободных горизонтальных перемещений, поскольку они связаны между собой жесткими кольцами. При ребристо-кольцевой конструкции купола вес ребер уменьшается за счет работы кольцевых прогонов. Наиболее простое конструктивное решение получается при ребрах и кольцевых прогонах из прокатных профилей. В этом случае сопряжение ребер с прогонами можно конструировать по типу жестких сопряжений в балочных системах.

Кольцевые прогоны в ребристо-кольцевом куполе работают так же, как опорное кольцо в ребристом куполе, и могут быть заменены условными затяжками. При симметричной относительно оси купола нагрузке расчет купола можно вести, разделяя его на плоские арки с затяжками на уровне кольцевых прогонов.

 

В сетчатых куполах между ребрами и кольцами располагаются раскосы, благодаря которым усилия распределяются по поверхности купола и стержни работают только на осевые силы, что уменьшает вес ребер и колец.

Обычная система сетчатого купола состоит из радиальных ребер, кольцевых прогонов и диагональных связей, поставленных в каждом четырехугольнике, ограниченном двумя ребрами и двумя прогонами, то есть представляет собой многогранник, образованный из ребер и кольцевых прогонов. Многогранники сетчатых куполов могут быть разнообразными. Распространены звездчатые купола, все грани которых являются треугольниками, а также геодезические системы куполов, несущие элементы которых являются ребрами многоугольника, вписанного в сферу. В геодезических куполах достигается наибольшая однотипность стержней и узлов, что дает большие производственные преимущества.

Купол может быть однослойным и двухслойным. В двухслойных геодезических куполах, аналогично структурам, узлы сопряжения стержней размещаются на поверхности двух концентрически расположенных сфер, разность радиусов которых определяет конструктивную высоту поверхности купола. Двухслойная конструкция купола обладает большой жесткостью и несущей способностью и может перекрывать пролеты в несколько сотен метров.

Стержни сетчатых куполов чаще изготавливают из труб. В несущую систему куполов может быть включена ограждающая конструкция из штампованных алюминиевых или стальных листов.

Сетчатые купола рассчитывают по безмоментной теории, как сплошную осесимметричную оболочку.

Приложив нагрузку и выполнив анализ полученных расчетных значений, а также схем деформирования купола в расчетном комплексе "Лира-САПР", можно выделить особенности и преимущества различных видов купольных конструкций, так же определить какой тип сечения оптимален с точки зрения рационального расхода металла.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

Тур, В. И. Купольные конструкции: формообразование, расчет, конструирование, повышение эффективности — Текст: непосредственный. / В. И. Тур. — М.: Изд-во АСВ, 2004.

Лебедь, Е. В. Большепролетные металлические купольные покрытия и их возведение — Текст: непосредственный / Е. В. Лебедь, А. Ю. Алукаев // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2018.

Стецкий С.В. Основы архитектуры и строительных конструкций [Электронный ресурс] : краткий курс лекций / С.В. Стецкий, К.О. Ларионова, Е.В. Никонова. — Электрон. текстовые данные. — М. : Московский государственный строительный университет, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2014.

Qinghua Han, Mingjie Liu, Yan Lu and Chenxu Wang. Progressive collapse analysis of large-span reticulated domes// International Journal of Steel Structures 15(2): 261-269 (2015).

Thor L. Anderson. Le stade couvert polyvalent "Louisiana Superdome" à la Nouvelle-Orléans (Etats-Unis) // Acier. Mars 1974. Vol. 39. No 3. Pp. 113—119.

 

Ivanova K.A.

Master student

Chuvash State University named after I.N. Ulyanova

 (Russia, Cheboksary)

 

Gonik E.G.

Candidate of Technical Sciences,

Associate Professor of the Department of Building Structures

Chuvash State University named after I.N. Ulyanova

 (Russia, Cheboksary)

 

BEARING STRUCTURES OF METAL DOME ROOFS

 

Abstract: this article discusses the types of dome coatings. The main attention is focused on the ways of cutting their surface. Appearing as an option to complete the building of a religious cult, in modern architecture they already cover public buildings. The article shows how to build the main types of domes and highlights the features and advantages of domes as a structural element.

 

Keywords: architecture, space-planning organization, constructive solutions, dome design, Lira-SAPR.

  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №5 (50) том 5

  


Ссылка для цитирования:

Иванова К.А., Гоник Е.Г. НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КУПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ // Вестник науки №5 (50) том 5. С. 308 - 313. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5732 (дата обращения: 28.03.2024 г.)


Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/5732



Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com


Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022.    16+




* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.