2.6. Тонкостенные сплошные купола
Тонкостенные оболочки вращения применяют для покрытий круглых и многогранных в плане зданий и сооружений пролетом (диаметром) до 120 м, например цирков, выставочных залов, резервуаров и т. п.
Рис. 134. Крытый рынок Рис. 135. Производственное здание
в Сиди-Бель-Аббес (Алжир) в г. Караганде
3
а
б
а
б
Рис. 136. Конструктивные схемы купольных покрытий: а) с полным куполом;
б) с куполом, усеченным до центрального светового проема; 1 – оболочка купола;
2 – опорное кольцо; 3 – кольцо центрального проема
Форму очертания поверхности купольной оболочки диктуют архитектурные и технологические требования. Чаще всего в строительстве применяют сферические оболочки. Материалом для возведения тонкостенных сплошных купольных покрытий являются железобетон, армоцемент, древесина и пластмассы.
2.6.1. Железобетонные сплошные купола
Железобетонные купольные покрытия выполняют монолитными и сборными. Область эффективных пролетов тонкостенных сплошных куполов – от 25 до 150 м.
2.6.1.1. Железобетонные монолитные купола
Монолитные купола имеют, как правило, гладкую оболочку вращения, отличающуюся особой тонкостенностью. Ее толщина переменная и принимается равной:
- в средней части оболочки t ≥50 мм и не менее r/600 - r/800, где r – радиус кривизны купола;
- в зоне примыкания оболочки к опорному кольцу t = 200 – 360 мм.
Опорное кольцо, работающее на растяжение, выполняют преднапряженным. Высота сечения опорного кольца составляет h = D(1/40 – 1/50) (рис. 137).
а
б
Рис. 137. Монолитный купол: а) разрез и план; б) сопряжение оболочки
с опорным кольцом; 1 – оболочка купола; 2 – опорное кольцо
Классическим примером тонкостенного монолитного железобетонного купола является самый большой в мире по тому времени купол театра в Новосибирске, построенный в 1934 г. (рис. 138). Диаметр купола 55,5 м, толщина оболочки 80 мм, то есть t = D/694, что выше бионической толщины скорлупы яйца (t = D/400).
Рис. 138. Купольное
покрытие оперного
театра в г. Новосибирске
Монолитный сферический железобетонный купол, приведенный на рис. 139, построен в Испании. Здание рынка, покрытого куполом, имеет в плане форму восьмиугольника, вписанного в окружность диаметром 47,62 м. По сторонам восьмиугольного плана купол усилен радиально расположенными цилиндрическими оболочками, служащими козырьками над воротами. Опорами купола служат восемь колонн. Толщина оболочки в средней части 85 мм, у наружных бортов увеличивается до 440 мм.
Рис. 139. Крытый рынок в Альжесирасе (Испания)
В Японии монолитный купол диаметром 50 м применили для покрытия концертного зала. Купол представляет собой полный шаровой сегмент со стрелой подъема 6,7 м. Толщина оболочки в средней части составляет 120 мм, в нижней части (у опорного кольца) увеличивается до высоты опорного кольца, равной 720 мм. В оболочке купола устроены 123 круглых зенитных фонаря диаметром 600 мм каждый (рис. 140).
Рис. 140. Концертный зал в Мацуяма (Япония)
Самый большой монолитный железобетонный купол диаметром 89 м сооружен над построенным спортивным стадионом в столице Кубы (рис. 141). Незначительная величина подъема оболочки позволила при бетонировании обойтись без двойной опалубки. Преднапряженное опорное кольцо купола имеет сечение 9101650 мм.
Рис. 141. Спортивный стадион в Гаване (Куба)
Для повышения жесткости и устойчивости купольного покрытия диаметром более 50 м, а также его архитектурной выразительности оболочке придают волнообразную поверхность.
П
римером
такого покрытия является купол рынка
в г. Руайяне (рис. 142). Купол подразделен
на 13 сегментов, каждый из которых имеет
двоякую кривизну: параболическую по
образующей волны и сферическую по
образующей самого купола.
Рис. 142. Крытый рынок в Руайяне (Франция). Общий вид
Покрытие имеет в плане очертание правильного многоугольника с тринадцатью сторонами и диаметром 50 м, высотой 10,5 м. Толщина оболочки колеблется в пределах от 75 до 100 мм (рис. 143). В каждой волне оболочки выполнены проемы шириной 12 м и высотой 7 м. Бетонирование оболочки выполнялось монолитным способом в деревянной опалубке.
а
б
Рис. 143. Конструктивное решение волнистого железобетонного
купола рынка в Руайяне: а) разрез; б) аксонометрия лепестков
Внутреннее освещение рынка обеспечивается застекленными фронтонами и усиливается радиально расположенными лентами окон верхнего света, устроенными в куполе (рис. 144).
Рис. 144. Крытый рынок
в Руайяне. Внутренний вид
Сходное решение представляет купол Государственного цирка в Бухаресте (рис. 145, 146).
Рис. 145. Монолитная железобетонная оболочка волнистого купола
Государственного цирка в Бухаресте (Венгрия)
Волнистый купол диаметром 60,6 м состоит из 16 параболических волн-сегментов. Толщина оболочки, равная 70 мм, увеличивается к пятам до 120 мм. Опорное кольцо купола опирается на 16 колонн. Амфитеатр цирка имеет самостоятельные опоры в виде консольных рам. Консоли позволили разместить гардеробы, буфеты и другие помещения вдоль кругового фойе (рис. 146).
Рис. 146. Поперечный разрез цирка в Бухаресте
В проекте стадиона на 100 тысяч зрителей (конструктор Марио Сальвадори) использован волнистый купол эллипсоидального очертания в плане с диаметрами 208 и 160 м (рис. 147).
Рис. 147. Стадион на 100 тысяч зрителей, покрытый тонкостенным
железобетонным волнистым куполом (проект)
Высота стадиона от уровня земли до верхней точки амфитеатра составляет 75 м, а до наиболее повышенной части купольного покрытия 100 м (высота купола 25 м). Вертикальной опорой купола является пространственная рама, состоящая из верхнего (в уровне купола) больших размеров и нижнего (в уровне фундамента) меньших размеров эллипсов и наклонных под углом 350 стоек. Таким образом, пространственная рама образует с наружной стороны стадиона нависающую консоль длиной 44 м. По высоте стойки рамы стянуты рядом железобетонных концентрично расположенных поясов с диаметрами, возрастающими в вертикальном направлении. Для восхождения на ступени амфитеатра с наружной стороны стадиона устроен пандус, прикрепленный к ребрам (рис. 147).
Н
Рис. 148.
Монолитный купол центра
информации
в г. Киеве (Украина)
