3.3. Ребристі купола

Ребристі купола - одні з перших конструктивних схем купольних покриттів, що складається з різних поставлених радіально площині несучих криволінійних або прямолінійних ребер, що спираються у верхні і ніжні опорні кільця або фундаменти (мал. ІХ.28). Огороджувальна частина покрита, покладена по верхнім гранях ребер, утворює поверхню купола. Покриття складається з дощатих щитів або настала за кільцевими прогонами, клеєфанерних або скло фанерних панелей.

Табл. IX.3 Зсувні зусилля у сферичному куполі при кососиметричній вітровій загрузці.

Несучі меридіанні дерев’яні ребра постійного або змінного перерізу можуть бути зроблені у вигляді пів арок або прямолінійних елементів (конічні купола) з клеєної деревини, фанери або дощок з суцільної або наскрізної стінки на цвяхах, а іноді з ферм. Несучі ребра збільшують жорсткість купола, позволяють сприймати зосереджене навантаження від устаткування, сприяють наданню оболонки проектної форми при зведенні і полегшують монтаж покриття. Висоту поперечного перерізу ребер приймають у межах 1/50-1/75 діаметру куполу. Ребра встановлюють по нижньому опорному кільцю з кроком 4,5-6 м. Для забезпечення стійкості ребер з площини і збільшення загальної жорсткості покриття між двома сусідніми ребрами купола встановлюють в’язь. Кількість пар ребер, з’єднуються в’язями, приймають не менше трьох. Найчастіше ребра з'єднують попарно по всьому покриттю.

Дощаний настил вкладають по прогонах в два шари - поздовжній і косий.

Верхнє стиснуте кільце (круглий або багатокутні) на відміну від кільця тонкостінних куполів-оболонок проектують більш жорстким, враховують його роботу на вигин, кручення, так як два ребра, розташовані в одній діаметральній площині, працюють як арочна конструкція, перервана в коньяковому шарнірі кіл

ьцем. При великому діаметрі верхнє кільце для збільшення його жорсткості і стійкості розкріплюють внутрішніми розпірками. Нижнє опорне кільце як у тонкостінних куполах може бути круглого або багатокутного виду із залізобетону, металу або деревини. Сполучення ребер з верхнім і нижнім кільцями здійснюється шарнірно (рис. ІХ.28).

Приклад ребристого купола – покриття критого ринка в Волоколамську (рис. ІХ.29). Основними елементами ребристого купола діаметром З0м. є 12 клеєних дерев’яних меридіальних ребер (пів арок). На позначці близько 7 м зроблено кільце-затяжка з напружуваної арматури класу АІ перетином 2 20 мм. Нижні кінця пів арок через пластичне шарнірно спирається на залізобетонний фундамент (див. рис. ІХ.28, г), а верхнє - в металеве опорне кільце з труби діаметром 1020 мм (див. рис. ІХ.28, в ); між основними ребрами влаштований 12 вітраж них пів арок. Панелі покриття дерев’яні тришарові з обшивкою з дощок товщиною 19 і 25 мм. Заповнення панелей - мінераловатні пів жорсткі плити завтовшки 80 мм. Панелі спираються на клеєні прогони кроком 1,5 м. Покрівля з оцинкованої сталі. Висота купола 14,5 м. Вгорі влаштований ліхтар.

Рис.IX.28 Ребристі купола. а)- схема купола; б,в)- схема вузлового з’єднання ребер до верхнього круга; г)- вузол з’єднання ребра з фундаментом; д)- поперечний розріз конічного ребристого купола ;1- ребро; 2- прогін чи панель; 3-скатні в’язі; 4- покрівля; 5- верхнє металеве кільце; 6-металева планка; 7- зубчаста шпонка; 8- ребро жорсткості; 9- пластичний шарнір; 10- клин з клеєної деревини; 11-піломер бетон; 12- столик опорного кільця.

За характером роботи до ребристим куполам відносяться складчасті куполи з деревини, фанери, пластмаси і хвильові зі склопластику. На рис. ІХ.З0 показано складчасте купольне покриття будівлі павільйону дитячих ігор у м. Блекпуле (США) діаметром близько 20 м, висотою в центрі залу 7 м. Кожне з 16 ребер зібрано з чотирьох трикутних решітчастих елементів. Покрівля бані зроблене з алюмінієвих аркушів, розпір сприймається металевим кільцем, що спирається на сталеві стійки.

Хвильові склопластикові куполи з лото подібних криволінійних елементів (хвиль) меридіанній розрізання роблять діаметром до З0 м. Маса покрита на 1 м² проекції складає 10-20 кг. Товщина хвилі в межах від 4 мм в центрі до 8 мм по краях. З'єднання під болт. На рис. ІХ.31 наведено приклад покриття ринку в передмісті Парижа Сент-Уан діаметром 18 м, зі стрілою підйому 3,3 м. Кожний з 20 хвильових елементів має ширину в основі 2,8, висоту 1,1 м, товщину 7 мм. Купол встановлений у верхній частині будівлі розміром 36X18 м.

Рис ІХ.29. Критий ринок на 100 торгових місць в Волоколамське.

Розрахунок ребристих куполів на вертикальну симетричну відносно осі купола навантаження може бити зроблена розчленуванням покриття на окремі плоскі арки, кожна з яких сприймає навантаження з проходячи на неї вантажної площі трикутного виду.

Рис ІХ.30. Складчасте купольне покриття дитячого павільйонна в Блекпуле (США).

При розрахунку куполу на горизонтальне вітрове або несиметричне вертикальне навантаження конструкцію також розраховують на діаметрально розташовані арки. Арка, щ о одержуються від навантаження

найбільше горизонтального зсув, сприймають пружний відсіч останніх арок, розташовані під кутом до неї. Для простоти вважають, що горизонтальні перетини купола не деформуються, а тільки зміщуються в горизонтальному напрямку одне щодо іншого. Тоді пружний відсіч на розглянуту арку можна вважати способом в ключі арки (рис. ІХ.32, а) і зусилля визначаються з умови спільності деформацій всіх арок у ключовому шарнірі, використовуючи при цьому рівняння метода сил. Такий розрахунок можна зробити за методикою викладеної в курсі «Металеві конструкції» під загальною редакцією проф., д-ра. техн. наук Є. І. Беленя.

Для наближеного розрахунку у запас міцності можна розраховувати арки на всі види завантаження як плоскі системи.

При підборі перетину арок в залежності від жорсткості і надійності їх з'єднання з кільцевими прогонами останні можуть забезпечувати загальну стійкість меридіальних ребер з їхньої площини, зменшуючи розрахункову

Рис ІХ.31. Хвильовий склопластиковий купол діаметром 18м. над будівлею ринка в Сент-Уан (Франція).

Рис ІХ.32. Розрахункова схема арок ребриста(а) ребристо-кільцева (б) куполів.

довжину ребер при перевірці стійкості плоскої форми деформування.

Розрахунок верхнього та нижнього кілець розраховують аналогічно куполам попереднього типу.