Ребристо-кольцевые и сетчатые купола. Конструирование куполов, особ-и расчета.

В ребристо-кольцевых схемах купольных покрытий в общую работу каркаса купола включены непрерывные кольцевые прогоны, которые пересекают меридианные ребра и работают не только на местный изгиб, но и вос­принимают растягивающие кольцевые усилия, являясь ярусными затяжками. Сечения такого купола в плоскос­ти кольцевых прогонов не имеют свободных горизон­тальных перемещений. Высота поперечного сечения ре­бер благодаря участию в общей работе купола кольце­вых прогонов уменьшается до 1/100—1/150 диаметра купола. Ребра с кольцевыми прогонами соединяются, как правило, шарнирно. Кольцевые прогоны и ребра чаще всего изготовляют из клееной древесины, но могут быть и клеефанерными. Верхнее и нижнее кольца, а также скатные и поперечные связи между ребрами, устраивают как и в ребристых куполах. Внешний вид ребристо-кольцевого купола аналогичен ребристому куполу.

При осесимметричной нагрузке расчет купола можно вести, расчленяя его на плоские арки с условными за­тяжками-кольцами, каждая из которых полностью воспринимает приходящуюся на ее долю на­грузку, так как силы взаимодействия между арками в ключе равны нулю. Площадь сечения условных затяжек определяют по формуле

где п— количество ребер в куполе; Fк, Ек,— площадь и модуль упругости кольца; Fз, Ез — площадь и модуль упругости условной затяжки. Усилия в затяжках проще всего вычис­лить методом сил. В ребристо-кольцевом куполе устанавливаются решетчатые связи в каждой четырех­угольной ячейки. Диагональные связи участвуют в общей работе купола, что приводит к уменьшению усилий в ребрах и кольцах. Именно по такой конструктивной схеме чаще всего прое-ют купола большого диаметра. В рамном ку­поле изгибающие моменты в ребрах примерно на15% меньше, чем в ребристо-кольцевом с шарнирным присоединением колец к рёбрам. Сетчатые купола —это многогранники, вписанные ча­ще всего в сферическую поверхность вращения. Сетка обычно образуется из треугольников, трапеций, ромбов пятиугольников, шестиугольников и других фигур. Стержни решетки в узлах сетчатых куполов соединяются шарнирно. Сетчатый купол является распорной систе­мой, который воспринимается нижним опорным кольцом. Они отличаются лег­костью, четкостью и декоративностью рисунка конст­руктивных элементов. Различают два метода построения сетчатых поверхностей. Для пологих куполов ха­р-ен первый метод: 1) ребристо-кольцевая со связями (рис. IX. 33,а) 2)звёздчатая схема (рис. IX. 33,б) 3) схема Чивитта (рис. IX. 33,в) 4) схема ромба (рис. IX. 33,г)

Второй - для подъемистых сферических куполов и основан на последовательном членении вписанных в сферу правильных многогранников—додекаэдра (две­надцатигранник) и косаэдра (двадцатигранник).

. Пример многогранного купола на рис.IX. 35, а.

Сетчатые купола рассчитывают по безмоментной теории как сплошные осесимметричные оболочки). Усилия в стержнях купола определяют умноже­нием меридиональных Т1 и кольцевых Т2 усилий на со­ответствующие расстояния между стержнями в рассмат­риваемых сечениях купола, и проектировании этих уси­лий на направления стержней (рис. IX.35, б). При ячей­ке в виде равностороннего треугольника усилия в стержнях:

Кроме N1,N2,N3 в стержнях могут возникать изгибающие моменты от местной нагрузки, которые необходимо учитывать при расчете стержней на внецентренное сжатие.

Местная потеря устойчивости сетчатого купола со­стоит в явлении продавливания узла к центру сферы '(рис. 1Х.35,в). Для расчета на местную устойчивость необходимо проверить на продольный изгиб стержень узла при расчетной длине, равной

где rc — радиус инерции сечения стержня; I — длина стержня; h — величина превышения вершины узла пирамиды над примыкающими к нему соседними узлами. Чтобы избежать общей потери устойчивости сетча­той оболочки необходимо, чтобы равномерное радиаль­ное давление на сферический купол не превышало кри­тического.

gкр=1.6*Е*F*rc/(l * r^2)

где Е, F, rc,l —модуль упругости, площадь, радиус инерции и дли­на стержня; r — радиус сферы.