Железобетонные купола применяют
для покрытий круглых в плане зданий и сооружений. В зависимости от очертания
образующей купол может быть шаровым, коническим, эллиптическим и др.
Купол — одна из наиболее рациональных и выгоднейших форм
пространственных тонкостенных конструкций. Их выполняют из монолитного и
сборного железобетона. Монолитные купола выполняют преимущественно гладкими,
а сборные — ребристыми.
Купол состоит из двух основных конструктивных элементов:
оболочки и опорного кольца. При наличии центрального проема в куполе
устраивают верхнее кольцо.
Статически определимым опиранием купола является
непрерывное по контуру шарнирно-подвижное опирание, совпадающее по
направлению с касательной к оболочке ( 12.10, а).
При действии распределенных осесимметричных нагрузок и
статически определимом опирании в тонкостенных куполах, не имеющих изломов в
образующих, изгибающие моменты и поперечные силы малы и нми можно
пренебречь. Такие купола могут быть рассчитаны без учета
изгибающих моментов и поперечных сил, т. е. по так называемой безмоментной
(мембранной) теории.
Чтобы определить усилия в оболочке купола, рассмотрим
напряженное состояние элемента, выделенного из купола двумя меридиональными и
двумя кольцевыми сечениями. В сечениях действуют Nlt N2, S — соответственно
меридиональное, кольцевое и касательное усилия, отнесенные к единице длины
сечения ( 12.10, в).
Метод расчета куполов по предельному равновесию позволяет
выявить роль арматуры, укладываемой в при- контурной зоне по конструктивным
соображениям. При этом методе расчета по сравнению с расчетом по безмо-
ментной теории и моментной теории упругих куполов количество арматуры в
опорном кольце оказывается меньше.
Расчет куполов по методу предельного равновесия может быть
применен в случаях, когда не требуется обеспечения трещиностойкости
конструкций. Схема разрушения купола представляет собой систему начинающихся
у растянутого контура сквозных меридиональных трещин, соединенных по концам
раскрывающимся вниз кольцевым пластическим шарниром.
Купола армируют в соответствии с усилиями, полученными в
результате расчета. Оболочки пологих куполов, за исключением приопорных зон,
сжаты; их армируют конструктивно одиночной сеткой из стержней d= = 5...6 мм с
шагом 15—20 см. У контура ставят дополнительную меридиональную арматуру
(обычно из стержней d=6...8 мм) для восприятия опорного момента Mi и
дополнительную кольцевую арматуру для восприятия местных растягивающих
кольцевых усилий /V2 ( 12.11,а).
Рабочую арматуру опорного кольца, рассчитываемого на
центральное растяжение, ставят в виде кольцевых стержней d=20...30 мм,
которые соединяют сваркой ( 12.11, б).
В последние годы получили распространение купола из
сборных железобетонных элементов. Сборные купола, полученные разрезкой
оболочки на криволинейные и плоские элементы, приведены на 12.12, а, б.
Ребристые сегментные криволинейные элементы куполов
опираются с одной стороны на опорное кольцо, а с другой — на верхнее кольцо,
поддерживаемое временными лесами.
Купол, состоящий из сборных трапециевидных криволинейных
или плоских ребристых панелей, собирают без лесов ( 12.12, в). Элементы
соединяют с опорным кольцом и между собой сваркой металлических закладных
деталей.
Большой интерес представляет конструкция пологого
сферического купола, опорное кольцо которого выполняют из монолитного
железобетона, а остальную часть собирают из ступенуатых панелей ( 12.12, г).
При монтаже купола на внутренний выступ монолитного опорного кольца башенным
краном устанавливают отдельные ступенчатые панели, которые временно крепят
болтами к выступу кольца до полного замыкания. Затем сваривают закладные
детали и замоноличивают стыки. Ступенчатые сборные панели второго кольца
укладывают на консольные выступы первого кольца и т. д.
|