Расчет купола

где E_b,def— модуль деформации бетона, принимаемый равным (0,319...0,212)E_b в зависимости от его относительной влажности; E_b— модуль упругости бетона; t — толщина оболочки; R — наибольший из двух радиусов главных кривизн поверхности. 
 

Устойчивость  сборных ребристых куполов проверяют  по этой же формуле, используя условные (фиктивные) значения t и E_b:

где а — расстояние между ребрами: A. J— площадь и момент инерции таврового сечения, состоящего из ребра и полки шириной а (рис. 9.8). 
 
 

Деревянные  купола

Деревянные тонкостенные купола проектируют диаметром основания  D = 12...36 м. Они, как правило, имеют сферическое очертание. Купол состоит из кольцевого и косого дощатых настилов, подкрепленных легкими меридиональными ребрами (арочками), верхнего и нижнего опорного кольца (рис. 9.9).Меридиональные ребра воспринимают сжимающие усилия в оболочке по направлению меридиана и передают их на верхнее и нижнее кольца. Ребра состоят из нескольких слоев склееных или сшитых гвоздями досок общей высотой поперечного сечения не менее 1/250D, принимаемой из условия жесткости. Шаг ребер по нижнему опорному кольцу назначают равным 0,75...1,5 м для обеспечения устойчивости купола.

Кольцевой настил воспринимает усилия, действующие в кольцевом направлении  оболочки. Толщину досок этого  настила принимают равной 19...25 мм. В нижней части купола, где могут  возникать растягивающие кольцевые  усилия (при f/D> 1/5), настил выполняют из двух слоев досок. Оба слоя прибивают гвоздями. В верхней части купола, где действуют сжимающие кольцевые усилия, настил выполняют из одного слоя досок толщиной, равной двойному нижнему кольцевому настилу.Косой настил воспринимает сдвигающие усилия, которые возникают при несимметричной нагрузке на купол. Он состоит из одного слоя досок толщиной 16...25 мм, укладываемого сверху кольцевого настила под углом 45° к меридиональным ребрам (в виде «елочки»).Нижнее опорное кольцо воспринимает распор меридиональных ребер и работает на растяжение. Оно может быть железобетонным, деревянным или металлическим в зависимости от вида нижних опорных конструкций (железобетонные фундаменты, металлические или деревянные стойки и др.). Концы ребер анкеруют в опорном кольце, а последнее надежно соединяется с нижележащими конструкциями.Верхнее кольцо изготавливают металлическим или деревянным. Деревянные кольца могут быть клееными или кружальными на гвоздях.Тонкостенные купола могут быть выполнены из крупнопанельных клеефанерных элементов, что значительно снижает трудоемкость возведения покрытия. Купола собирают с помощью лесов.Статический расчет тонкостенной оболочки купола производят по безмоментной теории. Ребра рассчитывают на меридиональное усилие F_M = aN_l, где а — длина дуги между ребрами на рассматриваемой широте, определяемой угловой координатой (φ: N_l — меридиональное усилие, определяемое по формуле (9.9). Кольцевой настил рассчитывают на усилие N₂, приходящееся на единицу длины меридионального ребра по формуле (9.10). Расчет нижнего и верхнего колец на прочность ведется по формулам, приведенным в ([5], раздел 6).Устойчивость тонкостенного сферического купола проверяют по формуле критического напряжения:

где Σσ_c — суммарное сжимающее напряжение от всех видов нагрузки; Е — модуль упругости материала; t — толщина оболочки; R — радиус кривизны купола. 

Купола  из пластмасс

В качестве материала  для тонкостенных гладких куполов  могут использоваться пластмассы, обладающие свето- и радиопрозрачностью. Область  применения — фонари из светопрозрачного органического стекла («плексигласа»), цельные небольших размеров или составные диаметром до 10 м при толщине оболочки до 20 мм; купола обтекателей радиолокационных антенн диаметром до 60 м и высотой до 40 м. Легкость, прочность, удобоформуемость стеклопластиков позволяют использовать их для изготовления панелей сборных куполов.Купола-оболочки бывают однослойными, двух- и трехслойными. Однослойные купола изготавливают из оргстекла, полиэфирного светопрозрачного стеклопластика и пенопласта (пенополистирола и др.). Двухслойная оболочка состоит из наружного стеклопластикового слоя и внутреннего пенопластового. Трехслойные купола общей толщиной от 15 до 50 мм имеют стеклопластиковые обшивки толщиной до 3 мм и средний слой из пенополистирола, пенополиуретана, сотопласта и просто воздушной прослойки.

Диаметр и толщина  однослойных куполов из органического  стекла достигают, соответственно, 10 м  и 20 мм; из стеклопластика — 9 м и 6 мм; из пенопласта — 24 м и 200 мм. Параметры  двухслойных куполов аналогичны однослойным стеклопластиковым, так  как внутренний пенопластовый слой, в основном, выполняет функцию  утеплителя. Трехслойные купола возводят диаметром до 25 м и общей толщиной оболочки до 50 мм.Однослойные панели сборных куполов могут быть лотковой, треугольной или трапециевидной формы (плоской или выпуклой). Они  имеют отбортовки (фальцы), удобные  для болтовых соединений. При необходимости  в швах прокладывают металлические  полосы жесткости или кромки панелей  усиливают уголками. Таким панелям  можно придавать любые формы [5]. Детали трехслойной панели типа «сэндвич»  показаны на рис. 9.10.