3.5. Сітчасті купола
Сітчасті купола - це багатогранники, вписаного найчастіше в сферичну поверхню обертання. Сітка зазвичай робиться з трикутників, трапецій, ромбів, прямокутників, шестикутників і інших фігур. Стержні решітки у вузлах сітчастих куполів з’єднуються шарнірно. Сітчастий купол є розпірною системою, яка сприймається нижнім опорним кільцем. Останнім часом при проектуванні дерев’яних куполів великого діаметра (до 257 м) сітчастими схеми набули широкого поширення. Вони відрізняються легкістю , чіткістю і декоративністю малюнка конструктивного елемента.
Найбільш
часто застосовують купола з трикутного
отвору і її різновидом. Зумовлюють цей
класі куполів ребристо - кільцеві купола
з решітчастими зв'язками. Розрізняють
два методи побудови сітчастих поверхонь.
Для порівняно пологих куполів характерний
перший метод, основою на побудові
плоскої мережі для одного з однакових
просторових секторів поверхні з
наступним проектуванням цієї сітки на
криволінійну поверхню купола. До такої
схемами сітчастих куполів відносять:
1) ребристо-кільцева зі зв'язками (купол
Шведлера) (рис. ІХ.ЗЗ, а), 2) зірчаста схема
(купол Феппля) (рис. ІХ. ЗЗ, б), 3 ) схема
Чівітта (рис. ІХ.ЗЗ, в), 4) схема ромба
(рис. ІХ.ЗЗ, г).
Другий метод побудови сітчастих поверхонь найбільш вигідний для підйомних сферичних куполів і заснований на послідовному членуванні вписаних в сферу правильних багатогранників - додекаедра (дванадцятигранника) і косаєдра (двадцятигранника). Прості трикутники після членування сфери можуть бути об’єднанні в ромбічні, п'ятикутні, шести кутні панелі.
Рис ІХ.35. Багатокутний сітчастий купол. а)- фасад і план; б)- оприділене зусилля в стержнях сітчастого купола;в)- розрахунок на місцеву стійкість сітчастого купола. |
Пластмасові купола з таких розрізом з плоских склопластикових панелей діаметром 6-8 м застосовують для житлових будівель, до п'ятдесятиметрова усічений сферичних оболонок - для без метального покриття антен радіотелескопів. Приклад багатогранного куполи з клеєфанерних або склопластикових панелей, обирають п'яти і шестикутні піраміди - купол показані на рис. IX.35, а.
Клеєфанерні деревини сітчастий купол покриттів стадіону в м. Флагстафф (США) має діаметр 153 м і стрілу підйому 29,2 м. Сітка купола в формі трикутних отворів зі сторонами від 18,9 до 10,7 м виготовлена з криволінійних дерев’яних елементі в, з’єднані між собою сталевими болтами і фаскою. Купол підтримується залізобетонним кільцем, що спирається на 36 контрфорсів. Покрівля з скловолокна на бітумній мастиці викладена по дерев'яному настилу з шпунтованих дощок товщиною 25 мм, укладених по дерев’яних прогонах з кроком 2,4 м. Знизу до дощок підшитий утеплювач з скловолокнистих плит товщиною 76 мм.
Січення купола розраховують по безмоментній теорії як суцільні осисиметричні оболонки (див. § 3.2). Зусилля в стержнях купола визначаються множенням меридіальних Т1 і кінцевих Т2 зусиль на відповідну відстані між стрижнями у розглядуваних перетинах купола, і проектуванні цих зусиль на направлення стрижнів (рис. IX.35, б). При отворі у вигляді рівностороннього трикутника зусилля в стержнях:
Крім осьових зусиль N1, N2, N3 у стрижнях можуть виникати згинальні моменти від місцевого навантаження, яке необхідно враховувати при розрахунку стрижнів на не центрове стиснення.
Місцева втрата стійкості сітчастого купола залежить від явищ продавлювання вузла до центру сфери (рис. ІХ.35, б). Для розрахунку на місцеву стійкість потрібно перевірити на повздовжній вигин стрижень вузла при розрахунковій довжині, що дорівнює
/
де rc- радіус інерції перерізу стрижня; l - довжина стрижня; h- величина перевищення вершини вузла піраміди над примикаючи до нього сусідніми вузлами.
Щоб уникнути загальної втрати стійкості сітчастої оболонки необхідно, щоб рівномірний радіальний тиск на сферичний купол не перевищував критичного
g кр=1,6/EFrc /lr2 ,
де Е, F,rc,l - модуль пружності, площа, радіус інерції і довжина стрижня; r - радіус сфери.