КУПОЛ КУЛЬТОВОГО СООРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области строительства и касается конструктивного выполнения пространственного купола культового сооружения.
Известен купол, содержащий составные меридиональные арочные ребра, закрепленные верхними концами на центральном верхнем опорном контуре, а нижними - на опорных элементах основания купола, каркас купола, выполненный в виде решетки, состоящей из жестких четырехугольников, каждый из которых содержит четыре стальных отрезка, скрепленных друг с другом и с соседними четырехугольниками посредством жестких соединительных узлов, при этом в каждом ряду решетки между соседними арочными ребрами размещено несколько четырехугольников так, что первый и последний из них одной вершиной жестко закреплен на соответствующем арочном ребре (см.патент РФ №114978, Е04В 7/00, 03.10.2011 г.)
Недостатки известного решения заключаются в следующем:
- Высокая металлоемкость;
- Сложность изготовления, высокая трудоемкость строительно-монтажных работ, которая, к тому же, не обеспечивает идеальную форму поверхности покрытия купола.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является купол культового сооружения, включающий опорный формообразующий контур в виде пространственного металлического каркаса, железобетонную оболочку, содержащую арматурный каркас и бетон омоноличивания, и кровельное покрытие (см.патент РФ №100107, Е04В 7/08, 03.08.2010 г.)
В известном решении опорный контур выполнен из радиально установленных с шагом по периметру покрытия с опорой на элементы стен плоских ферм, верхний пояс которых образует формообразующий контур купола, по верхнему поясу ферм уложена металлическая сетка с размером ячейки 3-6 мм, на которой закреплены арматурный каркас и сетка с размером ячейки 15-20 мм, омоноличенные бетоном с образованием наружного защитного бетонного слоя железобетонной оболочки не менее 10 мм толщиной, пропитанного полимерной композицией, при этом по поверхности железобетонной оболочки нанесен слой гидроизоляционной мастики из пенополиуретановой композиции и наклеено декоративное мозаичное покрытие из смальтовых плиток.
Недостатки известного решения заключаются в следующем:
- установка ферм с определенным шагом для купола больших размеров потребует размер шага 400-500 мм, иначе произойдет провисание сетки с мелкой ячейкой. Однако фермы, установленные с таким шагом, не смогут сойтись в центре, их будет слишком много и по геометрии они не пройдут;
- при бетонировании без опалубки необходима дополнительная защита от капель бетона, так как в нижней части оболочки образуется наплыв бетонной массы;
- производство работ осуществляется на высотной отметке, что в зимнее время особенно трудозатратно;
- высокая металлоемкость;
- высокая стоимость строительных работ, так как предусмотрена пропитка бетона, гидроизоляция мастикой, покрытие из плитки, затирка швов, что приводит также к увеличению количества времени на производство работ;
- известное решение имеет ограниченное применение и возможно лишь в случае выполнения купола шарообразным, выполнение бетонной оболочки на куполе другой формы, например «луковичной», без опалубки осуществить невозможно.
Предлагаемое решение позволяет устранить указанные недостатки.
Технический результат - обеспечение жесткости конструкции при одновременном снижении материалоемкости и трудоемкости монтажа.
Достигается это тем, что в куполе культового сооружения, содержащем радиально расположенные ребра в виде ферм, верхний пояс которых образует формообразующий контур купола, с опорой в нижней части на несущую конструкцию, центральную стойку, покрытие и колпак, каждая ферма выполнена в верхней части с консолью, жестко соединенной с опорным кольцом, на котором жестко закреплена верхней частью центральная стойка, при этом фермы соединены между собой внутренними связями через центральную стойку и концентрически расположенными относительно центральной стойки прогонами, образуемыми прямыми жесткими трубчатыми элементами, соединенными с соответствующими точками ферм, а на поверхности ребер и прогонов установлен сплошной настил из досок, преимущественно хвойных пород дерева, по которому через гидроизоляционный слой уложено покрытие из отдельных листов металлопласта, соединенных между собой посредством лежачих и стоячих фальцев с возможностью образования козырька над узлом опирания ферм на несущую конструкцию, а колпак выполнен со стержнем, имеющим ребра в виде радиально расположенных пластин и соединенным в верхней части с кольцевой опорой, а в нижней части с опорным кольцом центральной стойки.
Предлагаемая конструкция позволяет при несложной технологической сборке элементов каркаса и низкой металлоемкости получить легко устанавливаемое монтажное изделие. Конструкция выполнена прочной и жесткой за счет пространственного связующего узла с центральной подвешенной стойкой, закрепленной только в своей верхней части, что позволяет крепить металлический каркас купола только по периметру опорной плоскости железобетонного барабана, обеспечивая равномерное распределение действующих нагрузок, и не нарушать теплоизоляцию внутренней части перекрытия барабана.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен купол в разрезе;
на фиг.2 - каркас купола в плане;
на фиг.3 - обрешетка купола в плане;
на фиг.4 - покрытие купола в плане;
на фиг.5 - узел 1 на фиг.1;
на фиг.6 - ферма купола;
на фиг.7 - крыша культового сооружения в плане;
на фиг.8 - каркас крыши в плане;
на фиг.9 - разрез А-А на фиг.8;
на фиг.10 - обрешетка крыши в плане;
на фиг.11 - покрытие крыши в плане.
Купол 1 культового сооружения состоит из отдельных радиально расположенных ребер 2 в виде сходящихся в верхней части купола ферм, верхний пояс которых образует формообразующий контур купола с опорой в нижней части на несущую конструкцию 3, имеющую теплоизоляцию 4, центральной стойки 5, покрытия 6 и колпака 7.
Каждая ферма выполнена в верхней части с консолью 8, жестко соединенной с опорным кольцом 9, закрепленным на центральной стойке 5 в ее верхней части. Между собой фермы соединены внутренними связями 10, 11 и 12 через центральную стойку 5 и концентрически расположенными относительно центральной стойки 5 прогонами 13, соединенными с фермами в соответствующих точках. Прогоны выполнены из прямых жестких трубчатых элементов.
На поверхности ребер и прогонов установлен сплошной настил 14 из досок, преимущественно хвойных пород дерева, по которому через подстилающий гидроизоляционный слой 15 уложено покрытие 6, выполненное из отдельных листов металлопласта 16 толщиной 0,55 мм, соединенных между собой посредством лежачих 17 и стоячих 18 фальцев с возможностью образования козырька 19 над узлом опирания ферм на несущую конструкцию 3.
Колпак 7 купола выполнен со стержнем 20, имеющим ребра в виде радиально расположенных металлических пластин 21 и соединен в нижней части с расположенным на центральной стойке 5 опорным кольцом 9, а в верхней части - с кольцевой опорой 22 для крепления креста.
В качестве примера применения предлагаемого купола может быть приведено культовое сооружение с пятью установленными на барабанах куполами, крышу которого выполняют четырехугольной в плане сложной сферической формы, в центре которой размещен купол 23 большего диаметра, а по углам - купола 24 меньшего диаметра. При этом по периметру крыши установлены закомары 25 в виде полукружий разного диаметра, в местах стыка которых расположены желоба для отвода воды, каждая из закомар выполнена с объемным элементом, состоящим из параболических трубчатых профилей, соединенных между собой прогонами.
Каркас крыши выполнен из легких стальных ферм 26 с наружной параболической поверхностью, расположенных радиально относительно центра барабана большего диаметра и соединенных между собой прогонами 27 и диагональными связями 28.
Каждый из прогонов соединен с соответствующими точками наружного профиля фермы, закрепленной одним концом на стене центрального барабана 29, а другим - на стойке 30, установленной на перекрытии сооружения.
На каркасе крыши установлена деревянная обрешетка 31, преимущественно из хвойных пород дерева, соединенная с фермами посредством саморезов, нанесен подстилающий гидроизоляционный слой и раскроенные листы 32 из металлопласта, соединенные между собой посредством стоячих и лежачих фальцев.
Барабан окантован пилястром, обеспечивающим отвод воды.
Сооружение в восточной части имеет также апсиды 33 разного диаметра, покрытие которых имеет то же конструктивное выполнение, что и крыша, но меньших габаритных размеров.
Все стальные элементы крыши, куполов и апсид культового сооружения имеют антикоррозийную защиту, а деревянные обрешетки обрабатывают влагостойким антисептиком.