Ребристый купол

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при устройстве промышленных, гражданских, сельскохозяйственных и складских зданий и сооружений.
Известно пространственное купольное покрытие, включающее каркас, составленный из замкнутых ячеек, соединительные элементы, установленные в узлах сопряжения перекрестной решетки, образующей каркас [P.Dutko А Kolektiv. Drevene konstrukcie, Alfa, Bratislava, 1976, c. 317, 318].
Недостатком этого покрытия является сложность монтажа, которая требует при сборке узловых соединений высокой квалификации монтажников, поскольку элементы покрытия образуют сложную перекрестную решетку.
Известен также ребристый купол, содержащий нижнее и коньковое опорные кольца, соединенные с ними и имеющие оголовки деревоклеенные радиальные ребра, одни концы которых прикреплены шарнирно к нижнему опорному кольцу, и прогоны. Противолежащие ребра купола объединены в двухшарнирные арки или рамы [Авт. свид. СССР №1106880; дата публикации 07.08.84]. В данной конструкции образована неизменяемая перекрестная система ребер, а коньковое кольцо является частью арки и воспринимает часть изгибающей нагрузки.
Недостатком известного ребристого купола является высокая материалоемкость.
Известно купольное покрытие, содержащее меридиональные арочные элементы (ребра), закрепленные одними концами шарнирно к центральному опорному контуру, а другими - к опорным элементам, установленным по периметру покрытия. Меридиональные арочные элементы выполнены составными из шарнирно соединенных частей (несущих элементов). В местах соединения этих частей пропущены горизонтальные кольцевые несущие ванты [Авт. свид. СССР №953130; дата публикации 23.08.82].
Материалоемкость этой конструкции ниже, чем в предыдущей. Но эта известная конструкция купольного покрытия характеризуется относительно невысокой жесткостью системы вантовых колец, в условиях несимметричных горизонтальных нагрузок. Это приводит к тому, что конструкция имеет малую несущую способность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, принятым в качестве прототипа, является ребристый купол (Патент ИЗ №2298618, опубликованный 10.05.2007 содержащий составные меридиональные арочные ребра, выполненные из шарнирно соединенных между собой несущих элементов, шарнирно закрепленные верхними концами к центральному опорному элементу, а нижними - к опорным элементам основания, равномерно расположенным по периметру купола, и горизонтальные кольцевые несущие элементы, закрепленные к меридиональным арочным ребрам в местах соединений образующих их несущих элементов, причем купол снабжен дополнительными элементами жесткости, кольцевые несущие элементы выполнены из жестких прогонов, образующих в каждом из секторов купола с несущими элементами меридиональных арочных ребер жесткие трапециевидные и верхнюю треугольную секции, а дополнительные элементы жесткости размещены в трапециевидных секциях купола в шахматном порядке и выполнены, каждый, в виде четырехугольника из стержней, жестко закрепленного вершинами в серединах несущих элементов, образующих стороны трапеции. Все несущие и дополнительные элементы жесткости выполнены деревянными. Несущие элементы меридиональных арочных ребер выполнены одинаковой длины.
Недостатком прототипа является широкая номенклатура составных частей конструкции.
Задача полезной модели - снижение материалоемкости и номенклатуры и упрощение конструкции.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в уменьшении отходов комплектующих материалов при создании конструкции.
Поставленная задача достигается за счет того, что ребристый купол содержит центральный опорный элемент, меридиональные арочные ребра, верхние и нижние кольцевые горизонтальные несущие элементы, выполненные из жестких прогонов и образующие с меридиональными арочными ребрами трапециевидные и верхнюю треугольную секции, элементы жесткости выполнены из стержней, закрепленных к кольцевым горизонтальным несущим элементам, опорные элементы основания, выполненного в виде опорных элементов, причем стержни элементов жесткости соединены с верхними и нижними горизонтальными несущими элементами крепежными узлами, выполненными с возможностью фиксации положения стержней элементов жесткости в двух взаимно-перпендикулярных вертикальных плоскостях, и кольцевых несущих элементов в горизонтальных плоскостях, крепежные узлы расположены в пространстве с шагом, определенным в плане стороной квадрата, которая определяет длину элемента жесткости и угол присоединения стержней к крепежным узлам в вертикальной плоскости, основание дополнительно содержит арочные части, чередующиеся с опорными элементами, а меридиональные арочные ребра выполнены из стержней жесткости, соединяющих вершины вертикальных плоскостей с центральным опорным элементом.
Конструкция ребристого купола представлена на Фигурах 1-4, где:
Фиг. 1 - общий вид ребристого купола;
Фиг. 2 - план с нанесением мест крепежных узлов ребристого купола;
Фиг. 3-положение уголков при формировании крепежного узла;
Фиг. 4 - общий вид крепежного узла с элементами жесткости и кольцевыми несущими элементами, где:
1 - центральный опорный элемент
2 - меридиональные арочные ребра
3 - верхние и нижние кольцевые горизонтальные несущие элементы
4 - стержни элементов жесткости
5 - опорные элементы
6 - вертикальная грань нижней части купола
7 - крепежные узлы
8 - элемент крепежного узла, формирующий плоскости крепления верхних стержней жесткости и кольцевых горизонтальных несущих элементов
9 - ось крепления верхних стержней жесткости
10 - элемент крепежного узла, формирующий плоскости крепления верхних стержней жесткости
11 - элемент крепежного узла, формирующий плоскости крепления нижних стержней жесткости и кольцевых горизонтальных несущих элементов
12 - элемент крепежного узла, формирующий плоскости крепления нижних стержней жесткости
13 - верхние стержни элементов жесткости
14 - нижние стержни элементов жесткости
15 - горизонтальные кольцевые несущие элементы
16 - ось крепления нижних стержней жесткости
17 - верхняя треугольная секция
18 - трапециевидные секции
19 - арочная часть ребристого купола
20 - оси крепления горизонтальных кольцевых несущих элементов.
Ребристый купол содержит центральный опорный элемент 1, меридиональные арочные ребра 2, верхние и нижние кольцевые горизонтальные несущие элементы 3, выполненные из жестких прогонов и образующие с меридиональными арочными ребрами 2 трапециевидные 18 и верхнюю треугольную 17 секции, элементы жесткости 4, выполнены из стержней, закрепленных к кольцевым горизонтальным несущим элементам 3, опорные элементы основания выполненное в виде опорных элементов 5. Стержни элементов жесткости 4 соединены с верхними и нижними горизонтальными несущими элементами 3 крепежными узлами 7, выполненных с возможностью фиксации положения стержней элементов жесткости 4 в двух взаимно-перпендикулярных вертикальных плоскостях, и кольцевых несущих элементов в горизонтальных плоскостях, крепежные узлы 7 расположены в пространстве с шагом, определенным в плане стороной квадрата, которая определяет длину элемента жесткости и угол присоединения стержней 4 к крепежным узлам 7 в вертикальной плоскости, основание дополнительно содержит арочные 19 части чередующиеся с опорными элементами 4, а меридиональные арочные ребра 2 выполнены из стержней жесткости соединяющие вершины вертикальных плоскостей с центральным опорным элементом 1.
Монтаж ребристого купола производят в восходящем порядке, путем болтовых соединений стержней жесткости 13, 14 и кольцевых горизонтальных несущих элементов 15 посредством крепежных элементов 8, 10, 11 и 12. Верхние части нижних элементов жесткости 14 (нижние элементы жесткости крепежного узла 7) соединяют между собой и кольцевыми горизонтальными несущими элементами 15 посредством крепежных элементов 12, 11 и 8, болтами или шпильками (на фиг. не показано) в осях 16 и 20. Нижние части верхних элементов жесткости 13 присоединяют к крепежному узлу 7 крепежными элементами 8 и 10 болтами или шпильками в осях 9.