КУПОЛ

Полезная модель относится к строительству, в частности, к конструкции куполов для церковных храмов.
Известно купольное покрытие из авт.св. СССР №953130, Е04В 7/08, 1980, содержащее меридиональные арочные ребра, закрепленные шарнирно одними концами к центральному опорному контуру, а другими - к основанию купола, и закрепленные на меридиональных арочных ребрах кольцевые несущие ванты (стальные тросы). Арочные ребра выполнены составными из частей, соединенных между собой по внутренним и наружным граням шарнирами, размещенными на осях, проходящих через продольные оси арочных ребер. Несущие ванты снабжены натяжными и прижимными устройствами.
Известная конструкция обладает недостаточной жесткостью из-за использования шарниров и вантовых колец, вследствие этого имеет малую несущую способность.
Более жесткую конструкцию имеет ребристый купол, известный из пат. РФ №2298618, Е04В 7/08, 2005, принятый заявителем в качестве ближайшего аналога-прототипа.
Купол содержит меридиональные арочные ребра из шарнирно соединенных между собой несущих элементов. Составные арочные ребра прикреплены верхними концами к центральному опорному контуру, а нижними - к опорным элементам основания, расположенным по периметру купола. В местах соединения несущих элементов арочных ребер закреплены горизонтальные несущие жесткие элементы. В каждом из секторов купола горизонтальные несущие элементы ребер образуют жесткие четырехугольные и верхнюю треугольную секции. В четырехугольных секциях по всему куполу смонтированы дополнительные элементы жесткости в виде четырехугольников, состоящих из стержней. Эти четырехугольники размещены по поверхности купола в шахматном порядке, и каждый закреплен своими вершинами в серединах соответствующих горизонтальных несущих элементов и несущих элементов арочных ребер.
Конструкция ребристого купола обеспечивает хорошую несущую способность, однако использование шарнирных соединений снижает жесткость конструкции. При этом не проработано закрепление декоративных элементов покрытия купола и установка креста, то есть данная конструкция не может быть использована в качестве церковного купола.
Перед заявителем стояла задача разработки конструкции купола, которая при обеспечении необходимой жесткости и несущей способности предусматривала бы надежное закрепление элементов декоративного покрытия и установку на куполе креста.
Поставленная задача решена следующим образом.
В куполе, содержащем составные меридиональные арочные ребра, закрепленные верхними концами на центральном верхнем опорном контуре, а нижними - на опорных элементах основания купола, согласно формуле полезной модели, каркас выполнен в виде решетки, состоящей из жестких четырехугольников, каждый из которых содержит четыре уголковых стальных отрезка, скрепленных друг с другом и с соседними четырехугольниками посредством жестких соединительных узлов. В каждом ряду решетки между соседними арочными ребрами размещено несколько четырехугольников, так что первый и последний из них одной вершиной жестко закреплены на соответствующем арочном ребре.
Каждый соединительный узел решетки с внешней стороны купола снабжен металлической крестовиной для закрепления декоративного элемента посредством металлических шпилек, имеющих на конце крючок, зацепляющий крепежное отверстие замкового выступа внутри полости декоративного элемента.
Кроме того, в купол введены дополнительный опорный контур и дополнительные арочные ребра, верхними концами закрепленные на дополнительном опорном контуре, а нижними - на опорных элементах основания купола. Дополнительный опорный контур расположен внутри каркаса купола на одной оси с центральным опорным контуром, жестко связан вертикальными металлическими тягами с ним и удлиненными металлическими отрезками - с арочными ребрами каркаса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид конструкции купола;
На фиг.2 представлен элемент решетки;
На фиг.3 показана часть конструкции, вид снаружи;
На фиг.4 показан узел закрепления декоративного элемента;
На фиг.5 показана часть конструкции купола в разрезе.
Купол содержит составные меридиональные арочные ребра 1 (фиг.1, 2, 3, 5). Их верхние концы закреплены на верхнем опорном контуре 2 (фиг.1, 5), а нижние - к опорным элементам основания 3 (фиг.1, 5). Каркас купола выполнен в виде решетки (фиг.1, 5), состоящей из жестких четырехугольников 4 (фиг.2, 3), образованных из стальных отрезков 5, скрепленных концами друг с другом посредством жестких соединительных узлов 6. К этим же узлам 6 прикреплены углы соседних четырехугольников 4, для чего каждый узел имеет четыре присоединительных отрезка.
Между соседними арочными ребрами 1 в каждом ряду решетки расположено несколько четырехугольников 4 (на фиг.3 представлены 3), ближайшие к ребрам 1 вершины четырехугольников 4 жестко закреплены на соответствующих ребрах.
На каждом соединительном узле 6 с внешней стороны каркаса закреплена металлическая крестовина 7 (фиг.3, 4). На ней закрепляются металлические шпильки 8. Другой конец шпильки 8 снабжен крючком, который продевается в отверстие замкового выступа 9 внутри полости декоративного элемента 10.
Внутри каркаса размещен малый купол, включающий дополнительный опорный контур 11 (фиг.5) и дополнительные металлические арочные ребра 12, закрепленные верхними концами на контуре 11, а нижними - на элементах основания 3 купола. Опорный контур 11 расположен на одной оси с центральным опорным контуром 2 и жестко связан с ним вертикальными металлическими тягами 13. Контур 11 жестко соединен с арочными ребрами 1 каркаса металлическими отрезками 14.
Детали конструкции зафиксированы друг относительно друга болтовыми и сварными соединениями.
Особенности сборки конструкции состоят в следующем.
Сначала центральный опорный контур 2 и дополнительный опорный контур 11 посредством сварки жестко соединяются вертикальными металлическими тягами 13. Подготавливается ровная площадка, на которой устанавливается основание 3 купола. Затем сварную конструкцию опорных контуров 2 и 11 подвешивают над основанием 3. Арочные ребра 1 и 12 фиксируют болтовыми соединениями на опорных контурах 2 и 11 и на основании 3. После закрепления арочных ребер 12 малый купол накрывают водонепроницаемым полотном для исключения попадания влаги в подкупольный барабан храма. Сборка решетки производится последовательно снизу вверх: монтируются четырехугольники 4, и на них закрепляются декоративные элементы. После этого купол устанавливают на подкупольный барабан храма.
Технический эффект заявляемой полезной модели заключается в следующем: обеспечена жесткость конструкции каркаса и высокая несущая способность при относительно малом весе, что позволяет использовать любое кровельное покрытие, например, декоративные элементы из металла или керамики. Кроме того, конструкция каркаса купола обеспечивает надежное закрепление в ней высокого креста, имеющего большой вес, и защиту подкупольного барабана и внутреннего пространства храма от протечек.
Заявляемая конструкция купола реализована в Ново-Переделкино под Москвой: установлены 2 купола высотой 4 м, в настоящее время производится монтаж куполов высотой 6 м.