КУПОЛ

Полезная модель предназначена для использования в строительстве с использованием материалов деревообработки (доска, брус, фанера). Может быть использовано при строительстве купольных домов, сводов крыши.
Известно решение (WO2017180078, опубл.: 19.10.2017.), в котором отражен арочный купол из металлических секций с использованием коннекторов.
Технической проблемой аналога является ресурсоемкость технологии возведения купола, а соответственно, большая затратность. Кроме того, для сборки используются специальные коннекторы, которые являются достаточно сложными элементами для производственного процесса и как следствие дорогостоящими. Также, конструкция аналога является очень сложной в монтаже.
Проблемой является и то, что при устройстве каркаса из треугольников довольно сложно предусмотреть проем для прохода (двери) и установить окно прямоугольной формы (в треугольные окна не возможно установить механизм для их открытия).Наиболее близким аналогом является купол (патент RU2627800, опубл.: 11.08.2017.), содержащий составные меридиональные арочные ребра, выполненные из состыкованных торцами под углом друг к другу элементов, облицовку купола, жестко скрепленную с каркасом, при этом меридиональные арочные ребра скреплены верхними концами с центральным опорным элементом, а нижними - с опорным элементом основания и равномерно расположены по периметру купола, горизонтальные прогоны скреплены с меридиональными арочными ребрами, все элементы каркаса купола выполнены деревянными, отличающийся тем, что состыкованные элементы арочных ребер соединены внахлест по вырезанным торцам и скреплены нагелями, на свободные концы которых надеты концы горизонтальных прогонов, центральный опорный элемент выполнен в виде диска, а нижний ярус горизонтальных прогонов надет на нагели, установленные в отверстия нижних элементов меридиональных арочных ребер.
Технической проблемой прототипа является потребность в обшивке каркаса, поскольку нагели выполнены продолговатыми в поперечном сечении, а горизонтальные прогоны надеты на свободные концы нагеля обычным наложением. В процессе сборки каркаса возможно смещение горизонтальных прогонов (свободно надетых на нагель), а так же расчленение элементов арочных ребер вдоль оси нагеля, как следствие - обрушение каркаса. Именно по этой причине в прототипе необходима обязательная обшивка каркаса, что подтверждается из текста описания патента,  в котором сказано, что после завершения сборки нижнего яруса, по крайней мере, три секции каркаса нижнего яруса зашивают облицовкой купола.
Кроме того, при сборке каркаса возможны ошибки при сборке узлов.
Задачей полезной модели является устранение недостатков известных решений.
Технический результат полезной модели заключается в возможности формирования конструкции без смещения элементов каркаса и потребности в его обшивке. Кроме того,  обеспечивается прочность и надежность купольного свода при монтаже каркасов стен и сводов крыши. Также при сборке каркаса удается избежать ошибок при сборке узлов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен купол, содержащий составные меридиональные арочные ребра, выполненные из состыкованных торцами под углом друг к другу элементов, при этом меридиональные арочные ребра скреплены верхними концами с центральным опорным элементом, а нижними - с опорным элементом основания и равномерно расположены по периметру купола, горизонтальные прогоны скреплены с меридиональными арочными ребрами, причем состыкованные элементы арочных ребер соединены внахлест по вырезанным торцам и скреплены в поперечной плоскости нагелями, на свободные концы которых надеты концы горизонтальных прогонов, все элементы каркаса купола выполнены деревянными, центральный опорный элемент выполнен в виде диска, отличающийся тем, что меридиональные арочные ребра выполнены соединенными торцами между собой под углом посредством элементов, имеющих фрезерованные криволинейные торцы со смещенными гранями, причем каждая из смещенных граней имеет выступы в виде сегмента круга, в которых место сочленения выступа меньше по размеру, чем диаметр сегмента круга, а выступ повторяет по форме соответствующий паз ребра; горизонтальные прогоны имеют фрезерованные торцы со смещенными гранями, образующие паз, и закреплены на концы нагеля, выступающие за меридиональные арочные ребра, причем форма нагелей повторяет соответствующие пазы граней горизонтальных прогонов.
Предпочтительно, нагели имеют выступы, которыми зафиксированы в отверстиях, выполненных в меридиональных арочных ребрах, причем отверстия расположены со смещением от центральной оси соединения меридиональных арочных ребер так, что при соединении горизонтального прогона и нагеля центральная ось торца горизонтального прогона совпадает с центральной осью соединения меридиональных арочных ребер.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан общий вид купольного свода.
На Фиг. 2 показан узел поперечно-углового соединения дугообразных ребер и горизонтальных балок.
На Фиг. 3 показаны элементы дугообразных ребер.
На Фиг. 4 показан процесс соединения горизонтальных прогонов с дугообразными ребрами.
На Фиг. 5 показан узел соединения дугообразных ребер с опорным элементом.
На чертежах: 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 - меридиональные арочные ребра, 2 - горизонтальные прогоны, 3 - нагель, 4 - опорный диск, 5 - торец меридионального арочного ребра углом элементов, 6, 7 - смещенные грани, 8 - паз узла соединения меридиональных арочных ребер, 9 - выступ узла соединения меридиональных арочных ребер, 10 - отверстие, 11 - грани нагели, 12 - паз горизонтального прогона, 13 - отверстия в нижней части меридионального арочного ребра, в которое устанавливается нагель, 14 - вырез в верхней части меридионального арочного ребра для фиксации опорного диска.
Осуществление полезной модели
Купольный свод состоит из деревянных элементов, включающих дугообразные ребра 1, горизонтальные прогоны 2, нагели 3 и опорный диск 4. Дугообразные ребра 1 состоят из соединенных торцами 5 между собой под углом элементов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, имеющих фрезерованные криволинейные торцы 5 со смещенными гранями 6, 7. Каждая из граней 6 имеет выступы 9 в виде сегмента круга, где L меньше D, которые повторяют пазы 8 граней 7 ребра.
Нижние концы элементов 1.1 крепятся на подготовленное основание фундамента, стены или колонны. Элементы 1.1 имеют отверстия 13 в нижней части, в которые устанавливается нагель 3. Свободные концы нагеля 3, выступающие за границы элемента 1.1, соединяются с элементом горизонтального прогона 2.
Элементы 1.4 имеют вырезы 14 в верхней части меридионального арочного ребра, в которые устанавливается опорный диск 4.
В центральной части соединения элементов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 устанавливается нагель 3 в отверстия 10 соответствующих элементов. Отверстия 10 расположены со смещением от центральной оси соединения элементов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 так, чтобы при соединении горизонтального прогона 2 и нагеля 3 центральная ось торца горизонтального прогона 2 совпадала с центральной осью соединения элементов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4. Пласт нагеля 3 имеет впадины с образованием смещенных граней 11 по кромке.
Свободные концы нагеля, выступающие за границы элементов 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 соединяются с горизонтальным прогоном 2. Горизонтальный прогон 2 имеет фрезерованные торцы с образованием паза 12, в котором вырезаны выступы, ответные форме граней 11 нагели 3.
При сборке каркаса удается избежать ошибок при сборке узла, т.к. все элементы предварительно изготавливаются на деревообрабатывающем оборудовании.
Прочность и надежность купольного свода при монтаже каркасов стен и сводов крыши обеспечивается за счет соединения «в замок». Также удается избежать ошибок при сборке узлов купола, поскольку все элементы предварительно изготавливаются на деревообрабатывающем оборудовании.
За счет того, что нагели имеют смещенные грани 11, ответные форме паза 12 на горизонтальных прогонах 2, каждый узел каркаса при сборке является жестким и отсутствует возможность смещения элементов каркаса.
За счет того,  что ребра выполнены арочными удается уменьшить материалоемкость каркаса.
Вышеописанные особенности конструкции купола и принципа его сборки показывают, что собирать каркас удается без использования специальных коннекторов и обшивки, что также упрощает дальнейшую его эксплуатацию.