КУПОЛЬНОЕ ЗДАНИЕ И СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА КУПОЛЬНОГО ЗДАНИЯ
DOME BUILDING AND METHOD FOR CONSTRUCTION OF DOME BUILDING

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкции купольных зданий и может быть использовано для возведения зданий и сооружений различного функционального назначения купольной формы.
Известна полезная модель RU 193237 U1 „Купол", МПК Е04В 1/32, содержащая меридиональные арочные ребра, горизонтальные прогоны, нагели и опорный диск. Меридиональные арочные ребра состоят из соединенных торцами между собой под углом элементов, имеющих фрезерованные криволинейные торцы со смещенными гранями. Каждая из граней имеет выступ в виде сегмента круга, который повторяет паз грани ребра. Нижний элемент меридиональных арочных ребер крепится на подготовленный фундамент, стены или колонны. Каждый элемент арочного ребра имеет отверстие, в которое устанавливается нагель, расположенное со смещением от центральной оси соединения элементов арочного ребра так, чтобы при соединении горизонтального прогона и нагеля центральная ось торца горизонтального прогона совпадала с центральной осью соединения элементов арочного ребра. Свободные концы нагеля, выступающие за границы элемента арочного ребра, соединяются с горизонтальным прогоном. Горизонтальный прогон имеет фрезерованные торцы с образованием паза, в котором вырезаны выступы, ответные форме граней нагеля. Верхний элемент меридиональных арочных ребер в верхней части имеет вырез, в который устанавливается опорный диск.
Недостатком этого технического решения является большая материалоемкость вследствие того, что меридиональные арочные ребра состоят из соединенных торцами между собой под углом элементов, длительное время строительства купола из-за большого количества конструктивных элементов, что также повышает стоимость конструкции. (RU 193237 U1, http://new.fips.ru).
Известно изобретение RU 2546703 С1 „Купол", МПК Е04В 1/32, Е04В 7/08, содержащее деревянные меридиональные арочные ребра, выполненные из состыкованных торцами под углом друг к другу стержней, облицовку, скрепленную с каркасом и горизонтальные прогоны, скрепленные с меридиональными ребрами. Стержни выполнены из деревянного профиля, включающего фанерные пластины и закрепленные у их продольных кромок полки из деревянных брусков. Стержни скреплены стыковыми накладками, выполненными из брусков, закрепленных с обеих сторон фанерной пластины, так что плоскости брусков, расположенные на обеих сторонах пластины и образующие стыкуемые поверхности стержней, совпадают с плоскостью ее торца. Купол снабжен вертикальным несущим элементом, который своим верхним концом скреплен с центральным опорным элементом, выполненным в виде кольца, а на нижележащих участках скреплен по меньшей мере с одним междуэтажным перекрытием, выполненным из радиальных балок, один конец которых скреплен с соответствующим составным меридиональным ребром или опорным элементом основания купола, а другой - с вертикальным несущим элементом. Соседние радиальные балки связаны друг с другом посредством дополнительных прогонов, составляющих в плане кольца, концентрично расположенные относительно вертикального несущего элемента.
Недостатком этого технического решения является большая материалоемкость вследствие того, что меридиональные арочные ребра состоят из соединенных торцами между собой под углом друг к другу стержней, длительное время строительства купола из-за большого количества конструктивных элементов, что также повышает стоимость конструкции. (RU 2546703 С1, http://new.fips.ru).
Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является полезная модель RU 150860 U1 „Купольное здание", МПК Е04В 1/32, содержащая фундамент, выполненную по кругу стеновую коробку, состоящую из наружной и внутренней стен с межэтажным перекрытием, на которую установлена крыша, выполненная купольной формы в виде полусферы, дверные и оконные проемы, а также наружное и внутреннее защитные покрытия. Межстеночное пространство стеновой коробки заполнено теплоизоляционным материалом из полистеролбетона, состоящим из смеси крошки пенопласта, цемента и песка. Купольная крыша и наружная стенка стеновой коробки выполнены в виде панельных блоков с различными типоразмерами в зависимости от высоты здания, имеющих по периметру профиль стыка по типу соединения «шип-паз», причем панельные блоки наружной стенки и купольной крыши изготовлены из пенополистирола, а внутренняя стенка стеновой коробки изготовлена из кирпича.
Недостатком этого технического решения является большая материалоемкость вследствие того, что внутренняя стена стеновой коробки изготовлена из кирпича, длительное время строительства здания из-за большого количества конструктивных элементов, что также повышает стоимость конструкции. (RU 150860 U1, http://new.fips.ru).
Задача, на которую направлено заявленное решение, это уменьшение материалоемкости, времени возведения здания, повышение экономичности конструкции.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается за счет того, что дугообразные ребра (4) фиг. 1, 2, 3, 4 выполнены из цельной стеклопластиковой арматуры одинаковой длины и соединены с горизонтальными элементами каркаса фундамента (1) фиг. 5, сопряженными между собой и расположенными радиально по всей площади фундамента (1) на расстоянии друг от друга. Верхний конец дугообразных ребер (4) фиг. 3, 4 имеет резьбу и сопряжен с опорным кольцом (5) резьбовым соединением, а нижний прямолинейный конец каждого ребра (4) фиг. 5 расположен в отдельной скважине, выполненной на глубину промерзания грунта, и забетонирован в ней. Дугообразные ребра (4) фиг. 5 имеют деревянные двутавры (6), расположенные по всей высоте ребер (4) на расстоянии друг от друга, и соединенные с ними через отверстие в стойке двутавра (6). Двутавры (6) фиг. 5 соединены между собой полосой из древесной плиты (11), которая имеет длину от фундамента (1) до опорного кольца (5) фиг. 3. Несущая стена (2) фиг. 5 имеет слой из пенополиуретана (7), который расположен между слоями из брезента (8). Слой брезента (8), расположенный на внутренней поверхности пенополиуретана (7), имеет огнезащитную пропитку, а слой брезента (8), расположенный на внешней поверхности пенополиуретана (7) имеет водоупорную обработку.
Купольное здание содержит фундамент (1) фиг. 5, несущую стену (2), межэтажное перекрытие (3) фиг. 1, 2, дверные и оконные проемы.
Фундамент (1) фиг. 5 имеет каркас из стеклопластиковой арматуры состоящий из горизонтально и вертикально расположенных элементов. Горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) соединены между собой и расположены радиально по всей его площади на расстоянии друг от друга, а также сопряжены с вертикальными элементами по всей длине, которые расположены на расстоянии друг от друга. На периферии горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) соединены с дугообразными ребрами (4). По периметру фундамента (1) расположена отмостка.
Дугообразные ребра (4) фиг. 3, 4 расположены по периметру фундамента (1) и выполнены из цельной стеклопластиковой арматуры одинаковой длины. Верхний конец дугообразных ребер (4) имеет резьбу и соединен с опорным кольцом (5) с помощью резьбового соединения. Такое исполнение повышает надежность и уменьшает стоимость конструкции здания, а также обеспечивает удобство ее сборки. Нижний прямолинейный конец каждого ребра (4) фиг. 5 расположен в отдельной скважине, выполненной на глубину промерзания грунта в зависимости от региона, где происходит строительство здания, и забетонирован в ней.
Дугообразные ребра (4) фиг. 5 имеют деревянные двутавры (6), расположенные по всей высоте ребер (4) на расстоянии друг от друга, и соединенные с ними через отверстие в стойке двутавра (6). Деревянный двутавр (6) содержит полки из бруса между которыми расположена стойка, выполненная из древесной плиты, имеющая отверстие под дугообразное ребро (4). Двутавры (6) фиг. 5 соединены между собой полосой из древесной плиты (11), которая имеет длину от фундамента (1) до опорного кольца (5) фиг. 3, 4. Такое исполнение повышает жесткость конструкции и надежность фиксации двутавров (6).
В частном случае исполнения дугообразное ребро (4) фиг. 1, 3 соединено с соседним с ним ребром (4) горизонтальными прогонами (12), которые расположены по всей высоте ребер (4) на расстоянии друг от друга. Горизонтальный прогон (12) представляет собой деревянный двутавр содержащий полки из бруса между которыми расположена стойка выполненная из древесной плиты. Стойка горизонтального прогона (12) имеет отверстия под дугообразные ребра (4).
Межэтажное перекрытие (3) фиг. 1, 2 состоит из радиально расположенных балок, концы которых соединены с дугообразным ребром (4).
Несущая стена (2) фиг. 5 имеет слой из пенополиуретана (7), который расположен между слоями из брезента (8). Слой брезента (8), расположенный на внутренней поверхности пенополиуретана (7), имеет огнезащитную пропитку, а слой брезента (8), расположенный на внешней поверхности пенополиуретана (7) имеет водоупорную обработку. Несущая стена (2) фиг. 5 имеет защитное покрытие (9) в виде гибкой черепицы.
Способ строительства купольного здания включает следующую последовательность действий.
Осуществляют разбивку и вертикальную планировку участка. Формируют песчаную подушку под фундамент (1) фиг. 1, 2 толщиной 150 мм, а затем утрамбовывают ее вручную или с помощью электрического инструмента. Обозначают места расположения дугообразных ребер (4) фиг. 3, 4. В местах расположения дугообразных ребер (4) фиг. 5 бурят скважины диаметром 150 мм на глубину промерзания грунта (1800-2000 мм), которая зависит от региона, где происходит строительство здания. Прямолинейным концом дугообразные ребра (4) диаметром 12 мм устанавливают в скважины. Заливают в скважины бетонный раствор марки М - 200. Устанавливают опалубку фундамента (1) фиг. 1 диаметром 10000 мм и высотой 300 мм. формируют в опалубке каркас фундамента (1) фиг. 5 из стеклопластиковой арматуры диаметром 12 мм. Горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) фиг. 5 располагают радиально по всей площади фундамента (1) на расстоянии друг от друга соединяя их между собой, а также сопрягают с вертикальными элементами по всей длине располагая их на расстоянии друг от друга. На периферии горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) соединяют с дугообразными ребрами (4). Заливают в опалубку раствор полистиролбетона или керамзитобетона. После полного застывания фундамента (1) на его поверхность натягивают эластичную мембрану (10) фиг. 5 и фиксируют ее анкерными болтами. Заполняют сжатым воздухом мембрану (10) до рабочего положения образуя пневмоопалубку. Монтируют к поверхности мембраны (10) входную группу, например, арку шириной 2000 мм и высотой 2300 мм. Такое исполнение позволяет сформировать дверной проем на этапе напыления пенополиуретана, что позволяет быстро демонтировать мембрану (10) из внутреннего пространства здания исключая необходимость прорезения проема. Внешнюю поверхность эластичной мембраны (10) покрывают брезентом (8) фиг. 5 с огнезащитной пропиткой. Монтируют двутавры (6) фиг. 5 на дугообразные ребра (4) через отверстие в стойке двутавра (6) соблюдая шаг 700 мм. В частном случае исполнения монтируют горизонтальные прогоны (12) фиг. 1, 3, представляющие собой деревянные двутавры, на дугообразные ребра (4) через отверстия в стойке прогона (12), соблюдая шаг 700 мм, тем самым соединяя ребра (4) между собой. На верхнем конце дугообразных ребер (4) нарезают резьбу с наружным диаметром 10 мм. Устанавливают опорное кольцо (5) фиг. 3, 4 диаметром 1000 мм и толщиной 200 мм, имеющее сквозные отверстия диаметром 14 мм, расположенные по окружности. Соединяют ребра (4) фиг. 3, 4 с опорным кольцом (5) используя пружинные шайбы и гайки с внутренним диаметром 10 мм. Такое исполнение повышает надежность и уменьшает стоимость конструкции здания, а также обеспечивает удобство ее сборки. К внешней поверхности двутавров (6), расположенных на дугообразных ребрах (4), монтируют полосу из древесной плиты (11) фиг. 5 имеющую длину от фундамента (1) до опорного кольца (5) фиг. 3, 4. Такое исполнение повышает жесткость конструкции и надежность фиксации двутавров (6). На поверхность брезента (8) фиг. 5 с огнезащитной пропиткой напыляют первый слой пенополиуретана (7) толщиной 120-150 мм. Напыляют пенополиуретан внутрь опорного кольца (5) фиг. 3, 4 образуя слой толщиной 200 мм. После отверждения пенополиуретана из эластичной мембраны (10) фиг. 5 спускают воздух, снимают ее крепежные элементы в виде анкерных болтов и убирают мембрану (10) с поверхности фундамента (1) через проем образованный входной группой. Напыляют финишный слой пенополиуретана (7) фиг. 5 толщиной до 200 мм на его первый слой. Наклеивают брезент (8) с водоупорной обработкой на финишный слой пенополиуретана (7). Монтируют защитное покрытие (9) фиг. 5 в виде гибкой черепицы используя полиуретановый клей. Прорезают оконные проемы. Устанавливают окна и двери. Монтируют межэтажное перекрытие (3) фиг. 1, 2 и внутренние перегородки используя древесный материал различного сечения обработанный огнебиозащитными составами. Балки межэтажного перекрытия (3) располагают радиально и соединяют их концы с дугообразным ребром (4). Заполняют внутренние полости перегородок и межэтажного перекрытия (3) пенополиуретаном. Обшивают межэтажное перекрытие (3) и внутренние перегородки древесными плитами. Монтируют отмостку из резиновой крошки по периметру фундамента (1).
Предлагаемая конструкция купольного здания позволяет снизить материалоемкость, трудоемкость и стоимость строительства здания, а также сократить время его возведения. Позволяет упростить процесс строительства здания исключая необходимость применения строительной техники и квалифицированной рабочей силы.
Технический результат заключается в уменьшении материалоемкости, времени возведения здания, а также в повышении экономичности конструкции за счет того, что дугообразные ребра выполнены из цельной стеклопластиковой арматуры одинаковой длины и соединены с горизонтальными элементами каркаса фундамента, сопряженными между собой и расположенными радиально по всей площади фундамента на расстоянии друг от друга. Верхний конец дугообразных ребер имеет резьбу и сопряжен с опорным кольцом резьбовым соединением, а нижний прямолинейный конец каждого ребра расположен в отдельной скважине, выполненной на глубину промерзания грунта, и забетонирован в ней. Дугообразные ребра имеют деревянные двутавры, расположенные по всей высоте ребер на расстоянии друг от друга, и соединенные с ними через отверстие в стойке двутавра. Двутавры соединены между собой полосой из древесной плиты, которая имеет длину от фундамента до опорного кольца. Несущая стена имеет слой из пенополиуретана, который расположен между слоями из брезента. Слой брезента, расположенный на внутренней поверхности пенополиуретана, имеет огнезащитную пропитку, а слой брезента, расположенный на внешней поверхности пенополиуретана имеет водоупорную обработку.
Краткое описание чертежей:
на фиг. 1 - схематичное изображение конструкции купольного здания с дугообразными ребрами и горизонтальными прогонами. Общий вид;
на фиг. 2 - схематичное изображение конструкции купольного здания с дугообразными ребрами. Общий вид;
на фиг. 3 - схематичное изображение конструкции купольного здания с дугообразными ребрами и горизонтальными прогонами. Вид сверху;
на фиг. 4 - схематичное изображение конструкции купольного здания с дугообразными ребрами. Вид сверху;
на фиг. 5 - схематичное изображение несущей стены купольного здания. Поперечный разрез;
Краткое описание конструктивных элементов:
1 - фундамент;
2 - несущая стена;
3 - межэтажное перекрытие;
4 - дугообразное ребро;
5 - опорное кольцо;
6 - двутавр;
7 - слой пенополиуретана;
8 - слой брезента;
9 - защитное покрытие;
10 - эластичная мембрана;
11 - полоса из древесной плиты;
12 - горизонтальный прогон; Осуществление заявленного решения:
Строительство купольного здания осуществляют следующим образом.
Сначала осуществляют разбивку и вертикальную планировку участка. Затем формируют песчаную подушку под фундамент (1) фиг. 1, 2 толщиной 150 мм утрамбовывая ее вручную или с помощью электрического инструмента. Обозначают места расположения дугообразных ребер (4) фиг. 3, 4 и бурят скважины диаметром 150 мм на глубину промерзания грунта (1800-2000 мм), которая зависит от региона где происходит строительство здания. Прямолинейным концом дугообразные ребра (4) фиг. 5 диаметром 12 мм устанавливают в скважины и заливают в них бетонный раствор марки М - 200. Монтируют опалубку фундамента (1) фиг. 1, 2 диаметром 10000 мм и высотой 300 мм. Далее формируют в опалубке каркас фундамента (1) фиг. 5 из стеклопластиковой арматуры диаметром 12 мм. Горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) располагают радиально по всей площади фундамента на расстоянии друг от друга соединяя их между собой и сопрягают с вертикальными элементами по всей длине располагая их на расстоянии друг от друга. На периферии горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) соединяют с дугообразными ребрами (4) фиг. 5. Заливают в опалубку раствор полистиролбетона или керамзитобетона. После полного застывания фундамента (1) на его поверхность натягивают эластичную мембрану (10) фиг. 5 и фиксируют ее анкерными болтами. Заполняют сжатым воздухом мембрану (10) до рабочего положения образуя пневмоопалубку. Монтируют к поверхности мембраны (10) входную группу, например, арку шириной 2000 мм и высотой 2300 мм. Внешнюю поверхность эластичной мембраны (10) фиг. 5 покрывают брезентом (8) с огнезащитной пропиткой. Монтируют двутавры (6) фиг. 5 на дугообразные ребра (4) через отверстие в стойке двутавра (6) соблюдая шаг 700 мм. На верхнем конце дугообразных ребер (4) нарезают резьбу с наружным диаметром 10 мм. Устанавливают опорное кольцо (5) фиг. 3, 4 диаметром 1000 мм и толщиной 200 мм, имеющее сквозные отверстия диаметром 14 мм, расположенные по окружности. Соединяют ребра (4) фиг. 3, 4 с опорным кольцом (5) используя пружинные шайбы и гайки с внутренним диаметром 10 мм. К внешней поверхности двутавров (6), расположенных на дугообразных ребрах (4), монтируют полосу из древесной плиты (11) фиг. 5 имеющую длину от фундамента (1) до опорного кольца (5) фиг. 3, 4. На поверхность брезента (8) фиг. 5 с огнезащитной пропиткой напыляют первый слой пенополиуретана (7) толщиной 120-150 мм. Напыляют пенополиуретан внутрь опорного кольца (5) фиг. 3, 4 образуя слой толщиной 200 мм. После отверждения пенополиуретана из эластичной мембраны (10) фиг. 5 спускают воздух, снимают ее крепежные элементы в виде анкерных болтов и убирают мембрану (10) с поверхности фундамента (1) через проем образованный входной группой. Напыляют финишный слой пенополиуретана (7) фиг. 5 толщиной до 200 мм на его первый слой. Наклеивают брезент (8) с водоупорной обработкой на финишный слой пенополиуретана (7). Монтируют защитное покрытие (9) фиг. 5 в виде гибкой черепицы используя полиуретановый клей. Прорезают оконные проемы. Устанавливают окна и двери. Монтируют межэтажное перекрытие (3) фиг. 1, 2 и внутренние перегородки используя древесный материал различного сечения обработанный огнебиозащитными составами. Балки межэтажного перекрытия (3) располагают радиально и соединяют их концы с дугообразным ребром (4). Заполняют внутренние полости перегородок и межэтажного перекрытия (3) пенополиуретаном. Обшивают межэтажное перекрытие (3) и внутренние перегородки древесными плитами. Монтируют отмостку из резиновой крошки по периметру фундамента (1).
В частном случае осуществления заявленного решения строительство купольного здания производят следующим образом.
Сначала осуществляют разбивку и вертикальную планировку участка. Затем формируют песчаную подушку под фундамент (1) фиг. 1, 2 толщиной 150 мм утрамбовывая ее вручную или с помощью электрического инструмента. Обозначают места расположения дугообразных ребер (4) фиг. 3, 4 и бурят скважины диаметром 150 мм на глубину промерзания грунта (1800-2000 мм), которая зависит от региона где происходит строительство здания. Прямолинейным концом дугообразные ребра (4) фиг. 5 диаметром 12 мм устанавливают в скважины и заливают в них бетонный раствор марки М - 200. Монтируют опалубку фундамента (1) фиг. 1, 2 диаметром 10000 мм и высотой 300 мм. Далее формируют в опалубке каркас фундамента (1) фиг. 5 из стеклопластиковой арматуры диаметром 12 мм. Горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) располагают радиально по всей площади фундамента на расстоянии друг от друга соединяя их между собой и сопрягают с вертикальными элементами по всей длине располагая их на расстоянии друг от друга. На периферии горизонтальные элементы каркаса фундамента (1) соединяют с дугообразными ребрами (4) фиг. 5. Заливают в опалубку раствор полистиролбетона или керамзитобетона. После полного застывания фундамента (1) на его поверхность натягивают эластичную мембрану (10) фиг. 5 и фиксируют ее анкерными болтами. Заполняют сжатым воздухом мембрану (10) до рабочего положения образуя пневмоопалубку. Монтируют к поверхности мембраны (10) входную группу, например, арку шириной 2000 мм и высотой 2300 мм. Внешнюю поверхность эластичной мембраны (10) фиг. 5 покрывают брезентом (8) с огнезащитной пропиткой. Монтируют горизонтальные прогоны (12) фиг. 1, 3, представляющие собой деревянные двутавры, на дугообразные ребра (4) через отверстия в стойке прогона (12), соблюдая шаг 700 мм, тем самым соединяя ребра (4) между собой. На верхнем конце дугообразных ребер (4) нарезают резьбу с наружным диаметром 10 мм. Устанавливают опорное кольцо (5) фиг. 3, 4 диаметром 1000 мм и толщиной 200 мм, имеющее сквозные отверстия диаметром 14 мм, расположенные по окружности. Соединяют ребра (4) фиг. 3, 4 с опорным кольцом (5) используя пружинные шайбы и гайки с внутренним диаметром 10 мм. К внешней поверхности двутавров (6), расположенных на дугообразных ребрах (4), монтируют полосу из древесной плиты (11) фиг. 5 имеющую длину от фундамента (1) до опорного кольца (5) фиг. 3,4. На поверхность брезента (8) фиг. 5 с огнезащитной пропиткой напыляют первый слой пенополиуретана (7) толщиной 120-150 мм. Напыляют пенополиуретан внутрь опорного кольца (5) фиг. 3, 4 образуя слой толщиной 200 мм. После отверждения пенополиуретана из эластичной мембраны (10) фиг. 5 спускают воздух, снимают ее крепежные элементы в виде анкерных болтов и убирают мембрану (10) с поверхности фундамента (1) через проем образованный входной группой. Напыляют финишный слой пенополиуретана (7) фиг. 5 толщиной до 200 мм на его первый слой. Наклеивают брезент (8) с водоупорной обработкой на финишный слой пенополиуретана (7). Монтируют защитное покрытие (9) фиг. 5 в виде гибкой черепицы используя полиуретановый клей. Прорезают оконные проемы. Устанавливают окна и двери. Монтируют межэтажное перекрытие (3) фиг. 1, 2 и внутренние перегородки используя древесный материал различного сечения обработанный огнебиозащитными составами. Балки межэтажного перекрытия (3) располагают радиально и соединяют их концы с дугообразным ребром (4). Заполняют внутренние полости перегородок и межэтажного перекрытия (3) пенополиуретаном. Обшивают межэтажное перекрытие (3) и внутренние перегородки древесными плитами. Монтируют отмостку из резиновой крошки по периметру фундамента (1).