Возможности применения купольных конструкций, оболочек

Возможности применения купольных конструкций, оболочек имеют ограничения в связи со сравнительно узкой номенклатурой зданий, в которых могут быть применены залы круглой формы. Значительно чаще возникает необходимость применения перекрытий оболочками двоякой кривизны залов прямоугольной, квадратной, а иногда треугольной или многоугольной формы. В этих случаях купольная поверхность оболочки оказывается срезанной вертикальными поверхностями. По плоскостям среза устанавливают выпуклые контурные элементы (диафрагмы жесткости), воспринимающие усилия сдвига по линии сопряжения с оболочкой.

В качестве диафрагмы жесткости могут быть применены сегментная ферма, арка с затяжкой, криволинейный ригель (на колоннах) или криволинейный брус (на стенах). В целях экономии объема здания такие покрытия проектируют пологими: стрела подъема оболочки не превышает 1/10 по отношению к каждой из сторон плана.

Форму оболочки покрытия определяет тип ее срединной поверхности. Для покрытия прямоугольных залов применяют оболочки с поверхностью вращения или переноса. Из поверхностей вращения чаще всего используют фрагмент выпуклой поверхности тора положительной гауссовой кривизны. Поверхность переноса формирует перемещение криволинейной образующей (круговой, параболической, эллиптической или др.) по параллельным криволинейным направляющим. Для оболочек из монолитного бетона выбирают преимущественно поверхность переноса, что упрощает конструкцию опалубки и технологию возведения; для сборных оболочек — тороидальную.

В последнем случае разрезка поверхности на сборные элементы системой радиальных и вертикальных секущих плоскостей обеспечивает равновеликость большинства сборных элементов и возможность их унификации. Основным типом сборного элемента служит гладкая или ребристая панель с цилиндрической поверхностью размером 3X6 или 3X12 м. Толщину оболочки принимают в 1/500−1/600 пролета, но не менее 3 см.

Пологие оболочки (рис. 103). компонуют отдельностоящими или многоволновыми. Первые получили преимущественное применение в общественных, последние — в промышленных зданиях. В общественных зданиях пологие сборные оболочки типизированы для зданий, квадратных в плане, с размерами сторон от 18X18 до 60X60 м. В практике есть случаи применения пологих оболочек для покрытий пролетами 100—150 м.

Устройства верхнего света в пологих оболочках проектируют в виде фонаря в серединной зоне покрытия, а также мелких круглых или многоугольных проемов в сборных элементах покрытия.

Рис. 12 Пологие оболочки: А — положительной гауссовой кривизны; Б — отрицательной: а — формообразование и параметры поверхности переноса; б, в — поверхности тора положительной и отрицательной кривизны; г — поверхность гипара; д — схема разрезки поверхности двоякой кривизны на элементы цилиндрической формы; е — то же, по поверхности тора: 1- радиальные секущие плоскости; 2 — то же, вертикальные; ж — параметры однолепесткового гипара; В — общий вид и план спортивного зала в Сидзуока (Япония) с покрытием одним «лепестком» гипара