РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КЛЕЕНЫХ КУПОЛОВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ ЗАЛОВ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

Государственный комитет по архитектуре и градостроительству

при Госстрое СССР

Центральный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования комплексов и зданий культуры, спорта и управления имени Б.С.Мезенцева

ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КЛЕЕНЫХ КУПОЛОВ ДНЯ ПОКРЫТИЙ ЗАЛОВ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

Москва - 1989

где f_f - коэффициент надежности, определяемый по [6] .

3.4. Для сферических, конических, пирамидальных и сомкнутых куполов интенсивность односторонней снеговой нагрузки, рассматриваемой на одной из половин покрытия, определяется, согласно С?3 , введением коэффициента

J*i =/*о(    )"* sin fi ,    (3.3)

где - характеристика коэффициента перехода в точке полукруга с максимальным значением снеговой нагрузки, определяемая по графику на рис. I;

™ - I - для конических и пирамидальных куполов; m = 2 - для сферических и сомкнутых куполов.

Для шатрового и арочно-вспарушенного куполов односторонняя снеговая нагрузка принимается равномерно-распределенной с коэффициентом Ju = I.

3.5. Расчетная односторонняя снеговая нагрузка

<и.сн ^я    (3,4)

3.6. Схемы загружения ребер рассматриваемых типов куполов постоянной и снеговой нагрузками показаны на рисунках 2-6.

При загружении конических и сферических куполов постоянной и равномерно распределенной снеговой нагрузками соответствующие расчетные погонные нагрузки на ребра (рис. 2) описываются зависимостями

g(x) = qUl- jc) Р<*> -Чен! (I-£)

где q и q_CK - расчетные постоянная и снеговая равномерно-распределенные на площади купола нагрузки;

1 - шаг ребер.

При расчете ребер на одностороннюю снеговую нагрузку:

Pt = Р<о,си i (i - jtf ^sinJ*

при этом принимается

ёо - Чо.СИ • I ^о,сн " SojWoJTf

SinjJ = I и

n = 2 для конического купола и

н = 3 для сферического.

Собственный вес ребер учитывается погонной нагрузкой дс» , а постоянная нагрузка от вентиляционных шахт - сосредоточенными силами Р_ш .

3.7. Расчетные нагрузки на ребра пирамидальных или сомкнутых куполов могут приниматься либо по формулам (3.5) и (3.6) (рис. 2), либо в виде сосредоточенных усилий от прогонов, приложенных в местах примыкания прогонов к ребрам (рис. 3). Давление прогона можно определить по приближенной формуле

(3.7)

II

Рас. 3. СХЕМА ЗАГРУЖЕНИЯ РЕБЕР ПИРАМИДАЛЬНОГО И СОМКНУТОГО КУПОЛОВ

Дсаыдим чаша

1_«— _*_1

Цасиаи да иммй шика»

Рис. 4. СХЕМА ЗАГРУЖЕНИЯ РЕБЕР ШАТРОВОГО КУПОЛА (КОНСТРУКЦИЯ С КОНЬКОВЫМ ПРОГОНОМ)

здесь: Р* ql - для постоянной нагрузки;

Р* Яс_Н1 - для полной снеговой нагрузки;

Р » Яо,ск 1    “ для односторонней снеговой нагрузки.

Для постоянной и полной снеговой нагрузок n = I, для односторонней нагрузки на пирамидальном куполе п =2, на сомкнутом п =3.

14

I--2-*

Xj - X_c *-^Xi*\T ^X‘    (3.9)

X_t,    ,    ^xUi    “    абциссы    места    примыкания рассмат

риваемого прогона, предыдущего и слодуицего соответственно.

Учитывая большой шаг ребер в пирамидальном и сомкнутом вариантах куполов, при расчете их на одностороннюю нагрузку следует заменить величину sinfi    в формуле (3.6) на усредненные коэффициенты:    0,85    -    для восьмиугольного

плана, и    0,75    -    для    шестиугольного.

3.8.    Ребра шатровых или арочно-вспарушенных куполов рассчитывают на вертикальные си^ы и распоры, передаваемые на них треугольными или круговыми аркаш от действия постоянной и снеговых нагрузок (рис. 5 и 6).

3.9.    Ветровая нагрузка при расчете несущих конструкций рассматриваемых типов куполов обычно не учитывается. Ее следует учитывать при расчете витражей, конструкций вентиляционных или осветительных шахт, расположенных в вершинах куполов.

Если шатровый купол образуется с помощью конькового прогона, то давление от него учитывается силами Р_я и Р_{сн п} (см. схему на рис. 4).

4. 0ПРЕДЕЛЕШ1Е УСИЛИЙ В ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ КУПОЛА

4.1. Каждая пара перекрестных ребер может рассматриваться как трех- или двухшарнирная арка, передающая распор на опорный контур и опорное коньковое кольцо. Двухшарнирные арки со стрелой подъема.^ * ^ допускается рассчитывать как трехшарнирные.

15

УДК 624.ОН.I

Рекомендации освещают вопросы проектирования полносборных ребристых куполов при многоугольном или круглом плане с несущими конструкциями из клееной древесины. Приводятся технические решения куполов и их монтажных узлов, правила и примеры расчета и конструирования, указания по области применения, примеры расчета некоторых вариантов куполов, а также ориентировочные данные по расходу древесины и стали при разных диаметрах и конструкциях.

Для инженерно-технических работников проектных организаций и студентов строительных ВУЗов.

Рекомендованы к изданию решением научно-технического совета ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева.

Рекомендации разработали и составили: д,т«н,, приф. В,И, ТГЛЛУ1Н| к«т«и», ст.НАучн.оотр..О,М. *ЛК

и С.М. СТРОГАНОВА; научн.сотр. М.В. KOPEC; при участии научн.сотр. Е.М. Тимонина и инж. Л.А. Карпушиной.

© ЦНИИЭП им. Б.с .Мезенцева, 1989 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Внедрение пространственных конструкций из клееной древесины в строительство общественных зданий расширит область применения этого эффективного материала. Первым шагом на пути освоения пространственных КДК может стать широкое применение наиболее простых несущих систем - ребристых куполов. Целесообразность применения куполов в покрытиях зальных помещений общественных зданий определяется рядом их преимуществ по сравнению с традиционными решениями:

-    высокие архитектурно-художественные и функционально-технологические качества сооружений;

-    снижение эксплуатационных расходов за счет оптимального соотношения площадей ограждения и внутреннего объема здания;

-    простота в изготовлении, технологичность конструкции ребриотых куполов.

Использование полносборных куполов позволит повысить индустриальность возводимых сооружений и сократить сроки их монтажа.

"Рекомендации", посвященные вопросам проектирования полносборных ребристых куполов с несущими элементами иэ клееной древесины, могут содействовать их распространению. Принципы проектирования несущих и ограждающих конструкций высокой заводской готовности выработаны на основе научно-исследовательских и проектных разработок, проводившихся в ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева, предлагаемые конструктивные решения отвечают технологическим требованиям и возможностям существующих предприятий по изготовлению клееных деревянных конструкций.

3

I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Деревянные клееные купола предназначены для покрытий залов общественных зданий - спортивных, зрелищных, универсальных, торговых, выставочных.

1.2.    В "Рекомендациях" рассмотрены конструктивные типы ребристых куполов на многоугольных и круглых планах. Они могут применяться в зданиях со стенами из кирпича или каркасных с заполнением эффективными видами каменной кладки, а также навесными или самонесущими панелями.

1.3.    Выбор варианта конструкции купола определяется технологическими и архитектурными соображениями, а также возможностями производственной базы.

Технико-экономические показатели различных типов куполов при одинаковых диаметрах отличаются незначительно и не служат решающим критерием при выборе варианта конструкции.

1.4.    Все приведенные в "Рекомендациях" типы куполов допускают устройство в вершине купола вентиляционной или осветительной шахты. В шатровых и арочно-вспарушенннх куполах возможно освещение через витражи по периметру купола.

1.5.    Степень огнестойкости куполов должна соответствовать нормам проектирования различных залов общественных зданий.

1.6.    Проектирование деревянных конструкций куполов дол

жно выполняться на основе действующих норм по проектированию деревянных конструкций [I] ,    [2]    ,    а также руководящих ма

териалов по изготовлению, отделке, транспортированию и складированию клееных конструкций. Степень огнестойкости куполов должна обеспечиваться в соответствии с нормами [3] .

1.7.    Проектирование стальных элементов куполов выполняется в соответствии с нормами по проектированию стальных конструкций Q4] .

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕБРИСТЫХ КУПОЯОВ

2.1.    Ребристые купола состоят из прямолинейных или криволинейных ребер, соединенных в вершине непосредственно или через коньковое опорное кольцо, и опирающихся на опорный контур, расположенный на стенах, или фундаменты.

Ребра образуют систему перекрестных арок (или рам), несущих нагрузку от панелей кровли, прогонов или второстепенных арок.

Распор арок передается на опорный контур или непосредственно на фундаменты, а также на коньковое опорное кольцо или на соединение ребер в вершине купола.

Во всех куполах прогоны и второстепенные арки присоединяются к ребрам куполов с помощью стальных карманов разного типа (см. ниже раздел 5). Карманы для присоединения второстепенных арок, располагаемых по оси стен шатровых и арочно-вспарушенных куполов, могут совмещаться с опорными башмаками ребер куполов.

2.2.    Конструктивные варианты куполов с прямолинейными ребрами.

2.2.1.    Конический купол (тип I табл. I и 2) на круглом

(или многоугольном) плане. Утепленные трапециевидные панели покрытия укладываются по радиально расположенным ребрам купола. Опорный контур рекомендуется многоугольным (по числу ребер) для исключения местного изгиба при передаче распоров ребер. Рекомендуемые диаметры - до 60 м при стреле подъели f =    . Возможны подъемы    {=    £ + 7 D .

2.2.2.    Пирамидальный купол (тип П табл. I и 2) на шес

тиугольном или восьмиугольном плане образуется шестью или восемью ребрами, к которым присоединяются прогоны, несущие панели покрытия; длина панелей определяет шаг прогонов (обычно - 3 м по скату кровли). Рекомендуемые пролеты (по диагоналям купола) - до 45 м. Рекомендуемая стрела подъема f =    . Пирамидальный купол может быть образован системой

перекрестных гнутоклееных рам.

5

2.2.3.    Шатровый купол (тип Ш табл. I и 2). Складчатая форма покрытия допускает два конструктивных варианта:

Ша - трехшарнирные второстепенные арки устанавливаются на диагональные; по второстепенным аркам укладываются ограждающие панели;

Шб - вдоль осей стен устанавливаются торцевые трехшарнирные арки, на них и на опорное кольцо укладывается коньковый црогон, а второстепенные трехшарпирные арки заменяются прогонами, несущими панели ограждения.

Рекомендуемые диаметры: при шестиугольном плане - до 45 м, при восьмиугольном - до 60 м.

2.3.    Конструктивные варианты куполов с криволинейными ребрами.

2.3.1.    Сферический купол (тип 1У табл. I и 2) отличается от конического (см. п. 2.2.1) тем, что вместо прямолинейных применяются ребра из круговых арок при тех же плане и высоте купола.

2.3.2.    Сомкнутый купол на шестиугольном и восьмиугольном плане (тип У табл. I и 2) отличается от пирамидального так же, как сферический от конического, т.е. заменой прямолинейных ребер арочными. Наибольший диаметр при восьмиугольном плане - 60 м.

2.3.3.    Арочно-вспарушенный купол (тип У1 табл. I и 2) на шестиугольном и восьмиугольном плане образуется шестью или восемью криволинейными ребрами, на которые опираются двухшарнирные второстепенные круговые арки, несущие панели покрытия. Высота подъе?ла первой второстепенной арки, устанавливаемой по оси стен, назначается примерно равной высоте подъема ребер купола.

Второстепенные арки по верхней грани описаны одним радиусом и образуют горизонтальные цилиндрические поверхности, пересекающиеся на ребрах купола эллиптического очертания.

Шестиугольные купола этого типа предпочтительнее восьмиугольных из-за простоты сопряжений. Купола па восьмиугольном плане рекомендуются при диаметрах более 45 м.

2.4. Типы куполов П, Ш, У, У1 могут применяться и на квадратном плане. При этом арочно-вспарушенный купол превра-

7

Тл&ишл 2. СХЕМЫ КУПОЛОВ

щается в крестовый свод. Примером шатрового купола на квадратном плане может служить конструкция покрытия рынка в Ржеве С5] .

3. РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

3.1.    Постоянные нагрузки - вес несущих и огражданинх конструкций купола, а также вес стационарного подвесного оборудования, определяемый техническим заданием на проектирование. Коэффициенты надежности и коэффициенты перегрузки принимаются в соответствии с [6] .

3.2.    Временные нагрузки - снеговая, для которой рассматриваются два случая расположения:

-    равномерно распределенная по всей площади покрытия;

-    односторонняя, распределенная на половине поверхности покрытия.

3.3.    Нормативный вес онегового покрова S, принимается

по [6] .

Равномерно распределенная снеговая нагрузка на площади покрытия сферических, конических, пирамидальных и сомкнутых куполов согласно [7] определяется умножением расчетной снеговой нагрузки на коэффициент ju , равный для D ^ 60 м

у** = 0,85 - 0,11/ (у* * 0,35),    (3,1)

где гг - средняя многолетняя скорость ветра за зимний период [6] . Для I и П снегового районов tr = 0.

При диаметрах перечисленных куполов D > 100 м, а также для любых диаметров шатровых и арочно-вспарушенных типов куполов у* = I. При промежуточных значениях диаметров ju определяется по интерполяции.

Расчетная снеговая равномерно распределенная нагрузка на площади покрытия купола

Чей = S_e/<£

9