Строительство Севастополь

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

 

Купольные конструкции храмов. Конструкция купол


Конструкция купола (схема)

Конструкция купола (схема)

Купола являются распорными системами, и в своем составе имеют как правило три конструктивно составляющих элемента: нижнюю опору, оболочку и верхнее опорное кольцо.

Нижняя опора воспринимает усилие распора купола, вследствие чего в нем возникает изгибающий и крутящий моменты. Нижняя опора в плане проектируется в виде окружности, эллипса или многогранника с жестким или с шарнирным соединением в узах. Нижняя опора в виде кольца укладывается на фундаментные опоры свободно и только закреплена от горизонтального смещения. Нижняя опора выполняется, как правило, из металлопроката или цельного железобетона, это связано с особенностями напряженного состояния опоры.

Оболочка купола может быть гладкой или же состоять из плит с ребрами, расположенными в горизонтальном и вертикальном направлениях, или собираться в виде стержневых элементов с последующим покрытием различными мягкими материалами или тканью. На верхнее опорное кольцо испытывает усилие сжатия. Внутреннее пространство верхнего опорного кольца часто используется для размещения светового или светоаэрационного фонаря. В гладких куполах-оболочках верхнее опорное кольцо может отсутствовать.

belostroydom.ru

Конструктивные решения узлов стальных куполов.

На следующем рис. («Узлы опирания куполов на нижележащие опорные конструкции», а) показан пример устройства опорного узла ребристого кольцевого купольного покрытия со связями через сектор над стальным резервуаром диаметром 42 м. В этом случае ребра купола выполнены двутаврового сечения с до­полнительным опорным ребром в месте примыкания ребра к опорному кольцу. Опорное кольцо выполнено в виде гори­зонтально расположенного сварного двутавра. В данном слу­чае ось ребер купола центрируется на ось стенки резервуара. Как видно из рисунка, ребра купола сопрягаются с опорным кольцом через пристроганные торцевые плиты.

На рис.,6 показано опирание ребристо-кольцевого ку­польного покрытия диаметром 24 м со связями через сектор на железобетонные стенки резервуара. Ребра купола двутав­рового сварного сечения, опорное ребро также в виде сварного двутавра, поставленного вертикально с наклонным верхним поясом. На рис., в показано опирание ребристо-кольцевого купола со связями диаметром 66 м над складом глинозема; 24 ребра купола выполнены в виде сварного двутавра, опор­ное кольцо крестового сечения. Ось ребер купола центрирует­ся через опорное кольцо на ось качающейся стойки, закреп­ленной болтами в тангенциальном направлении.

На рис., г показано опирание сетчатого купола диамет­ром 196 м над крытым стадионом в г. Хьюстоне (США).

Радиальные и меридиональные ребра представляют собой решетчатую конструкцию высота 1520 мм, пояса которой вы­полнены из широкополочных двутавров. Опорное кольцо вы­полнено также в виде сквозной фермы высотой 1520 мм с поя­сами из широкополочных двутавров. Опорное кольцо опирает­ся на 72 качающиеся стойки, закрепленные болтами в тан- . генциальном направлении.

На рис., д показано опирание ребристо-кольцевого ку­пола с связями через сектор над корпусом сгущения Карагай-линского горно-обогатительного комбината диаметром 60 м. Ребра купола выполнены из сварных двутавров, опорное кольцо — из горизонтально расположенного сварного двутав­ра. Опирание на нижележащую железобетонную конструкцию осуществлено через катковые опоры.

 

Узлы опирания куполов на нижележащие опорные конструкции с—узел опирания купола на стальной резервуар; б—опорный узел купола, опирающегося на железобетонную колонну; в — опорный узел купола диаметром 66 м; г—опорный узел купола диаметром 196 м; д—опорный узел купола диаметром 60 м с опиранием на железобетонную опору; / — стенка резервуара; 2—опорное кольцо; 3— ребра купола; 4 — центрирующая прокладка; 5 — стыковая накладка ребра; 6 — закладной лист в железобетонной стенке резервуара; 7 —упоры, устанавливаемые после монтажа купола; 8— стыковой шов кольца; 9 — опорная стойка; 10— круглый стержень диаметром 50 мм, приваренный к верхней части колонны; 11— тангенциальная опора; 12—нижняя опорная плита; 13—анкерные болты; 14 — решетчатые ребра купола; 15—кровельное покрытие; 16—круглый стержень диаметром 50 мм, приваренный к верхней части колонны; 17—плиты 400X400X35 мм; 18 — верхняя опорная плита; 19 — качающаяся опора; 20 — нижняя опорная плита; 21 — круглый стержень диаметром 50 мм, приваренный к нижней плите; 22 — опорная стойка; 23 — верхняя опбрная подушка; 24 — цилин­дрические катки; 25—нижняя опорная подушка; 26—железобетонная опора; 27 — прогоны

Примеры некоторых осуществленных металлических куполов

 

На первом рис. показано в процессе возведения купольное по­крытие над корпусом сгущения Ковдорского горно-обогати­тельного комбината. Над круглым в плане зданием устроено покрытие в виде ребристо-кольцевого купола диаметром 54 м со связями через сектор. Стрела подъема купола 8,2 м. Кон­струкция купола состоит из 32 радиальных ребер сварного двутаврового сечения, соединенных между собой верхним и нижним опорными кольцами, шестью промежуточными коль­цами, образующими совместно жесткую пространственную систему.

Для снижения усилий в ребрах и кольцах, а также в целях обеспечения их устойчивости в процессе монтажа ребра попарно соединены крестовыми связями. Нижнее опорное коль­цо имеет сварное крестовое сечение из трех листов из стали 10Г2С1, промежуточные кольца выполнены из двух швелле­ров, верхнее кольцо — коробчатого сечения.

После установки и выверки очерченных по шаровой по­верхности ребер по ним раскатывается стальной лист толщи­ной 3 мм, работающий между ребрами как мембрана. Мем­брана прикрепляется к верхнему поясу ребер высокопрочны­ми болтами через непрерывную стальную накладку. Для уве­личения трения между мембраной и ребром верхние пояса ре­бер покрываются эпоксидной смолой с втопленной в него ко­рундовой крошкой. Таким образом, мембрана является одно­временно несущей и ограждающей конструкцией кровли и ис­пользуется как растянутые элементы связей между кольцами в секторах, где связи отсутствуют.

Ширина верхнего пояса ребра определилась необходи­мостью размещения на нем двух рядов высокопрочных болтов, прикрепляющих мембрану к ребру. Против каждого ребра ку­пола устроена опора в виде качающейся стойки. Опорная стой­ка имеет подвижность в радиальном направлении и при по­мощи болтов закреплена в кольцевом направлении. К ребрам купола подвешено устройство, позволяющее вывезти из здания оборудование для очистки сгустителей и ремонта смешиваю­щей машины. Расход стали на конструкцию купола, включая фермы для перемещения технологического оборудования, со­ставляет 150 т, вес мембраны — 60 т.

Элементы купола были полностью изготовлены на заводе металлоконструкций, укрупнены в секторы, состоящие из двух ребер, колец и связей и в таком виде смонтированы. Сектора опирались на временную опору в центре купола и опоры.

Над корпусами сгущения на Карагайлинском горно-обога­тительном комбинате два покрытия выполнены в виде сталь­ных ребристо-кольцевых куполов диаметром 56,6 м со стре­лой подъема Эми связями через сектор. В вершине купола устроен световой фонарь диаметром 7,2 м; 28 ребер двутав­рового сварного сечения имеют переменную высоту от 740 мм у опоры и до 630 мм у верхнего кольца. Ребра опираются на нижнее и верхнее фонарное кольца. Нижнее опорное кольцо изготовлено из горизонтально установленного сварного дву­тавра высотой 800 мм, верхнее фонарное сжатое кольцо вы­полнено из сварного двутавра высотой 630 мм, промежуточные кольца— из двутавра №36.

На ребра купола установлены прогоны, по которым уло­жены железобетонные плиты с кровельным покрытием. Для обеспечения в условиях сурового климата свободного переме­щения купола при температурных колебаниях опоры купола установлены на катки, обеспечивающие свободное их переме щение в радиальном направлении. Монтаж купола велся с устройством временной опоры в центре купола. Расход стали на 1 м2 горизонтальной проекции пола составляет 85 кг.

На следующем рис. показан интерьер возводимого купольного по­крытия.

В г. Атланте (США) построен спортивный зал, круглый в плане, перекрытый ребристым куполом эллипсоидного очер­тания диаметром 82,3 м со стрелой подъема 15,24 м. Купол состоит из 32 ребер эллиптического очертания, радиально расходящихся от центра здания и объединенных вверху жест­ким кольцом диаметром 3,05 м. Опоры ребер купола устано­влены на кольцевую железобетонную плиту, которая пере­крывает канал шириной 2,44 м, проходящий вокруг здания. Каждая пара ребер, расположенных друг против друга, обра­зует 16 двухшарнирных арок. Сварные ребра арки имеют вы­соту 0,914 м. Такую же высоту имеет центральное кольцо. На куполе расположен световой фонарь диаметром 11,6 м, покры­тие которого повторяет форму большого купола.

Ребра монтировались с помощью временной колонны в центре купола. В первую очередь на этой колонне монтиро­валось верхнее сжатое кольцо. Затем монтирова­лись восемь спаренных ребер таким образом, чтобы каждая пара приходилась на каждый квадрант круга. После мон­тажа остальных ребер монтировались прогоны и связи для обеспечения надежной работы купола от ветровых нагрузок. После удаления центральной монтажной колонны в центре купола был зафиксирован прогиб 6,25 мм под действием соб­ственного веса. На устройство купола в целом было израсхо­довано 543 т стали.

 

Купол над корпусом сгущения Ковдорского горно-обогатительного комбината Монтаж конструкций купола над сгустителями в Карагайле

 

Спортивный зал в Атланте а —общий вид конструкций купола в про­цессе монтажа; б — монтаж спаренных ре­бер с устройством временной центральной опоры; в — сварное ребро купола

 

Ребристо-кольцевые купола с жестким присоединением ребер к кольцам могут быть с успехом заменены пластинчатыми куполами, в которых четырехугольники между ребрами заполнены пластинами, работающими как диагонали — на растяжение.

В последние годы широкое распространение получили сетчатые купола. Большая работа проведена по унификации и стандартизации отдельных серий изготовляемых элементов. Чтобы решить эту проблему, всесторонне исследовалась сферическая поверхность. Принимая за основу вписанный в сфе­ру правильный двадцатигранник с гранями в виде равносто­ронних треугольников (икосаэдр), можно получить более сложный вписанный в сферу многогранник путем дробления исходных граней икосаэдра. Методы дробления сегмента мно­гогранника могут быть различны, но следует при этом стре­миться, чтобы количество типов элементов было минималь­ным. Возможно образование двадцатигранника, спроектиро­ванного на сферическую поверхность. При этом получаются сферические треугольники. Эти треугольники могут в свою очередь дробиться на шестиугольники и другие сферические панели. Чем больше частота дробления, тем больше стержней различных длин.

Сетчатые купола могут быть образованы из складчатых листовых элементов, изготовленных заводским способом в виде трех — четырех- и шестиугольных элементов. В этом слу­чае элементы конструкции выполняют несущие и ограждаю­щие функции.

В Новом Орлеане (США) завершено строительство кры­того стадиона, имеющего в плане форму круга диаметром 207 м. Конструкция покрытия над стадионом выполнена в виде стального решетчатого купола диаметром 207 м, со стре­лой подъема 32,2 м, образованного частью сферы радиусом 184 м.

Конструкция купола запроектирована по системе Lamella Dome. Она состоит из 12 главных меридиональных арочных ребер, объединенных поверху центральным кольцом и упер­тых нижними концами в опорное кольцо, пяти промежуточных кольцевых ребер и перекрестных второстепенных ребер, па­раллельных главным и образующих треугольные ячейки. Все ребра изготовлены в виде сварных двухпояс-ных ферм высотой 2,24 м с поясами из широкополочных дву­тавров высотой 356 мм.

Центральное кольцо диаметром 1,52 м, высотой 2,49 м вы­полнено в виде решетчатой ступицы с трубчатой осью диамет­ром 203 мм. Опорное кольцо высотой 2,7 м собрано из 72 ре­шетчатых ферм с поясами из широкополочных двутавров вы­сотой 356 мм.

Наиболее опасным в расчетном отношении оказалось соче­тание нагрузки от собственного веса и ветрового отсоса при длительном ветровом воздействии со скоростью 70 м/с и крат­ковременном действии ураганного ветра со скоростью 90 м/с. Для противодействия отсосу в верхней части купола сделана дополнительная пригрузка путем подвешивания технической площадки диаметром 38 м (с телевизионно-осветительным и другим оборудованием) общей массой 68 т.

В уровне нижних поясов главных и второстепенных ребер купола установлены поперечные связи. На уровне верхних поясов уложены прогоны с шагом 2,5 м. Настил покрытия собран из стальных профилированных листов толщиной 0,91 мм с трапецеидальными волнами высотой 38 мм. Вблизи опор­ного кольца на ширине 4,5 м примене­ны листы толщиной 1,21 мм.

Листы настила приварены к про­гонам. Поверх настила уложен тепло­изоляционный слой толщиной 2,5 см из пенопласта и кровельный слой.

Масса I м2 настила с теплоизоляционным слоем и кровлей составляет 14,6 кг. Подвесной потолок выполнен из акустиче­ских стальных панелей. На конструкции купола нанесен путем набрызга огнезащитный состав.

Опорное кольцо купола поддерживается 96 стальными ко­лоннами, расположенными с шагом 6,7 м. По верху колонн уложены стальные цилиндрические балансиры, допускающие перемещение опорного кольца от деформаций и температур­ных изменений до 76 мм в любом направлении от оси колонн. Монтаж купола производился с помощью 37 стальных решет­чатых башен: одна — в центре и остальные — по двум концен­трическим окружностям. Секции купола поднимались авто­кранами.

Закрытый спортивный зал в г. Шарлотте (США) перекрыт сферическим сетчатым стальным куполом с треугольной ре­шеткой диаметром 39 м со стрелой подъема 6,76 м. Расход стали составляет 43 кг на 1 м2. На рис. 36 показано типовое сопряжение элементов решетки в узлах.

Фирмой ALCOA американской алюминиевой компании для склада боксита построен сетчатый купол из трубчатых эле­ментов, изготовленных из алюминиевого сплава. Сферический купол имеет диаметр 91 м и стрелу подъема 30 м. В центре к куполу подвешен тяжелый радиальный кран весом 85 т, имеющий угол поворота 360°.

Купол собран из труб диаметром 25 см, толщиной 1,25 см; в узлах трубы объединены круглой плитой толщиной 1,9 см. Соединительные элементы в месте их примыкания к узлам приварены к трубам. Трубчатые элементы к объединяющей плите крепятся стальными болтами диаметром 16 мм. Плита покрытия толщиной 3,2 мм прикреплена к трубам винтами. Вес купола составляет 22 кг на 1 м2 площади пола.

В Антарктиде, вблизи южного полюса, для укрытия ученых от снега и ветра был возведен купол диаметром 60 м, внутри которого построены три сборных дома. Климатические усло­вия этого района весьма суровы: температура воздуха колеб­лется в пределах —18 -82 °С, скорость ветра достигает

45 м/с. Конструкция купола была рассчитана на временную снеговую нагрузку 5,85 кПа в его основании. Элементы кон­струкций купола, обшивка и узлы сопряжений были испы­таны и выдержали нагрузку 27 кПа. Значения этих нагрузок объясняются возможностью покрытия купола снегом и льдом.

 

Деталь сопряжения элементов в узлах сетчатого стального купола 1 — стыковые болты; 2—элементы решетки Интерьер купола диа­метром 91 м в процессе мон­тажа   План типового узла со­пряжения трубчатых алюминие­вых элементов купола 1— плита кровли; 2—круглая плита; 3—болты диаметром 16 мм    

 

Конструкция купола — сферическая, сетчатая — состоит из треугольных ячеек, образованных отдельными элементами. Стержневые элементы в местах пересечения соединяются меж­ду собой специальными узловыми элементами и болтами из нержавеющей стали. Стрежневые и узловые элементы, а так­же листы, перекрывающие ячейки решетки, выполнены из алюминиевого сплава. Выбор такого сплава как материала для изготовления элементов купола объясняется желанием создать легкую и удобную для перевозки воздушным транс­портом конструкцию, не требующую для монтажа тяжелого оборудования. Кроме того, алюминиевые сплавы, в отличие от стали и других материалов, не теряют упругих свойств при низких температурах.

 

Сетчатый алюминиевый купол диаметром 60 м а — общий вид; б — схема монтажа; / — центральная часть купола, соби­раемая на уровне земли; 2— уровень деревянных опор; 3 — нижняя часть купола; 4 — тросовая оттяжка; 5 — монтажная башня  
Общий вид пластинчатого купола диаметром 91,5 м в г. Лонгвью

 

Фундамент выполнен из 70 деревянных опор, расположен­ных соответственно под 70 опорными стержнями купола. Под опорами снег был уплотнен для восприятия нагрузки от ку­пола. Небольшая масса элементов позволяла поднимать их в проектное положение вручную или с использованием про­стых приспособлений.

Монтаж купола был начат с установки центральной мон­тажной башни и со сборки элементов нижней части на высоту трех ячеек. Затем возведенную часть купола прикрепили к оголовку монтажной мачты оттяжками, после чего приступили к сборке элементов верхней части купола. Монтаж верхней части вели на уровне земли, вокруг монтажной башни, начи­ная с вершины купола. По мере завершения сборки ячеек оче­редного ряда сетку поднимали с помощью монтажной башни и снизу подращивали следующую секцию. Когда верхняя часть купола была полностью собрана на уровне земли, монтажную башню разобрали на 10 секций. Секции установили по контуру основания купола и использовали для поднятия центральной его части в проектное положение и соединения с ранее собранной нижней частью. На рис. 39, б показан купол в процессе его сборки и монтажа. По-видимому, более просто было бы смонтировать купол методом подращивания на всем диаметре, аналогично сборке центральной части.

В г. Лонгвью (США) над универсальным залом осуще­ствлено покрытие в форме сферического купола, собранного из пластин листового штампованного алюминия. Купол уста­новлен основанием на пол. Диаметр купола в основании со­ставляет 91,5 м, стрела подъема — 25,9 м, толщина алюминие­вых листов — 3,18 мм, расход алюминия — 22,6 кг на 1 м2проекции купола..

Вся оболочка собрана на полу. Монтаж осуществлялся кольцевыми рядами начиная с верхнего. По мере сборки го­товые части оболочки поднимались электроподъемниками с помощью стального кольца. Весь купол собран из 15 кольце­вых поясов. Нижний край оболочки прикреплен к предвари­тельно выполненному железобетонному кольцу, воспринимаю­щему распор оболочки. Верхнее отверстие закрыто световым фонарем. На рис. 40 показан общий вид купола в г. Лонгвью.

При подчеркнуто кольцевом строении структуры создается впечатление наложенных друг на друга массивных кольцевых слоев. Это противоречит общей композиции купола в виде шарового сегмента, которому свойственна монолитность, зам­кнутость объема и тяжеловесность. Этот купол — пример того, как блестящая конструкция не получила должного архитек­турно-художественного оформления.

Для удобства обобщения и сопоставления в табл. 15 при­ведены основные технические данные о возведенных стальных куполах. В таблице показаны: место возведения и назначение зданий, диаметр и стрела подъема купола, некоторые кон­структивные особенности и расход стали на 1 м2 площади пола.

Таблица 15

Читайте также:

lektsia.info

Купольные конструкции храмов

Купольные конструкции храмов.

С незапамятных времен особые трудности представляло перекрытие больших безопорных внутренних пространств. Первоначально единственным решением были каменные купола, сферически сформированные пространственные оболочки округлой горизонтальной проекции. Сначала отдельные ряды камней выдвигали в виде выступа один над другим вверх. "Фальшивые" своды микенских купольных гробниц XIV в . до н. э.  уже имели ширину пролета 15 м и высоту почти  14 м.

Строительство по-настоящему выпуклых купольных сводов из заклиненных один о другой камней или бетонной заливной массы привело в римскую античную эпоху к созданию выдающихся произведений архитектуры. Пантеон -- круглый храм, существующий уже почти 1900 лет, -- перекрыт полусферическим куполом диаметром 43,6 м. Купол состоит из окружностей, которые легко прочитываются благодаря кессонированному потолку. Купол со стенами образует единую оболочку, содержащую внутри всё пространство, соответствующее внутреннему объёму цилиндра и половине сферы. Предполагают, что в древности поверхность купола украшали розетки или звезды, однако документальных подтверждений этому нет. К основному объему храма примыкают ниши, отделенные от центрального зала коринфскими колоннами. Кольцевой аттикотделяет колоннаду от внутренней поверхности купола, на которой расположены пять рядов квадратных кессонов. Через круглое отверстие в своде диаметром 9 метров в храм проникает дневной свет[1].

400 лет спустя в Константинополе удалось построить круглый купол на квадратном основании, конструктивно используя угловые пазухи свода ( паруса). Влияние этого гениального решения для главной церкви Восточного Рима, законченного в 537 г. храма св. Софии, сказывалось на протяжении более 1000 лет на мусульманском и христианском культовом строительстве от Закавказья и России до Западной Европы.

Традиции византийского культового зодчества после 1100 г. з Западной Европе были практически забыты в связи с началом распространения крестообразных планов ( например, в Венеции или Периге во Франции), а также средокрестных   куполов  немецкого  романского  периода.

При всем признании выразительной силы перекрытых куполами внутренних пространств древности и средневековья нельзя не заметить, что внешнее оформление и внешний вид этих куполов оставался сравнительно скромным. Это положение изменилось в XVI в. со строительством восьмигранного купола во Флоренции архит. Ф. Бруннелески .

Купол собора Санта Мария дель Фьоре.

Грандиозный купол, покрытый темно-красной черепицей, связанный крепкими белыми ребрами и увенчанный изящным бело-мраморным световым фонарем, торжественно парит над Флоренцией как величественный образ города. Купол был построен в 1446 году. Его диаметр составляет 42 метра, высота 91 м от пола собора, световой фонарь высотой 16 м. Купол весит без тяжелого мраморного фонаря около девяти тысяч тонн. В предложенной Брунеллески модели купол должен быть не сферическим, иначе верхняя часть такого купола обвалится, а стрельчатым, вытянутым вверх и ребристым. Восемь ребер купола должны принять на себя основную нагрузку. Между ними Брунеллески расположил 16 вспомогательных ребер, сходщихся наверху. Главные ребра должны поддерживать не одну, а две оболочки купола. На уровне перегиба ребра связаны «цепями» из массивных деревянных брусьев, соединенных железными скрепами. Позднее был добавлен световой беломраморный фонарь, который и сделал этот собор самым высоким в городе. Это до сих пор самая высокая постройка во Флоренции, спроектированная таким образом, чтобы внутри могло поместиться все население города.

Загадка сооружения этого грандиозного купола не разгадана до сих пор. Разумеется, Брунеллески гениально нашел правильный изгиб ребер — дуга в 60 градусовобладает наибольшей прочностью. Вторая техническая находка — способ кладки, когда кирпичи располагаются не горизонтально, а с наклоном внутрь, при этом центр тяжести свода оказывается внутри купола — своды росли равномерно (восемь синхронных групп каменщиков) и равновесие не нарушалось. Кроме того — в каждой лопасти свода ряды кирпичей образуют не прямую, а слегка вогнутую, провисающую линию, не дающую разломов. Кирпич для строительства купола использовали очень высокого качества. Купол облицован кирпично-красными изразцами, контрастирующими с зеленым, красным и белым цветом облицованных мрамором стен. Белые ребра нервюр на фоне ярко-красной черепицы зрительно облегчают каменную массу огромного купола; он не давит на здание, а как бы парит в воздухе, словно бутон волшебного цветка с ещё не распустившимися лепестками. Вся эта громоздкая конструкция купола диаметром около 43 метров завершалась крошечной беломраморной ротондой фонаря со шпилем и медным шаром (после 1446 года), которые придают флорентийскому куполу отличную от античных купольных сооружений, заостренную кверху, напоминающую о готике форму.

С применением многогранного или круглого барабана церковные купола становятся господствующим элементом городского ландшафта и, таким образом, доминантой архитектурной композиции. В период барокко появляются купола на светских монументальных сооружениях. Наивысшее достижение этого периода -- законченный в 1593 г. купол собора св. Петра в Риме, который, как ранее св. София в Константинополе, вызвал подражания по всей  Европе.

Купол собора Св. Петра в Риме.

Купол собора Св. Петра — венец архитектурного творчества Микеланджело. Как и в совершеннейших созданиях его кисти или резца, бурный динамизм, внутренняя борьба контрастов, все заполняющее движение властно и органически включены в этом куполе в стройное, замкнутое целое идеальных пропорций единого огранизма. Работая над громадным куполом, венчающим собор Св. Петра. Микеланджело учитывал опыт сооружения купола флорентийского собора Санта Мария дель Фьоре, возведенного Филиппо Брунеллески, по поводу которого он сказал:«Повторять тебя не хочу, лучше сделать не умею». И тем не менее он нашел свое решение. Микеланджело же стремится превзойти Брунеллески и создать такой купол, чтобы под ним могли укрыться все христианские народы.

Не повторяя купола Брунеллески, Микеланджело сумел дать свою еще более внушительную концепцию. Если Брунеллески возводил купол флорентийского собора на восьмигранном барабане, сохранив в нем соответствующие восемь ребер, то Микеланджело дал куполу собора Св. Петра шестнадцатигранное основание, по существу, приближенное к кругу. Барабан купола декорирован мощными спаренными колоннами и нишами между ними.

Возносимый кверху боковыми апсидами, купол покоится на барабане с большими окнами, обрамленными спаренными, сильно выступающими вперед колоннами. Купол служит одновременно выражением тяжести массы и вместе с тем ее одухотворенности, порыва вверх, подчеркиваемого ребрами. Внутри спаренные плоские колонны барабана не вторгаются в окружающее пространство, как это происходит на фасаде.

Громадный, цельный, торжественный купол собора Св. Петра и теперь господствует над Римом, утверждая мощь дарования его создателя. В этом архитектурном творении Микеланджело в убедительных формах выразил свое ренессансное представление о величии и грандиозных возможностях человека, веру в которые он пронес даже в эти труднейшие годы своей жизни. Купол собора Св. Петра стал символом власти, а также моделью для куполов в западно-европейской и даже американской архитектуре - достаточно сравнить его с куполом Капитолия в Вашингтоне.

С помощью многогранных основных форм и разнообразных строительных приемов идеальная форма полушара варьировалась с эллиптическим и параболическим. Почти все купола имели фонари верхнего света. Однако с конструктивной точки зрения в куполах произошли большие изменения. Уже купол собора во Флоренции, чисто сводчатое сооружение, для уменьшения массы имел две оболочки.

Однако в большинстве церквей стиля барокко внешний вид купола, покрытого металлом и часто называемого защитным куполом, -- несла деревянная конструкция. Знаменитые купола позднего барокко и классицизма,  например берлинекая церковь Гедвига ( 1747) и дармштадская Людвига ( 1828) , первоначально  имели деревянные  конструкции.

Для каркаса деревянного купола нужно использовать материал с внушительным поперечным сечением, т.к. и нагрузки будут серьезные. Изогнуть брус до нужной дуги нельзя, поэтому берутся отдельные доски. Придав доске проектный изгиб, фиксируют ее в таком положении. Далее сверху на нее укладывают вторую, на вторую – третью и так далее, пока не достигают требуемого сечения. Последующим действием все доски стягиваются между собой болтами и образуют единую жесткую конструкцию.

Строительство больших крытых сооружений поставило куполостроение перед совершенно новыми задачами: используя материалы и технологии нового типа, необходимо было перекрыть  чрезвычайно  большие  расстояния между опорами. В куполе первого вида {рис. 1,а,б) все элементы конструкции лежат на его внешней поверхности. В куполе второго типа (рис. 1, в, г) несущие конструкции располагаются подкупольном пространстве и представляют собою совокупность радиально расположенных плоских ферм или арок.

еГеометрическая схема куполадиаметром от 10 до 60 м основана на форме координатной сети глобуса. Основными элементами купола являются ребра, имеющие меридиональное направление, и кольца, имеющие направления параллелей; кольца различают опорные, фонарные и промежуточные. Неизменяемость пространственного сочленения ребер и колец обеспечивается раскосами. В основе геометрической схемы купола Шведлера лежит трапеция, ребра и кольца делят его поверхность на трапецеидальные контуры.ругим видом л,

В основе геометрической структуры которого лежит равнобедренный треугольник; здесь, как и в куполе Шведлера, сохраняются кольца, но отсутствуют ребра. Можно придавать различную форму этой конструкции, меняя размеры сторон треугольников сетки.

Геометрическая схема образовывается линиями трех направлений, составляющими между собой приблизительно 120°. Получается сеть почти из равносторонних треугольников. Построенные стержневые геодезические купола выполнены из труб диаметром до 140 мм при пролете 40 м. Купол собирается из отдельных прямолинейных отрезков труб длиной около 2 м. Геодезические купола выполняются и как листовые конструкции с гофрированной поверхностью, материалом для них служат листы из алюминиевых сплавов. Купола собираются из стандартных панелей ромбической формы размером 2×3 м; величина панелей меняется в пределах до полутора десятков типоразмеров; толщина листа в панелях 2,5 мм. Купола такого типа могут достигать диаметра 300 м образованный радиально расположенными стропильными фермами. В центре купола имеется пространственная ферма, стержни которой расположены по цилиндрической поверхности. На этой ферме обычно устанавливается светоаэрационный фонарь и поэтому ее называют фонарным барабаном. Фонарный барабан состоит из верхнего и нижнего колец, а также стержней решетки.

Система опирания всего купола решается по обычной схеме опирания стропильной фермы одна опора неподвижная, другая опора имеет линейную подвижность в плоскости фермы. Связи жесткости, расположенные в поверхности верхних поясов полу-ферм, выполняют две функции. Во-первых, они обеспечивают устойчивость сжатых верхних поясов в направлении из плоскости полу-ферм; во-вторых, они гарантируют общую устойчивость покрытия, противодействуя возможному повороту фонарного барабана вокруг вертикальной оси. Вертикальные связи жесткости фиксируют вертикальное положение полуферм во время монтажа и при эксплуатации готового покрытия.

РадиОтносящийся также ко второму типу, аналогичен по конструкции с предыдущим, но имеет и существенные отличия. Плоская арка имеет распор, который нежелательно передавать на стены, и поэтому купол должен иметь опорное кольцо. Элементы, образующие промежуточные кольца, могут быть выполнены и как прогоны, и как кольцевые затяжки (второе решение более экономично). Связи жесткости могут быть использованы для создания пространственно устойчивых частей купола при монтаже его крупными блоками, состоящими из двух полу арок, прогонов и связевых стержней. Устойчивость внутренних поясов полуарок обеспечивается связями жесткости, поставленными в плоскостях некоторых стержней решетки полуарок и соединенными со связевыми системами, расположенными на наружной поверхности купола.

Доклад

по дисциплине: История строительной техники

на тему:

«Купольные конструкции

храмов»

Выполнил: ст. гр. РР-218

Мариненко А.А.

Приняла: доц. Лапунова К.А.

Ростов-на-Дону

2014

studfiles.net