Цели. Дать характеристику процессу формирования каркасов большепролетных металлических куполов при их возведении. Выполнить анализ работы конструкций при монтаже купольных каркасов по расчетным схемам, отличающимся от проектной, из-за чего в их конструктивных элементах возникают монтажные усилия. Привести геометрические схемы купольных каркасов (ребристых, ребристо-кольцевых и сетчатых) и принципы их образования. Показать, как образуются сетчатые купольные каркасы, и объяснить, почему они являются пространственными стержневыми системами. Описать особенности конструктивных решений однопоясных и двухпоясных купольных каркасов. Отметить, что технологическая схема монтажа конструкций большепролетных металлических куполов зависит от конструктивного решения и способа возведения их каркасов. Вкратце охарактеризовать различные способы возведения каркасов большепролетных металлических куполов и количество применяемых при этом временных опор и механизмов. Обзор. Принципиально различные способы возведения, как реально примененные, иллюстративно показаны на примерах нескольких конкретных известных купольных сооружений мира. Дана оценка влияния каждого способа на работу конструкций в процессе монтажа. Описан характер работы отдельных конструкций и каркаса в процессе возведения большепролетных металлических куполов. Сделан акцент на существенные различия в характере работы конструктивных систем купольных каркасов при разных способах их монтажа. Исследование. Разработаны компьютерные модели однопоясных металлических куполов из стальных двутавров с жесткими сопряжениями в узлах. Созданы дополнительные модели неполного каркаса для исследования различных способов монтажа куполов. Для каждой монтажной модели купольного каркаса выполнены компьютерные расчеты на действие собственного веса. В результате расчетов определены напряжения в конструктивных элементах каркасов, которые сравнивались с напряжениями соответствующих элементов на действие собственного веса в каркасе проектной схемы. Результаты. Сделан вывод о неизбежности появления напряжений в элементах каркасов большепролетных металлических куполов при их возведении. Отмечена необходимость обязательных расчетов каркасов на монтажные состояния при проектировании большепролетных металлических куполов.

No abstract

Национальный исследовательскийМосковский государственный строительный университет, Москва, Россия 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26 Приведены основные виды геометрических и конструктивных схем каркасов ку-польных покрытий из металла. Показано, что по геометрической схеме каркаса купола разделяют на три основных вида: ребристые, ребристо-кольцевые и сетчатые. А сетча-тые купола разделяются на циклически симметричные с повторяющимися секториаль-ными геометрическими схемами и геодезические, которые получаются на основе впи-санных в сферу многогранников. По своему конструктивному исполнению каркасы ребристых и ребристо-кольцевых металлических куполов могут быть однопоясными и двухпоясными. Геометрическая схема каркаса большепролетного металлического купо-ла определяет способ его возведения, от которого зависит конструктивное решение элементов каркаса и последовательность их монтажа. Перечислены способы возведения куполов: с временными опорами, подъемом целиком или навесным монтажом. Выпол-нен краткий обзор возведенных большепролетных металлических куполов. С акцентом на использованный способ возведения большепролетного металлического купола при-ведены примеры построенных зданий и сооружений в разных странах мира. Дана общая характеристика конструктивной схемы купольного каркаса каждого из них. На этих примерах показана зависимость способа возведения большепролетного металлического купола от геометрической схемы его каркаса.Сделан вывод о большом распространении купола как конструктивной форма по-крытия из металла в практике мирового строительства в зданиях различного назначе-ния. При строительстве относительно невысоких двухпоясных или высоких однопояс-ных куполов применяются способы возведения с временными опорами всех видов или сборку на земле. Отмечена предпочтительность монтажа двухпоясного каркаса навес-ным способом при значительной высоте большепролетного купола.Ключевые слова: большепролетный металлический купол, геометрические схемы каркасов, конструктивные схемы куполов, металлические конструкции, способы возве-дения, монтаж конструкций В мире построено множество большепролетных купольных покрытий с ме-таллическим каркасом. Это объясняется их выразительной архитектурой, эко-номичностью расхода металла, небольшой трудоемкостью изготовления и мон-тажа [1, 2]. Купола, благодаря положительной Гауссовой кривизне, характери-зуются большей жесткостью по сравнению с пространственными покрытиями другой геометрической формы. Купола занимают также лидирующее положе-ние среди других выпуклых покрытий двоякой кривизны из-за повышенной пространственной жесткости, связанной с замкнутым опорным контуром круг-лой формы в плане и большой высотой в сравнении с пролетом. Купола по очертанию могут быть сферическими, параболическими и эллипсоидными. Они относятся к оболочкам вращения. Ось вращения вертикальна и проходит через вершину такого купола.По геометрической схеме каркаса купола разделяют на три основных вида: ребристые, ребристо-кольцевые и сетчатые [3,4]. Ребристые купола состоят из отдельных меридиональных р...

The aim of the research. To analyze the stress state of structures of ribbed-ring domes of different heights during overhang erection. The domes have spherical metal frames and a support contour of the same diameter. Due to different heights, the steepness of the geometric shape of the domes changes. The study is devoted to establishing the relationship between the stress state of the frame and the steepness of the dome when mounted. It was investigated how the height of the ribbed-ring dome affects the stress state of its frame during overhang mounting process. Methods. Computer models of design frames of ribbed-ring domes of different heights made of steel I-beams were developed. Based on design models, a sequence of assembly models for incomplete frames was created for different stages of installation. Both for the design and for all installation models of dome frames of different heights, computer calculations were performed for the effect of the load from its own weight. As a result of calculations for all domes and at all stages of installation, deformations and stresses in the meridional ribs were determined, which were compared with the design diagrams. Results. Comparative graphs of deformations of dome frames and diagrams of changes in the degree of use of steel strength in meridional ribs at all stages of mounted installation are obtained. Comparative graphs of installation and design stresses in the meridional ribs on different tiers for all stages of mounted installation are also shown. The assessment of the installation stress states is given, their inevitability and the degree of influence on the stress state of the dome frames are noted.

Research aim. The aim of the present research was an analysis of a metal ribbed ring-shaped dome metallic ribs stress state at different stages of a skeleton overhang erection process. The considered dome is hemispherical and is assembled bottom-up of individual elements. Due to a varying slope of meridional ribs elements at different relative elevations their stress state changes during mounting. The effect of the overhang erection process onto the stress state of the metal dome meridional ribs has been investigated. The relationship between the stress state of a meridional rib and mounting of each next dome skeleton tier has been established. Methods. A mathematical model of the metal ribbed ring-shaped dome assembled of steel H-shaped elements with rigid connections has been developed. Several extra models corresponding to different skeleton erection stages have been also generated to determine stresses in the meridional ribs at these stages. Response of each dome mathematical model under dead-weight load has been simulated. The obtained values of stresses in the meridional ribs within different models have been compared with corresponding design stresses values. Results. The dependence of the metal dome meridional rib stress state onto the stages of overhang erection process has been plotted. A degree of utilization of ribs steel strength at different erection stages has been represented by diagrams. An estimation of the dome skeleton stress state during overhang erection has been given. Imminence of assembly stresses during overhang erection and their influence onto dome structural reliability has been pointed out.