Корнаухова Екатерина Дмитриевна «Купольные конструкции»



Скачать 104.03 Kb.
Дата05.05.2016
Размер104.03 Kb.


Корнаухова Екатерина Дмитриевна

«Купольные конструкции»

Научный руководитель:

Учитель начальных классов высшей категории

Хамидуллина Ольга Зуфаровна

Российская Федерация, г. Уфа, Муниципальное автономное образовательное учреждение лицей №42 Октябрьского района городского округа

город Уфа Республики Башкортостан 3 «в» класс


Оглавление





Введение 4

1 ИСТОРИЯ И КОНСТРРУКЦИИ КУПОЛЬНЫХ СТРОЕНИЙ. 5

1.1История купольных конструкций 5

1.2Конструкции купольных строений 6

1.3Конструкция геодезического купола 6

2 ПРЕИМУЩЕСТВА ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛА. ПРАКТИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛА С «ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ» КОНСТРУКЦИЯМИ 8

1.4Преимущества купольных конструкций перед «прямоугольными» 8

1.5Практическое сравнение конструкции геодезического купола с «прямоугольными» конструкциями 8

Заключение 10

Список использованной литературы 12

Приложение А 13

Виды купольных конструкций 13

Сборка панельного купола 14

Конический купол 15

Простой купол 16

Спаренный каркас 17

Купольные коннекторы 18

Сборка модели геодезического купола 19

Модель геодезического купола 20



Введение



Актуальность. Сейчас все стараются сделать свои постройки красивыми и необычными, чтобы они выделялись и привлекали внимание. И совсем недавно появился новый вид таких построек ‒ купольные конструкции. Они очень привлекательные и интересные. Не много людей видели такие сооружения. И поэтому они всегда обращают на них внимание. Для своего исследования я выбрала эту тему, потому что такие сооружения очень полезные, красивые и прочные. Они состоят из маленьких треугольников, как самый твердый материал на Земле ‒ алмаз. Поэтому такие конструкции очень крепкие и надежные. Их даже не нужно укреплять балками. А еще чтобы покрыть их поверхность нужно меньше материала, чем для прямоугольных сооружений. Это значит, что использовать в строительстве купола очень экономично [3, с. 3]. Поэтому такие конструкции важны и для разных расчетов и для самого строительства.

В этой работе я использовала аналитический и сравнительный методы научного исследования.



Цель данной работы ‒ это изучение купольных конструкций. Для этого нужно выполнить такие задачи:

  1. Изучение истории купольных конструкций;

  2. Изучение конструкций купольных строений;

  3. Изучение конструкции геодезического купола;

  4. Изучение преимуществ купольных конструкций;

  5. Практическое сравнение конструкции геодезического купола с «прямоугольными» конструкциями.

Объектом исследования являются здания, их конструкции, а предметом – купольные строения. Проблема заключается в том, что мы не знаем какое здание строить лучше: «прямоугольное» или купольное. Гипотеза: по важным показателям купольные строения лучше чем «прямоугольные».

Я написала эту работу с помощью книг таких авторов как Бе́лого Г. И., Горева В. В., Дыховичного Ю. А., Ермолова В. В., Жуковского Э. З., Липницкого М. Е., Тура В. И. Уварова Б. Ю., Филиппова В. В., материал из всемирной энциклопедии «Википедия» и с сайтов конструкторских компаний «Концепт Хаус» и «Уралмонтажстрой».

1ИСТОРИЯ И КОНСТРРУКЦИИ КУПОЛЬНЫХ СТРОЕНИЙ.

    1. История купольных конструкций

Купольные конструкции использовали уже давно. Их строили в Месопотамии, Сирии, Иране, Древнем Риме. Основным материалом при этом был камень [1, с. 272]. Юрты, чумы, яранги – это тоже купольные сооружения. Но они не состояли из маленьких треугольников как современные «геодезические». Первый геодезический купол изобрел американский ученый Ричард Бакминстер Фуллер в середине прошлого века. Он говорил, что дома из такого купола будут самыми дешевыми для строительства, что они будут стоять отдельно друг от друга. Так он хотел помочь уменьшить цену домов в Америке после войны. Но построили всего два таких дома. А его идея куполов из треугольников (их еще называют «сотовыми» куполами) часто помогает современным строителям [7].

Купола очень полезны, когда нужно сделать большую и легкую постройку, например, спортивные стадионы, залы для выставок, беседки. Чем больше нужно построить здание, тем лучше использовать купольные конструкции [4, с. 7].

А вот с 1970-х годов американцам снова стали интересны купольные дома, потому что они выглядели необычно, и внутри них не было стен. Купола можно было ставить и в местах, где часто бывают землетрясения, они не рушатся как прямоугольные постройки. Под стенами каждого дома строители кладут фундамент. Это такие большие и прочные бетонные блоки, которые соединяются друг с другом. Это опора для стен. Она нужна, чтобы стены домов не проваливались под землю. Чем тяжелее дом, тем больше должен быть фундамент. А купольные дома очень легкие, значит, им нужен небольшой фундамент. А значит, их строительство будет еще дешевле. Поэтому они снова стали интересны американцам.




    1. Конструкции купольных строений

Вообще существует 5 видов купольных конструкций (Приложение А) [2, с. 172]:



  1. купола-оболочки. Как мы видим из рисунка в приложении А, у них нет надежного каркаса, поэтому для строительства зданий такие конструкции не используются;

  2. ребристые. Они могут быть железобетонными, металлическими и деревянными [2, с. 173]. У таких куполов каркас состоит только из ребер, которые соединяют самую верхнюю точку купола с его основанием;

  3. ребристо-кольцевые – это такие ребристые купола, у которых ребра соединены горизонтально расположенными «кольцами». Такие купола обычно делают из металла [2, с. 174];

  4. ребристо-кольцевые с решетчатыми связями – это такие ребристо-кольцевые купола, у которых каркас укреплен еще и дополнительными балками;

  5. сетчатые купола – это геодезические купола, которые применяются сейчас. Элементы их конструкций соединяют «треугольником».


    1. Конструкция геодезического купола

Геодезические купола бывают панельные и каркасные. Панельные собирают из готовых треугольных (или пяти- шестиугольных) плит (приложение Б). Они обычно деревянные.

А каркасные купола состоят из балок. Они соединяются друг с другом и превращаются в треугольники. Потом эти треугольники тоже соединяются между собой. И получаются пяти- и шестиугольники. И из них получается купол. Не все балки одинаковой длины. Некоторые короче, некоторые длиннее. Обычно их делают из железа. Но иногда из дерева или из пластика (когда не обязательно чтобы купол был очень прочным). Балки соединяют друг с другом либо с помощью специальных приспособлений ‒ коннекторов, либо без них [5].

Без коннекторов строят такие купола:



  1. Конический (приложение В).

  2. Простой (приложение Г).

  3. Из спаренного каркаса (приложение Д).

Купольный коннектор (приложение Е) ‒ это часть купольной конструкции, которой соединяют балки в коннекторных куполах [6].
2ПРЕИМУЩЕСТВА ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛА. ПРАКТИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КУПОЛА С «ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ» КОНСТРУКЦИЯМИ

    1. Преимущества купольных конструкций перед «прямоугольными»

Купольные конструкции хороши тем, что:



  1. Они совсем не боятся ветра

  2. Они лучше защищены от природных катастроф, потому что купола очень устойчивые. А еще, потому что они состоят из маленьких треугольников. И он опирается на каждый треугольник равномерно. Такой купол остается прочным, даже если разрушить его на треть.

  3. Они легкие. Поэтому им не нужен дорогой фундамент.

  4. Купол опирается только сам на себя. Поэтому внутри него нет важных стен. Значит, мебель и стены внутри него можно поставить как захочется.

  5. Они интересно выглядят.

  6. Купольные конструкции лучше держат тепло, потому что площадь их стен меньше чем у прямоугольных домов. А еще они быстрее проветриваются. Потому что они круглые. Воздуху ничего мешает двигаться. Поэтому такие дома легче остудить и согреть.

  7. В купольном доме меньше слышно шум с улицы.

  8. Строительство купольного дома дешевле, чем стройка прямоугольного здания [7].


    1. Практическое сравнение конструкции геодезического купола с «прямоугольными» конструкциями

Я хочу представить Вам модель геодезического купола (Приложения Ж, К), которую мы собрали с папой. Купольная конструкция изготовлена из металлической проволоки диаметром 4мм. Состоит из 150 штук деталей трех различных длин. Для упрощения сборки эти детали были разбиты на группы и окрашены определенным цветом, затем собраны согласно схеме при помощи вытяжных заклепок. Купольная конструкция оказалась очень прочной и легкой одновременно. Я пробовала собрать какую-нибудь «прямоугольную» конструкцию из тех же деталей, но получались конструкции или меньшего размера, или не такие прочные. А чтобы собрать такую же прочную и такого же размера «прямоугольную» конструкцию у меня не хватало деталей.



Значит для строительства прямоугольных зданий такой же прочности и такого же размера нужно больше материала, а значит прямоугольные здания тяжелее и дороже.


Заключение





  1. История купольных конструкций.

    1. Первый геодезический купол изобрел американский ученый Ричард Бакминстер Фуллер в середине прошлого века. Тогда построили всего два таких дома. И забыли об этой идее. Но потом американцам снова стали интересны купольные дома, потому что они выглядели необычно. А сейчас геодезический купол из треугольников (его еще называют «сотовым» куполом) часто помогает современным строителям.

    2. Вообще существует 5 видов купольных конструкций (Приложение А) [2, с. 172]:

  1. купола-оболочки;

  2. ребристые;

  3. ребристо-кольцевые;

  4. ребристо-кольцевые с решетчатыми связями;

  5. сетчатые купола.

    1. Геодезические купола – это сетчатые купола, которые применяются сейчас. Геодезические купола бывают панельные и каркасные. Панельные собирают из готовых треугольных (или пяти- шестиугольных) плит (приложение Б). Они обычно деревянные. А каркасные купола состоят из балок. Они соединяются друг с другом и превращаются в треугольники. Потом эти треугольники тоже соединяются между собой. И получаются пяти- и шестиугольники. И из них получается купол. Балки соединяют друг с другом либо с помощью специальных приспособлений ‒ коннекторов, либо без них [5].

Без коннекторов строят такие купола:

  1. Конический (приложение В);

  2. Простой (приложение Г);

  3. Из спаренного каркаса (приложение Д).

Купольный коннектор (приложение Е) ‒ это часть купольной конструкции, которой соединяют балки в коннекторных куполах [6].

  1. Практическое сравнение конструкции геодезического купола с «прямоугольными» конструкциями. преимущества геодезического купола.

      1. Купольные конструкции легче и дешевле прямоугольных. Купола лучше защищены он ветра, землетрясений, холода и шума с улицы. Они, лучше проветриваются, внутри них нет важных стен. И они необычно выглядят.

      2. С помощью папы я собрала модель геодезического купола. Он оказался очень прочным и легким одновременно. Из тех же деталей я пыталась собрать прямоугольные конструкции, но они получались или намного меньше, или не такими прочными. Получается, чтобы собрать такую же прочную и такого же размера «прямоугольную» конструкцию, нужно больше деталей.

Значит для строительства прямоугольных зданий такой же прочности и такого же размера как соответствующие купольные конструкции нужно больше материала, а значит прямоугольные здания тяжелее и дороже. Получается, что гипотеза «по важным показателям купольные строения лучше чем "прямоугольные"» подтверждается, ведь стоимость, прочность и объем – важные показатели для зданий.

Если продолжать исследование этого вопроса, то в будущем может оказаться, что купольные конструкции во всем лучше «прямоугольных», или почти во всем, или может выясниться, как сделать купольные конструкции во всем лучше «прямоугольных», и тогда все новые здания станут намного лучше нынешних. Поэтому выбранная для исследования тема очень перспективная.


Список использованной литературы





  1. Горев В. В., Уваров Б. Ю., Филиппов В. В., Белый Г. И. и др. Металлические конструкции: учеб. для строит. вузов : в 3 т. Т. 2. / В. В. Горев // Купольные конструкции. – 2-е изд. испр. – М. : Высш. шк., 2002. – Гл. 6. – С. 272;

  2. Дыховичный Ю. А., Жуковский Э. З., Ермолов В. В. Современные пространственные конструкции : справочник / Ю. А. Дыховичный, Э. З. Жуковский // Конструктивные формы и конструктивные схемы. – М. : Высш. шк., 1991. – Гл. 2. – С. 172-174;

  3. Липницкий М. Е. Купола / Л. В. Воронецкая // Введение. – Ленинград : Издательство литературы по строительству, 1973. – С. 3;

  4. Тур В. И. купольные конструкции: формообразование, расчет, конструирование, повышение эффективности: уч. пособие / Е. В. Козлова // Купола. Конструктивные решения. – М. : АСВ, 2004. – Гл. 1. – С. 7;

  5. Геодезический Купол [Электронный ресурс] // Концепт Хаус : [web-сайт]. < http://conceptual-house.ru/energysaving/ > (дата обращения : 12.01.2015);

  6. Купольные коннекторы [Электронный ресурс] // ООО «Уралмонтажстрой» : [web-сайт]. < http://ural-ms.ru/kupolyne-konnektor/ > (дата обращения : 15.01.2015);

  7. Купольный дом [Электронный ресурс] // Википедия : [web-сайт]. 22.11.2014. < http://ru.wikipedia.org/wiki/Купольный_дом > (дата обращения : 09.01.2015).



Приложение А

Виды купольных конструкций





а – гладкий купол-оболочка; б – ребристый, в – ребристо-кольцевой; г – ребристо-кольцевой с решетчатыми связями; д – сетчатый купол

Приложение Б

Сборка панельного купола






Приложение В

Конический купол






Приложение Г

Простой купол







Приложение Д

Спаренный каркас





Приложение Е

Купольные коннекторы





Приложение Ж

Сборка модели геодезического купола









Приложение К

Модель геодезического купола







Уфа – 2015 год


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница