RU132815U1

RU132815U1 - SPHERICAL SPATIAL STRUCTURE

Info

Publication number: RU132815U1
Application number: RU2012137749/03U
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Горнадуд
Original assignee: Андрей Николаевич Горнадуд
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2013-09-27

Abstract

1. Сферическая пространственная конструкция, включающая каркас сферы, отличающаяся тем, что каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей, соединенных с образованием полых ячеек, при этом площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, к отрезкам профилей ячеек прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, с образованием дна ячеек, при этом форма утеплительного материала конгруэнтна форме ячеек, на который уложен твердый утеплительный материал, форма которого также конгруэнтна форме соответствующих ячеек, при этом канавки, образованные между соседними плитами утеплителя, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом, а оставшееся свободное пространство заполнено арматурным каркасом и бетоном, при этом из бетона выведены арматурные «усы», взаимодействующие с объемной ячеистой структурой, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, при этом бетонное покрытие объемной ячеистой структуры выполнено гидронепроницаемым.2. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей с Т-образной формой сечения, плоскость горизонтального элемента которых обращена внутрь сферы.3. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что канавки между соседними плитами утеплителя на часть глубины заполнены монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки.4. Сферическая пространственная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что �1. Spherical spatial structure, including the frame of the sphere, characterized in that the frame is made of thin-walled sections of profiles connected to form hollow cells, while the sectional area of the profile ensures the creation of a self-supporting frame without taking into account external loads, a hard finishing is attached to the sections of the cell profiles material in the form of sheets or plates, with the formation of the bottom of the cells, while the shape of the insulation material is congruent with the shape of the cells on which the solid insulation material is laid, and which is also congruent with the shape of the respective cells, while the grooves formed between adjacent insulation plates are filled to some extent with hardening or solid insulation material, and the remaining free space is filled with reinforcing cage and concrete, while reinforcing "whiskers" that interact with a volumetric cellular structure laid on the entire surface of the sphere on the insulation material on which the concrete is applied, while the concrete coating of the volumetric cellular structure is made of hydrone permeable. 2. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that the frame is made of segments of thin-walled profiles with a T-shaped section, the plane of the horizontal element of which is facing the inside of the sphere. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that the grooves between adjacent insulation plates are filled to some depth with a mounting foam or foam laths, the shape of which is congruent with the shape of the filled groove. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that �

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству архитектурных сооружений криволинейной формы, и может быть использована для возведения зданий различного назначения в виде сферы и зданий с купольным покрытием.The invention relates to the field of construction, namely the construction of architectural structures of a curved shape, and can be used for the construction of buildings for various purposes in the form of a sphere and buildings with a domed coating.

Сфера (греч. σϕαῖρα - мяч) - замкнутая поверхность, геометрическое место точек в пространстве, равноудаленных от данной точки, называемой центром сферы. Сфера также является телом вращения, образованным при вращении полуокружности вокруг своего диаметра (ВИКИПЕДИЯ, интернет).A sphere (Greek σϕαῖρα - ball) is a closed surface, the geometric place of points in space equidistant from a given point, called the center of the sphere. A sphere is also a body of revolution formed by rotating a semicircle around its diameter (Wikipedia, Internet).

Купол - выпуклое покрытие зданий и сооружений, имеющее форму сегмента шара, параболоида или иной поверхности вращения (Новый энциклопедический словарь, изд. Большая Российская энциклопедия, М, 2005, стр.597).A dome is a convex covering of buildings and structures that has the shape of a segment of a ball, paraboloid, or other surface of revolution (New Encyclopedic Dictionary, ed. Big Russian Encyclopedia, M, 2005, p. 597).

Наиболее близким к предлагаемому является купол здания, представляющий собой сегмент сферы, описанный в способе возведения сферических куполов, содержащий внутреннюю металлическую сферическую поверхность, на которой закреплен армокаркас, содержащий парные параллельные дуги, проходящие от основания через вершину купола по меридианам сферы на равном расстоянии друг от друга по параллелям. Дуги закреплены на расстоянии друг от друга стержнями, приваренными к их поверхности враспор и соединенными между собой с образованием пилообразной формы. Каркас сферы заполнен бетоном методом съемной опалубки.Closest to the proposed one is the dome of the building, which is a segment of a sphere described in the method of erecting spherical domes, containing an internal metal spherical surface on which an arm frame is mounted, containing paired parallel arcs passing from the base through the top of the dome along the meridians of the sphere at an equal distance from friend in parallel. The arcs are fixed at a distance from each other by rods, welded to their surface by surprise and interconnected to form a sawtooth shape. The framework of the sphere is filled with concrete by the method of removable formwork.

Основной недостаток известного устройства заключается в сложности конструкции каркаса, что не позволяет добиться правильной шаровидной поверхности купола и минимизировать риск монтажа «кривых» (с ошибкой) сфер. Кроме того, в известном устройстве жесткость сферической пространственной конструкции, а, следовательно, несущая способность сферы, обеспечивается только за счет жесткости каркаса, что увеличивает вес каркаса. Большой вес каркаса и его конструкция не позволяют вести сборку каркаса сферы сверху вниз, что позволило бы не только упростить монтаж сферической поверхности, но и максимально снизить погрешность при монтаже сферической поверхности. Статистика показывает, что при стандартном монтаже сферической поверхности снизу около 20% возведенных куполов имеют дефекты формы (нешарообразные купола). Кроме того, известная конструкция сферической поверхности по окончании ее монтажа требует дополнительного утепления и дизайнерской отделки внутренней поверхности, что также усложняет ее сборку.The main disadvantage of the known device lies in the complexity of the frame structure, which does not allow to achieve the correct spherical surface of the dome and minimize the risk of mounting “curves” (with an error) of the spheres. In addition, in the known device, the rigidity of the spherical spatial structure, and, therefore, the bearing capacity of the sphere, is provided only due to the rigidity of the frame, which increases the weight of the frame. The large weight of the frame and its design do not allow assembly of the frame of the sphere from top to bottom, which would not only simplify the installation of the spherical surface, but also minimize the error during the installation of the spherical surface. Statistics show that with a standard installation of a spherical surface from below, about 20% of the erected domes have shape defects (non-spherical domes). In addition, the well-known design of the spherical surface at the end of its installation requires additional insulation and designer decoration of the inner surface, which also complicates its assembly.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания сферической пространственной конструкции, осуществление которой позволяет достичь технического результата, заключающегося в снижении веса размерного (сборочного) каркаса сферы до веса позволяющего вести монтаж сверху вниз без снижения общей жесткости и несущей способности конструкции, в упрощении конструкции и сборки каркаса, в возможности минимизировать ошибку при получении шаровидной поверхности купола и повысить точность выполнения сферической поверхности.The present invention solves the problem of creating a spherical spatial structure, the implementation of which allows to achieve a technical result, which consists in reducing the weight of the dimensional (assembly) frame of the sphere to weight, allowing installation from top to bottom without reducing the overall rigidity and load-bearing capacity of the structure, in simplifying the design and assembly of the frame, the ability to minimize the error in obtaining the spherical surface of the dome and increase the accuracy of the spherical surface.

Сущность изобретения заключается в том, что в заявленной сферической пространственной конструкции, включающей каркас сферы, новым является то, что каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей, соединенных с образованием полых ячеек, при этом площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, к отрезкам профилей ячеек прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, с образованием дна ячеек, при этом форма утеплительного материала конгруэнтна форме ячеек, на который уложен твердый утеплительный материал, форма которого также конгруэнтна форме соответствующих ячеек, при этом канавки, образованные между соседними плитами утеплителя, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом, а оставшееся свободное пространство заполнено арматурным каркасом и бетоном, при этом из бетона выведены арматурные «усы», взаимодействующие с объемной ячеистой структурой, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, при этом бетонное покрытие объемной ячеистой структуры выполнено гидронепроницаемым. Кроме того: каркас выполнен из отрезков тонкостенных профилей с Т-образной формой сечения, плоскость горизонтального элемента которых обращена внутрь сферы; канавки между соседними плитами утеплителя на часть глубины заполнены монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки; объемная ячеистая структура представляет собой сетку «рабица»; объемная ячеистая структура покрыта гидробетоном или бетоном с добавками, обеспечивающими гидронепроницаемость.The essence of the invention lies in the fact that in the claimed spherical spatial structure, including the frame of the sphere, it is new that the frame is made of segments of thin-walled profiles connected to form hollow cells, while the cross-sectional area of the profile ensures that the conditions for creating a self-supporting frame without taking into account external loads , a hard finishing material in the form of sheets or plates is attached to the sections of the cell profiles, with the formation of the bottom of the cells, while the shape of the insulation material is congruent with the shape of the mesh on which solid insulation material is laid, the shape of which is also congruent with the shape of the respective cells, while the grooves formed between adjacent insulation plates are filled to a part of their depth with a hardening or solid insulation material, and the remaining free space is filled with reinforcing cage and concrete, while reinforced "whiskers" are brought out of concrete, interacting with the volumetric cellular structure laid on the entire surface of the sphere on the insulation material on which the concrete is applied, while the concrete the volumetric cellular structure coating is made waterproof. In addition: the frame is made of segments of thin-walled profiles with a T-shaped section, the plane of the horizontal element of which is facing the inside of the sphere; the grooves between adjacent insulation plates are filled to a certain depth with mounting foam or foam laths, the shape of which is congruent with the shape of the filled groove; the volumetric cellular structure is a mesh "netting"; the volumetric cellular structure is covered with hydro-concrete or concrete with additives that provide water resistance.

Заявленный технический результат достигается следующим образом.The claimed technical result is achieved as follows.

Существенные признаки формулы изобретения: «Сферическая пространственная конструкция, включающая каркас сферы,...» являются неотъемлемой частью заявленного устройства и обеспечивают его работоспособность, а, следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата.The essential features of the claims: "Spherical spatial structure, including the frame of the sphere, ..." are an integral part of the claimed device and ensure its operability, and, therefore, ensure the achievement of the claimed technical result.

В заявленном устройстве каркас сферы выполнен из отрезков профилей, соединенных с образованием полых ячеек, что позволяет равномерно распределить ребра жесткости каркаса по всей сфере, а, следовательно, распределить равномерно жесткость и несущую поверхность конструкции. При этом, поскольку площадь сечения профиля обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, то это обуславливает возможность снижение веса каркаса и позволяет облегчить размерный (сборочный) вес каркаса до веса, позволяющего вести монтаж методом подъема сферы, т.е. сверху вниз.In the claimed device, the frame of the sphere is made of segments of profiles connected with the formation of hollow cells, which allows you to evenly distribute the stiffeners of the frame throughout the sphere, and, therefore, evenly distribute the rigidity and the bearing surface of the structure. Moreover, since the cross-sectional area of the profile ensures the creation of a self-supporting frame without taking into account external loads, this makes it possible to reduce the weight of the frame and makes it possible to facilitate the dimensional (assembly) weight of the frame to a weight that allows installation by lifting the sphere, i.e. top down.

При монтаже каркаса сферы сверху вниз каждый отрезок профиля самостоятельно под тяжестью земного притяжения занимает оптимальное положение, что обеспечивает оптимальное распределение нагрузки по всем отрезкам профилей. В результате, при монтаже сверху исключаются концентрированные нагрузки и возможность кривизны конечного купола. В результате все вышеизложенное позволяет минимизировать ошибки при сборке каркаса. Как уже упоминалось выше, статистика показывает, что при стандартном монтаже снизу около 20% возведенных куполов имеют дефекты формы (нешарообразные купола). Кроме того, монтаж каркаса упрощается, поскольку ведется с земли.When mounting the framework of the sphere from top to bottom, each segment of the profile independently under the gravity of the earth's gravity occupies an optimal position, which ensures optimal load distribution over all segments of the profiles. As a result, when mounted from above, concentrated loads and the possibility of curvature of the final dome are excluded. As a result, all of the above helps minimize errors in the assembly of the frame. As mentioned above, statistics show that with standard installation from below, about 20% of the erected domes have shape defects (non-spherical domes). In addition, the installation of the frame is simplified, since it is carried out from the ground.

В заявленном устройстве к отрезкам профилей ячеек каркаса прикреплен жесткий отделочный материал в виде листов или плит, с образованием дна ячеек. При этом выполнение каркаса сферы из отрезков профилей с Т-образной формой сечения, у которых плоскость горизонтального элемента обращена внутрь сферы, формирует внутри ячеек полки, что обеспечивает возможность закрепления в них отделочного материала. При этом выполнение формы отделочных материалов конгруэнтной форме ячеек каркаса обеспечивает плотный контакт боковых поверхностей отделочного материала с профилем, усиливая механическую связь отделочного материала с профилем каркаса.In the claimed device to the segments of the profiles of the cells of the frame is attached a hard finishing material in the form of sheets or plates, with the formation of the bottom of the cells. In this case, the implementation of the framework of the sphere from segments of profiles with a T-shaped section, in which the plane of the horizontal element faces the inside of the sphere, forms shelves inside the cells, which makes it possible to fix the finishing material in them. Moreover, the execution of the shape of the finishing materials congruent to the shape of the cells of the frame provides a tight contact of the side surfaces of the finishing material with the profile, enhancing the mechanical connection of the finishing material with the profile of the frame.

Использование жесткого отделочного материала в виде листов или плит, обеспечивается возможность его крепления к профилю каркаса, т.е. механического соединения с профилем каркаса, образуя с ним единое целое, что позволяет использовать прочностные характеристики отделочного материала для увеличения прочности каркаса.Using hard finishing material in the form of sheets or plates, it is possible to fasten it to the frame profile, i.e. mechanical connection with the profile of the frame, forming a single whole with it, which allows you to use the strength characteristics of the finishing material to increase the strength of the frame.

Крепление отделочного материала к отрезкам профилей с образованием дна ячеек обеспечивает возможность заполнения каркаса утеплителем, а именно: на отделочный материал уложен твердый утеплительный материал. Причем выполнение формы утеплительного материала конгруэнтной форме соответствующих ячеек обеспечивает возможность плотного заполнения ячейки утеплителем, с усилием, что обеспечивает плотный контакт боковой поверхности утеплителя с соответствующими отрезками профилей каркаса. Поскольку канавки, образованные между соседними плитами утеплителя, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом (монтажная пена или клинообразные рейки из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки) все утеплительное покрытие в заявленной конструкции представляет собой единое целое. В результате повышается несущая способность каркаса сферы на сжатие. Это обусловлено тем, что стержни каркаса работают как стойки центрально сжатые и растянутые, а, следовательно, они избыточны по прочности на расширение и недостаточны по сопротивлению сжатию. Утеплитель компенсирует данный недостаток, так как, имеет обратную характеристику, а именно: лучше работает на сжатие, чем на растяжение. Возможность снижения веса каркаса позволяет использовать тонкостенные профили, что, свою очередь, позволяет минимизировать ширину канавок между утеплительным материалом и способствует более прочному соединению профиля каркаса и утеплителя в одно целое. Кроме того, заполнение канавок между плитами утеплителя устраняет мостики холода, повышая эффективность использования утеплителя.The fastening of the finishing material to the segments of the profiles with the formation of the bottom of the cells makes it possible to fill the frame with insulation, namely: a solid insulation material is laid on the finishing material. Moreover, the execution of the shape of the insulation material congruent to the shape of the respective cells provides the possibility of dense filling of the cell with insulation, with effort, which provides tight contact of the side surface of the insulation with the corresponding segments of the frame profiles. Since the grooves formed between adjacent insulation plates are filled to a part of their depth with hardening or solid insulation material (mounting foam or wedge-shaped foams of foam, the shape of which is congruent with the shape of the filled groove), the entire insulation coating in the claimed design is a single whole. As a result, the bearing capacity of the sphere frame for compression increases. This is due to the fact that the carcass rods operate as centrally compressed and extended racks, and, therefore, they are redundant in expansion strength and insufficient in compression resistance. The insulation compensates for this drawback, since it has the opposite characteristic, namely: it works better in compression than in tension. The possibility of reducing the weight of the frame allows the use of thin-walled profiles, which, in turn, allows you to minimize the width of the grooves between the insulation material and contributes to a more solid connection of the frame profile and the insulation in one piece. In addition, filling the grooves between the insulation plates eliminates the cold bridges, increasing the efficiency of using insulation.

Таким образом, выбор твердых отделочного и утеплительного материалов, возможность механического крепления отделочного материала к профилю каркаса, возможность обеспечения плотного контакта боковой поверхности утеплителя с профилем каркаса, заполнение канавок между плитами утеплителя твердеющим или твердым утеплительным материалом, обеспечивают прочное механическое соединение отделочного и утеплительного материала с отрезками профилей каркаса, образуя с ним единую конструкцию, что позволяет использовать прочностные характеристики материалов заполнения каркаса для повышения жесткости каркаса и повышения несущей способности сферы. В свою очередь, последнее позволяет снизить вес каркаса, используя профиль, площадь сечения которого обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, а также использовать тонкостенный профиль.Thus, the choice of solid finishing and insulation materials, the possibility of mechanical fastening of the finishing material to the profile of the frame, the possibility of ensuring tight contact of the side surface of the insulation with the profile of the frame, filling the grooves between the insulation plates with hardening or solid insulation material, provide a strong mechanical connection of the finishing and insulation material with segments of the frame profiles, forming with it a single design, which allows you to use the strength characteristics ki of materials for filling the frame to increase the rigidity of the frame and increase the bearing capacity of the sphere. In turn, the latter allows you to reduce the weight of the frame using a profile whose cross-sectional area ensures that the conditions for creating a self-supporting frame without taking into account external loads are met, as well as using a thin-walled profile.

Заполнение из арматурного каркаса и бетона в канавках, образованных между соседними плитами утеплителя, свободного пространства, оставшегося от утеплительного материала, обеспечивает достижение расчетной несущей нагрузки каркаса сферы.Filling from the reinforcing cage and concrete in the grooves formed between adjacent plates of the insulation, the free space remaining from the insulation material, ensures the design bearing load of the sphere frame.

Кроме того, наличие заполнения канавок в виде арматурного каркаса позволяет выполнить окончательное формирование каркаса сферы из армированного бетона методом несъемной опалубки, в качестве которой использованы канавки, образованные между соседними плитами утеплителя.In addition, the presence of filling the grooves in the form of a reinforcing cage allows the final formation of the framework of the sphere of reinforced concrete by the method of fixed formwork, which is used as grooves formed between adjacent insulation plates.

Ранее в сферических пространственных конструкциях метод несъемной опалубки для формирования несущего каркаса сферы не применялся и использован впервые автором изобретения.Previously, in spherical spatial structures, the method of fixed formwork for the formation of the supporting frame of the sphere was not used and was used for the first time by the inventor.

В результате в заявленной сферической пространственной конструкции каркас представляет собой монолитную конструкцию, жесткость и несущая способность которой являются результатом суммирования соответствующих характеристик материалов, заполняющих каркас.As a result, in the claimed spherical spatial structure, the carcass is a monolithic structure, the rigidity and bearing capacity of which are the result of summing up the corresponding characteristics of the materials filling the carcass.

Объемная ячеистая структура, в качестве которой может быть использована сетка «рабица», уложенная на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, образует внешнюю оболочку сферы. Причем, благодаря наличию арматурных усов, выведенных в процессе заполнения канавок бетоном, обеспечивается прочное соединение сетки «рабица» с каркасом через арматуру, забетонированную в канавки между плитами утеплителя. В результате массив оболочки сферы включается в несущую способность каркаса, что позволяет использовать прочностные свойства материала оболочки сферы и повышает как прочность, так и несущую способность всей конструкции.The volumetric cellular structure, which can be used as a “netting” net, laid on the entire surface of the sphere on the insulation material on which the concrete is applied, forms the outer shell of the sphere. Moreover, due to the presence of reinforcing whiskers, brought out during the filling of the grooves with concrete, a strong connection of the netting with the frame through the reinforcement, concreted into the grooves between the insulation plates, is ensured. As a result, the sphere shell array is included in the bearing capacity of the frame, which makes it possible to use the strength properties of the sphere shell material and increases both the strength and the bearing capacity of the entire structure.

Для обеспечения гидронепроницаемости, если слой дополнительной гидроизоляции не предусмотрен, внешнюю оболочку сферы выполняют из гидробетона или используют добавки к бетону, обеспечивающие достижение гидронепроницаемости.To ensure water tightness, if a layer of additional waterproofing is not provided, the outer shell of the sphere is made of hydro concrete or additives to concrete are used to ensure water tightness.

Кроме того, в заявленной конструкции внешняя оболочка сферической поверхности представляет собой объемную ячеистую структуру, уложенную на всю поверхность сферы на утеплительный материал, на которую нанесен бетон, т.е. в заявленной сферической пространственной конструкции внешняя оболочка сферы выполнена из армированного бетона методом открытой несъемной опалубки.In addition, in the claimed design, the outer shell of the spherical surface is a three-dimensional cellular structure laid on the entire surface of the sphere on the insulation material on which the concrete is applied, i.e. in the claimed spherical spatial structure, the outer shell of the sphere is made of reinforced concrete by the method of open fixed formwork.

Ранее в сферических пространственных конструкциях метод открытой несъемной опалубки для формирования несущей оболочки поверхности сферы не применялся и использован впервые автором изобретения.Previously, in spherical spatial structures, the method of open fixed formwork for the formation of the bearing shell of the surface of the sphere was not used and was used for the first time by the inventor.

Из вышеизложенного следует, что в заявленной сферической пространственной конструкции в процессе ее сборки происходит ступенчатое наращивание прочности и несущей способности будущей сферической поверхности, за счет прибавления на каждом этапе жесткостных и несущих свойств заполняющих каркас материалов. В результате заявленная сферическая пространственная конструкция позволяет использовать несущую способность заполняющих каркас материалов для повышения прочности и несущей способности каркаса сферической поверхности. Это позволяет снизить вес каркаса, выполняя его из условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок, без снижения общей жесткости и несущей способности конструкции, и выполнять сборку каркаса сверху вниз. В результате упрощается конструкция и сборка каркаса, минимизируется ошибка при получении шаровидной поверхности купола и повышается точность выполнения сферической поверхности. Одновременно, использование жесткостных и несущих свойств заполняющих каркас материалов значительно снижает общий вес конструкции. Как показал опыт, вес готовой 16 метровой полусферы составляет менее 150 кг, что в 60-100 раз меньше веса куполов классической конструкции.From the foregoing, it follows that in the claimed spherical spatial structure during its assembly, a stepwise increase in strength and bearing capacity of the future spherical surface occurs due to the addition of stiffness and load-bearing properties of the materials filling the frame at each stage. As a result, the claimed spherical spatial design allows you to use the bearing capacity of the materials filling the frame to increase the strength and bearing capacity of the frame of the spherical surface. This allows you to reduce the weight of the frame, fulfilling it from the conditions of creating a self-supporting frame without taking into account external loads, without reducing the overall rigidity and load-bearing capacity of the structure, and perform the assembly of the frame from top to bottom. As a result, the design and assembly of the frame is simplified, the error in obtaining the spherical surface of the dome is minimized, and the accuracy of the spherical surface is improved. At the same time, the use of stiffness and load-bearing properties of materials filling the carcass significantly reduces the overall weight of the structure. As experience has shown, the weight of the finished 16 meter hemisphere is less than 150 kg, which is 60-100 times less than the weight of the domes of a classic design.

Таким образом, заявленная сферическая пространственная конструкция при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в снижении веса размерного (сборочного) каркаса сферы до веса, позволяющего вести монтаж сверху вниз без снижения общей жесткости и несущей способности конструкции, в упрощении конструкции и сборки каркаса, в возможности минимизировать ошибку при получении шаровидной поверхности купола и повысить точность выполнения сферической поверхности.Thus, the claimed spherical spatial structure during implementation ensures the achievement of a technical result consisting in reducing the weight of the dimensional (assembly) frame of the sphere to a weight that allows mounting from top to bottom without reducing the overall rigidity and load-bearing capacity of the structure, in simplifying the design and assembly of the frame, to the extent possible minimize the error in obtaining the spherical surface of the dome and increase the accuracy of the spherical surface.

На фиг.1 изображен (утрировано) фрагмент заявленной сферической пространственной конструкции, вертикальный разрез; на фиг.2 - каркас заявленной сферической пространственной конструкции с примером заполнения утеплительным материалом.Figure 1 shows (exaggerated) a fragment of the claimed spherical spatial structure, a vertical section; figure 2 - frame of the claimed spherical spatial structure with an example of filling insulation material.

Заявленная сферическая пространственная конструкция содержит каркас 1 (фиг.2), который выполнен из отрезков тонкостенных профилей 2, соединенных с образованием полых ячеек 3. Площадь сечения профиля 2 обеспечивает выполнение условия создания самонесущего каркаса без учета внешних нагрузок. К отрезкам профилей 2 ячеек 3 прикреплен жесткий отделочный материал 4 в виде листов или плит, форма которых конгруэнтна форме ячеек 3, на который уложен твердый утеплительный материал 5, форма которого также конгруэнтна форме соответствующих ячеек (фиг.1, фиг.2). Канавки 6, образованные между соседними плитами утеплителя 5, на часть их глубины заполнены твердеющим или твердым утеплительным материалом 7, например, монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки. Глубина заполнения канавки утеплительным материалом (толщина пены или рейки) соответствует требованиям по теплозащите.The claimed spherical spatial structure comprises a frame 1 (Fig. 2), which is made of segments of thin-walled profiles 2 connected to form hollow cells 3. The cross-sectional area of profile 2 ensures that the conditions for creating a self-supporting frame without taking into account external loads are met. A hard finishing material 4 is attached to the sections of the profiles 2 of the cells 3 in the form of sheets or plates, the shape of which is congruent with the shape of the cells 3, on which the solid insulation material 5 is laid, the shape of which is also congruent with the shape of the respective cells (Fig. 1, Fig. 2). The grooves 6 formed between adjacent plates of the insulation 5 are filled to a part of their depth with hardening or solid insulation material 7, for example, mounting foam or foam laths, the shape of which is congruent with the shape of the filled groove. The depth of filling the groove with insulation material (foam or slat thickness) meets the thermal protection requirements.

Оставшееся свободное пространство заполнено арматурным каркасом 8 и бетоном 9. Из бетона 9 выведены арматурные «усы» 10, взаимодействующие с объемной ячеистой структурой 11, уложенной на всю поверхность сферы на утеплительный материал 5, на которую нанесен бетон 12. Бетонное покрытие 12 объемной ячеистой структуры 11 выполнено гидронепроницаемым, например объемная ячеистая структура покрыта гидробетоном или бетоном с добавками, обеспечивающими гидронепроницаемость.The remaining free space is filled with reinforcing cage 8 and concrete 9. Reinforcing "whiskers" 10 interacting with the volumetric cellular structure 11 laid on the entire surface of the sphere on the insulation material 5 on which the concrete 12 is applied are removed from concrete 9. Concrete coating 12 of the volumetric cellular structure 11 is made watertight, for example, the volumetric cellular structure is covered with hydro concrete or concrete with additives that provide water resistance.

В примере выполнения каркас 1 выполнен из отрезков тонкостенных профилей 2 с Т-образной формой сечения, плоскость горизонтального элемента 13 которых обращена внутрь сферы.In the exemplary embodiment, the frame 1 is made of segments of thin-walled profiles 2 with a T-shaped section, the plane of the horizontal element 13 of which is facing the inside of the sphere.

Канавки 6 между соседними плитами утеплителя 5 на часть глубины заполнены монтажной пеной или рейками из пенопласта, форма которых конгруэнтна форме заполняемой канавки.The grooves 6 between adjacent plates of the insulation 5 are partially filled with a mounting foam or foam laths, the shape of which is congruent with the shape of the filled groove.

При сборке каркаса используют профили с расчетной площадью сечения. Форма сечения определяется дизайнером. В узлах каркаса используют простые плоскостные соединения, не имеющие уникальных размерностей.When assembling the frame, profiles with an estimated cross-sectional area are used. The shape of the section is determined by the designer. In the nodes of the frame using simple planar joints that do not have unique dimensions.

Сборку каркаса выполняют с земли от верхней точки и далее - путем постепенного подъема собранной конструкции либо раздвижными стойками, либо на стойках с блочным (тросовым) подъемом, либо на воздушном подъемнике (надувается подушка скроенная по форме купола).The frame is assembled from the ground from the top point and then by gradually lifting the assembled structure either by sliding racks, or on racks with a block (cable) lift, or on an air lift (a pillow tailored in the shape of a dome is inflated).

Монтаж отделочного материала выполняют снизу вверх, что также упрощает способ сборки заявленной пространственной сферической конструкции.Installation of the finishing material is performed from the bottom up, which also simplifies the method of assembly of the claimed spatial spherical structure.

Заполнение бетоном канавок 6 между плитами утеплителя 5 и покрытие сетки «рабица» 11 бетоном 9, 12 выполняют путем набрасывания, набрызгивания, торкретирования или иного способа заполнения бетоном.Filling with concrete the grooves 6 between the plates of the insulation 5 and coating the netting 11 with concrete 9, 12 is carried out by spraying, spraying, gunning or other method of filling with concrete.

При заполнении канавок 6 бетоном 9 выводят арматурные «усы» 10, например, путем размещения в канавке 6 вязальной арматурной проволоки в процессе заполнения канавки 6 бетоном, которую затем крепят с сетке «рабица» 11.When filling the grooves 6 with concrete 9, the reinforcing "mustache" 10 is withdrawn, for example, by placing a knitting reinforcing wire in the groove 6 in the process of filling the groove 6 with concrete, which is then attached to the netting 11.

Толщину сетки «рабица» 11 выбирают, исходя требуемой толщины внешней оболочки сферы, например, сетка «рабица», толщиной 20 мм.The thickness of the netting 11 is selected based on the required thickness of the outer shell of the sphere, for example, a netting 20 mm thick.

При собранной сфере профиль 2 каркаса 1 меняет функцию: с конструктивной на декоративную, а именно: в виде облицовочных нащельников 14 или держателей облицовочных планок.With the assembled sphere, the profile 2 of the frame 1 changes the function: from constructive to decorative, namely: in the form of facing cladding 14 or holders of facing strips.

Таким образом, заявленная сферическая пространственная конструкция позволяет:Thus, the claimed spherical spatial design allows you to:

- снизить размерный (сборочный) вес каркас до веса позволяющего вести монтаж минимальному количеству монтажников без применения грузоподъемных механизмов методом подъема сферы, что минимизирует риск монтажа «кривых» (с ошибкой) сфер;- reduce the dimensional (assembly) weight of the frame to a weight that allows mounting to a minimum number of installers without the use of lifting mechanisms by lifting the sphere, which minimizes the risk of mounting “curves” (with an error) of the spheres;

- упростить узлы соединения отрезков профилей до простого, например, болтового, за счет возможности сборки каркаса сверху вниз и минимизации линейной ошибки возникающей при наложении толщин креплений каждого отрезка профиля в узловом соединении 5 и более отрезеов; добиться правильной шаровидной поверхности купола;- to simplify the connection nodes of the segments of the profiles to a simple, for example, bolted, due to the possibility of assembling the frame from top to bottom and minimizing the linear error that occurs when applying thicknesses of fastenings of each section of the profile in the node connection of 5 or more sections; achieve the correct spherical surface of the dome;

- использовать для повышения прочности и несущей способности конструкции в целом полезные свойства (прочность и несущую способность) всех элементов массива сферы, начиная от нащельников, отделочных панелей и утеплителя до гидрозащитной оболочки.- to use, to increase the strength and bearing capacity of the structure as a whole, the useful properties (strength and bearing capacity) of all elements of the sphere array, starting from strips, finishing panels and insulation to a waterproof shell.

Claims

1. Spherical spatial structure, including the frame of the sphere, characterized in that the frame is made of thin-walled sections of profiles connected to form hollow cells, while the sectional area of the profile ensures the creation of a self-supporting frame without taking into account external loads, a hard finishing is attached to the sections of the cell profiles material in the form of sheets or plates, with the formation of the bottom of the cells, while the shape of the insulation material is congruent with the shape of the cells on which the solid insulation material is laid, and which is also congruent with the shape of the respective cells, while the grooves formed between adjacent insulation plates are filled to some extent with hardening or solid insulation material, and the remaining free space is filled with reinforcing cage and concrete, while reinforcing "whiskers" that interact with a volumetric cellular structure laid on the entire surface of the sphere on the insulation material on which the concrete is applied, while the concrete coating of the volumetric cellular structure is made of hydrone permeable.

2. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that the frame is made of segments of thin-walled profiles with a T-shaped section, the plane of the horizontal element of which is facing the inside of the sphere.

3. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that the grooves between adjacent insulation plates are filled to a certain depth with a mounting foam or foam laths, the shape of which is congruent with the shape of the filled groove.

4. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that the volumetric cellular structure is a mesh "netting".

5. The spherical spatial structure according to claim 1, characterized in that the volumetric cellular structure is coated with hydro-concrete or concrete with additives that provide water resistance.