Методы расчета. Статический расчет металлических куполов всех типов на стадии рабочего проектирования выполняют В настоящее время по простран­ственным расчетным схемам с обязательной проверкой степени геометрической нелинейности конструкции. Для этой цели используют универсальные программы, такие как PACK, ЛИРА, СПРИНТ, ПАРСЕК [8]. Последняя программа наиболее эффективна, т.к. она разработана специально для симметричных пространственных систем. Расчет выполняют В соответствии со СНиП 2.01.07-85, СНиП П-23-81*, СНиП 2.03.06-85 для всех типов нагрузок - постоянной, технологической, снеговой, ветровой, сейсмической. Обязательным является расчет на температурные воздействия. При статическом расчете необходимо учитывать изменения расчетной схемы сооружения в процессе монтажа.

При проектировании большепролетных купольных покрытий используются, как правило, сквозные конструкции - каждый несущий элемент представляет собой ферму с параллельными поясами, соединенными решеткой. Расчет по полной расчётной схеме, т.е. с учетом всех стержневых элементов поясов и решетки, представляет значительные трудности. В большинстве случаев поступают следующим образом: каждый сквозной стержень в пространственной расчетной схеме заменяют эквивалентным сплошным, приведенные геометрические характеристики которого определяют предварительным расчетом. Для этого плоский сквозной элемент каждого типоразмера закрепляют с одного конца и прикладывают последовательно к другому концу продольную силу и момент, разложенные на составляющие по поясам. Получив из расчета перемещения узлов, вычисляют приведенные жесткости на растяжение, сжатие и изгиб.

Аналогичный расчет выполняют на действие поперечной силы, предварительно увеличив продольную жесткость поясов на 4-5 порядков. Вычисленная величина поперечного перемещения позволяет определить приведенную сдвиговую жесткость эквивалентного стержня.

Кроме определения жесткостных характеристик, предварительный расчет каждой стержневой фермы позволяет установить зависимость усилий в любом из элементов стержневой фермы от усилий в эквивалентном стержне. На ранних стадиях проектирования металлических куполов для предварительной оценки усилий в стержнях используют различные приближенные методы расчета. Усилия в полуарке ребристого купола могут быть оценены ее расчетом независимо от других полуарок. Нижняя опора принимается шарнирно неподвижной; верхняя - жесткой со свободой перемещения по вертикали - для осесимметричных нагрузок, и - шарнирной со свободой перемещения по вертикали - для несимметричных нагрузок.

При проверке общей устойчивости свободную длину полуарки рекомендуется принимать равной lef -ill, где / - геометрическая длина полуарки (расстояние между кольцами по дуге);

Приближенная оценка напряженно-деформированного состояния ребра ребристо-кольцевого купола при несимметричных нагрузках может быть выполнена без учета работы колец. При осесимметричных нагрузках кольца могут быть заменены

где Ак - площадь сечения соответствующего кольца; JK - момент инерции сечения кольца относительно горизонтальной оси.

При рабочем проектировании куполов всех типов обязательной является проверка степени геометрической нелинейности несущей конструкции. Для этого должен бьггь выполнен расчет конструкции по пространственной расчетной схеме с учетом упругих перемещений узлов на действие наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок. Усилия в элементах каркаса, полученные его расчетом по деформированной схеме, будут превышать усилия линейного расчета. Необходимо стремиться к тому, чтобы это превышение не превосходило 10-15%. Основным конструктивным приемом, повышающим жесткость конструкции, является увеличение высоты сечения элементов. Высота сечения ребер ребристо-кольцевых куполов не должна быть меньше 1/50 радиуса кривизны. Для сетчатых куполов это отношение может составлять 1/200... 1/250.