Пневматически строительные конструкции покрытий

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 12Следующая ⇒

Пневматические строительные конструкции покрытий по характеру работы очень близки к пространственным висячим и тентовым мембранам. Оболочки этих конструкций, изготовленные из тканых материалов, способны стабилизировать свою форму только при наличии предварительного напряжения. В отличие от тентовых мембран, где предварительное напряжение создается механическим путем, пневматические конструкции реализуют предварительное напряжение вследствие разности давления (избыточного или вакуума) в подоболочечном и окружающем конструкцию пространстве. -- Возникнув в конце сороковых годов нашего столетия благодаря успехам химии полимеров, пневматические конструкции сразу вступили в полосу своего бурного развития, подготовленную высоким уровнем техники и технической культуры производства.

Среди преимуществ пневматических конструкций следует отметить малый собственный вес, высокую мобильность, быстроту и простоту возведения, возможность перекрытия больших пролетов, высокую степень заводской готовности и др. Пневматические строительные конструкции в зависимости от характера работы обычно разделяются на две самостоятельные группы — пневмокаркасные (надувные) и воздухоопорные. Пневмокаркасные конструкции — это надувные стержни или панели, несущая способность которых (сопротивление сжатию, изгибу, кручению) обеспечивается повышенным давлением воздуха в замкнутом объеме элемента. Большое внутреннее давление воздуха (до 150 кПа) требует высокой степени герметичности и прочности материала. Это же условие ограничивает пролет конструкций, который с учетом экономической целесообразности для рядовых сооружений не превышает 15—16 м. Стоимость пневмокаркасных конструкций в 3—5 раза выше, чем воздухоопорных. Эти недостатки сдерживают их применение и серийный выпуск конструкций до сих пор в мире не налажен. Основным достоинством пневмокаркасных конструкций является отсутствие избыточного давления воздуха в эксплуатируемом пространстве и, как следствие этого, потребности в процессе шлюзования. Пример неординарных пневмокаркасных конструкций — павильон Фудзи (рис IX.48) и покрытие пневматического плавучего театра на ЭКСПО-70 в г. Осаке.

Павильон Фудзи сострит из 16 пневмоарок диаметром 4 и длиной 78 м, расположенных по окружности диаметром 50 м. В обоих торцах оставлены проемы шириной 10 м. Тканевая основа материала с разрывной прочностью 400 кН/м и массой 3, 5 кг/м² состоит из поливинилспиртового волокна. Наружная сторона ткани покрыта хайпалоном, внутренняя — поливинилхлоридом. Обычное давление в арках 10 кПа. Оно может быть повышено до 25 кПа при штормовых ветрах. Обычно диаметр пневмокаркасных элементов не превышает 1 м. Увеличение диаметра арок в павильоне Фудзи позволило снизить внутреннее давление в них и величину растягивающих усилий.

Оболочка покрытия театра поддерживается пневматическими трубчатыми элементами диаметром 3 м, образующими три арки пролетом 23 м. Внутренняя оболочка потолка была выполнена в виде мембраны с канатами. Обе оболочки — кровельная и потолочная герметично прикреплялись по периферии аудитории к основанию и пространство между оболочками находилось под отрицательным давлением (вакуумом) 0, 1 кПа. При штормах для предотвращения флаттера оболочки давление повышалось до 0, 2 кПа. В этом сооружении сочетаются конструкции двух типов — пнев-мокаркасные и воздухоопорные.

Воздухоопорные конструкции представляют собой оболочки, стабилизированные в проектном положении незначительной разницей давления в разделяемых оболочкой пространствах. Это конструкции, которые опираются на воздух. Для противодействия внешним нагрузкам давление воздуха под оболочкой по сравнению с атмосферным повышается в пределах 10—40 кПа. Такое незначительное избыточное давление не осложняет требований к герметичности и к самочувствию находящихся под оболочкой людей.

Воздухоопорные сооружения получили в строительстве большце распространение. Покрытия этого типа отличаются простотой конструкции, безопасностью и надежностью в эксплуатации, низкой стоимостью, способностью перекрывать большие пролеты. Около 50—70 % возве-1 денных в настоящее время воздухоопорных покрытий используются как складские помещения; 20—40% — как покрытия для спортивных сооружений. Часть конструкций используют как выставочные павильоны, покрытия строительно-монтажных площадок, различного рода укрытия.

Наибольшее распространение получили оболочки в форме цилиндрических сводов и сферических куполов. Поскольку оболочка «лежит» на воздушной подушке, пролеты воздухоопорных конструкций теоретически не имеют ограничений. Практически пролет оболочек без усиления канатами или тросовыми сетками достигает 50—70 м. Пролеты оболочек, усиленные тросами, достигают 168 м, что не является предельным. Например, проект покрытия города на 20 тыс. жителей, разработанный под руководством Ф. Отто (ФРГ) в форме купола, имеет диаметр 2 км, высоту 240 м, диаметр несущих канатов из полиэфирного волокна 270 мм. Гарантированный срок службы покрытия 100 лет. Давление под оболочкой всего 250 Па.

В нашей стране приняты следующие размеры воздухоопорных оболочек: сферические купола диаметром 12, 24, 36, 42, 60 м; цилиндрические оболочки пролетом 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 60 м; длина цилиндрических оболочек в зависимости от пролета изменяется от 24 до 90 м, высота от 6 до 20 м.

Любая классификация таких конструкций условна. Поэтому двухслойные покрытия, называемые пневмолин-зами (на круглом, овальном или многоугольном плане) и пневмоподушками (на прямоугольном плане), занимают промежуточное положение между первой и второй группами. По принципу статической работы их следует относить к воздухоопорным конструкциям, хотя по отсутствию избыточного давления в эксплуатируемом пространстве они близки к воздухонесомым. v Другие виды конструкций, такие, как пневмооболоч-ка на жестком каркасе или пневмооболочка, поддерживаемая вантами и т. п., принципиально по характеру работы не отличаются от рассмотренных и благодаря Дополнительным устройствам являются модификацией внутри группы.

Основными частями воздухоопорной пневматической " конструкции являются собственно оболочка, шлюз, контурные элементы с анкерными устройствами, воздуходувные и отопительные установки. Основу несущей конструкции шлюза обычно составляет жесткий каркас из металла, дерева, пластмассы, по которому закрепляют герметизирующую оболочку покрытия. Размеры шлюза зависят от назначения сооружения и колеблются от 1Х2Х Х2 м для запасных входов до размеров, обеспечивающих шлюзование реактивных самолетов.

Очень ответственной частью оболочки является анкерное устройство. Из большого числа вариантов анкерных устройств заслуживает внимания конструкция крепления оболочки к фундаменту или к отдельным сваям с помощью двух труб — верхней и нижней. Нижнюю трубу крепят к фундаменту, а верхнюю — к полотнищу оболочки. Затем трубы соединяются скобами. Эффективно анкерное крепление оболочки с применением каната (рис. IX.50, а). В сельском строительстве получили распространение схемы креплений с применением вантовых анкеров, земляных анкеров, рукавов, заполненных водой (рис., 1Х.50, б).

Первоначальная стоимость пневматических сооружений ниже стоимости сооружения из традиционных материалов, однако эксплуатационные расходы на содержание пневматических конструкций выше. Поэтому, оценивая экономическую эффективность пневматических конструкций, необходимо принимать во внимание, что со временем наступает момент, когда суммарные расходы на приобретение и эксплуатацию пневматических конструкций будут превышать таковые для конструкций из других материалов. По данным ЧССР воздухоопорная оболочка размером 21X57 м после 15 лет эксплуатации, по суммарным расходам уравнивается со зданием размером 21X60 м из стальных рам и гофрированной стали.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 91011 12 Следующая ⇒