10783

С. А. Паузин, К. И. Лоншакова

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Монография

Нижний Новгород

2019

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

С. А. Паузин, К. И. Лоншакова

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ КОНСТРУКЦИЯМИ

Монография

Нижний Новгород ННГАСУ

2019

1

ББК 38.708

УДК 69.033.1 О 38

Печатается в авторской редакции

Рецензенты:

А. А. Кочкин - д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой промышленного и гражданского строительства, декан инженерно-строительного факультета ФГБОУ ВПО «Вологодский государственный университет»

М. В. Бажанов -коммерческий директор ООО «Ангарстрой» (г. Нижний Новгород)

Паузин С. А. Особенности проектирования зданий с пневматическими конструкциями [Текст]: монография /С. А. Паузин, К. И. Лоншакова; Нижегор. гос. архитек-

тур.- строит. ун - т – Н.Новгород: ННГАСУ, 2019. - 88 с.; ил. ISBN 978-5-528-00333-7

Приводится краткий обзор истории развития зданий с пневматическими конструкциями, дается их полная детальная классификация с учетом геометрических, архитектурных и конструктивных особенностей.

В заключительной главе даются рекомендации по некоторым аспектам проектирования зданий с пневматическими конструкциями.

Предназначено для студентов архитектурно-строительных вузов направлений 08.03.01 Строительство, 07.03.01 Архитектура, преподавателей, специалистов, занимающихся вопросами архитектурно-строительного проектирования.

Ил. 41; табл. 7; библиограф. назв. 41

ББК 38.708

2

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Пневматические конструкции – это мягкие оболочки, заданная форма и несущая способность которых обеспечивается нагнетаемым в них воздухом под избыточным давлением. В настоящее время такие конструкции пользуются большой популярностью, так как имеют небольшую массу, малый расход материалов, отличаются компактностью в сложенном виде, что значительно облегчает транспортировку к месту строительства, возможность многократного и быстрого монтажа/демонтажа без применения сложного подъемно-транспортного оборудования, перекрытия больших площадей без возведения промежуточных опорных элементов внутри зданий. Все эти достоинства делают их незаменимыми в условиях, когда за короткие сроки необходимо возвести большие крытые пространства, например, для организации массовых мероприятий. Около ста тысяч таких сооружений смонтированы по всему миру, изготовлением их занимаются все технически развитые страны.

Следует отметить, что в настоящее время существующая норматив- но-методическая база для проектирования пневматических сооружений недостаточна и для этих целей могут быть использованы только отдельные положения действующих строительных норм и правил, что существенно затрудняет дальнейшее динамичное развитие таких конструкций.

Наступило время осмысления опыта проектирования и применения пневматических конструкций в строительстве - подведение итогов, осознание ошибок, изменение точек зрения на внедрение, оценка результатов, определение новых целей для развития.

5

1. История создания и проектирования пневматических конструкций

1.1. Предварительные замечания

Воздухоопорные сооружения (ВОС) – представляют собой мягкую оболочку без металлического каркаса, несущая способность которой обеспечивается избытком внутреннего давления воздуха внутри здания, под самой оболочки, действующего с одинаковой силой во всех направлениях.

Пневмокаркасные сооружения (ПКС) – состоят из пневмоэлементов, представляющих собой герметично закрытые баллоны, чаще всего арочной формы, внутрь которых нагнетается воздух под избыточным давлением. За счет этого давления, конструкция принимает проектную форму и сохраняет ее без устройства фундамента и дополнительного поддерживающего каркаса.

Пневмолинзы – одна из разновидностей пневматических конструкций, состоящая из двух оболочек - верхней и нижней – соединенных между собой по периметру и передающих распор жестким системам по всему контуру или в отдельных точках.

1.2.Исторические сведения

опроектах пневматических конструкций

Идея использования замкнутой оболочки, наполненной воздухом, существовала с незапамятных времен, достаточно вспомнить аэростаты или надувные лодки, но мысль об использовании этих же оболочек, но прикрепленных к земле родилась до удивления поздно. Использование воздуха в качестве основного несущего элемента конструкций зданий и сооружений была зафиксирована лишь в конце XIX века.

6

Первым документированным предложением по использованию пневматических (а именно воздухоопорных) конструкций в строительстве является изобретение «аэробалки», представленное инженером И. А. Сумовским российскому Министерству путей сообщения конце XIX века. В «Журнале новейших изобретений и открытий» за 1896г. говорится: «Выдающийся интерес представляют аэробалки, изобретенные господином Сумовским. Сущность нового изобретения сводится к следующему: непроницаемые мешки длиной до двух и более сажен различного диаметра наполняются при помощи воздушного насоса воздухом. Из этих мешков можно строить легко и быстро громадные постройки» [1]. Известно также, что Сумовский запатентовал свое изобретение в США в декабре 1893 г. (американский патент № 511472) (рис. 1а-1в).

Но все же, изобретателем пневматических конструкций принято считать английского инженера Фредерика У. Ланчестера, который в 1917г. запатентовал (английский патент № 119339) конструкцию воздухоопорного цилиндрического свода со сферическими окончаниями, содержавшего все элементы современного пневматического сооружения – оболочку, анкерное устройство для крепления к грунту, входные шлюзы и воздухоподающую установку (рис. 2).

К середине ХХ века идеи пневматических сооружений все чаще встречаются на разных континентах. Так в 1929 г. японец Канешиге Номура разработал образец палатки «Тент-модерн» размером 2х2х2 м с каркасом из четырех пневмостержней (японский патент № 65170).

С 1936 г профессор Г.И. Покровский публикует свои проекты на тему «Пневматическая архитектура». В статьях рассматриваются проекты построек из пневмокаркасных и пневмолинзовых элементов (рис. 3).

7