67. Пневматические строительные конструкции. Классификация. Основы расчета.

Общие сведения: пск покрытий по характеру близки к пространственным висячим и тентовым мембранам.ПСК реализуют предвар. Напряжение вследствие разности давления( избыточного или вакуума) в подоболоченном или окружающем конструкцию пространстве.

Достоинства: малый собственный вес, высокая мобильность, быстрота и простота возведения, перекрытие больших пролетов, высокая степень заводской готовности.

Материалы: 1.тканевые материалы:естественные:лен, хлопок, пенька; искусственные:вискоза, стекловолокно,2. высокопрочные синтетические пленки одинарные или двойные с внутренним армирующем слоем из синтетических волокон.

Классификация:1.пневмокаркасные-это надувные стержни или панели, несущая способность которых( сопротивлению сжатию, изгибу, кручению) обеспечивается повышенным давлением воздуха в замкнутом объеме элемента.(р=150 кПа)пролет конструкций не превышает 15-16 м.”+”-отсутствие избыточного р воздуха в эксплуатируемом пространстве.;2.воздухоопорные конструкции- оболочки, стабилизированные в проектном положении незначительной разницей давления в разделяемых оболочкой пространствах. Они опираются на воздух.р=10-40 кПа.”+”-простота конструкции, безопасность и надежность эксплуатации, низкая стоимость, перекрывание больших пролетов. Практически пролет оболочек без усиления канатами или тросовыми сетками достигает 50-70 м.Усиленными тросами-168 м.;3.двухслойные покрытия-пневмолинзы( на круглом, овальном или многоугольном плане) по принципу статической работы их следует отнести к воздухоопорным конструкциям, но из-за отсутствия р_изб в эксплуатируемом пространстве они близки к воздухонесомым.;4.пневмооболочка-поддерживается вантами и т.п., не отличаются от рассмотренных. Основными частями воздухоопорной пневматической конструкции: оболочка, шлюз, контурные элементы с анкерными устройствами, воздуходувные и отопительные установки. Рис1.

Основы расчета: возмем пример расчета оболочки вращения на действие избыточного давления воздуха.рис.2.

Меридиальное усилие Т₁ от внутреннего двления р , приходящееся на единицу длины сечения оболочки плоскостью, нормальной к оси вращения и проходящей через рассматриваемую точку С, дает ур-ние равновесия: рπ²=2πrТ₁sіnφ, откуда Т₁=рr₂/2: кольцевое усилие Т₂ нах-ся из ур-ния Лапласа: Т₁/r₁+T₂/r₂=р, таким образом для сферической оболочки получаем Т₁=Т₂=рr/2 для цилиндрической-Т₁=pr/2,T₂=pr/

Кроме избыточного давления воздуха на оболочку действуют собственный вес, снег, ветер, которые должны быть учтены при расчете конструкции по 1-ой группе предельных состояний:

По прочности Т₁^max≤R₁γ_d(t),Т₂^max≤R₂γ_d(t)¸

По устойчивости Т₁^min>0¸Т₂^min>0.

В основу расчета пневмостержней положена гипотеза о нейтрализации продольных сжимающих усилий избыточным давлением воздуха.

Сжимающие усилие в стержне: Т_с=N_d/2πr+M_d/πr², растягивающее усилие от избточного давления воздуха составит: Т_р=рπ/2¸ находим величину необходимогодавления в стержне p≥2(M_d/r+N_d/2)/πr²

Материал пневмостержня должен соответствовать условиям прочности: в продольном направлении: Т₁=рr/2+(M_d/r-N_d/2)/πr≤R₁γ_d(t), в кольцевом направлении:

Т₂=рr≤R₂γ_d(t).

Тентовое покрытие приведено на рис.3.