2. Пневматические конструкции

1. Общие сведения и классификация пневматических конструкций

За последнее десятилетие за рубежом проявляется значительный интерес к новым конструкциям покрытий больших пролетов, в которых исполь­зуется сжатый воздух в сочетании с газонепроницаемыми тканями. Такой совершенно новый прием конструирования дал возможность возводить в чрезвычайно короткие сроки различного вида покрытия гражданских и промышленных зданий при минимальной затрате труда и материалов.

По способу использования сжатого воздуха, эти конструкции делятся на три группы: воздухоопорные, пневмокаркасные и комбинированные (рис. 9.7).

В

Рис. 9.7. Основные схемы пневматических кон­струкций

а — воздухоопорные; б — пневмокаркасные; 1 — воздухо­непроницаемая ткань; 2 — пневмоарки из прочного син­тетического материала, заполненные воздухом под дав­лением 2—3 ат; 3 — воздух под избыточным давлением; 4 — водонепроницаемая ткань или пленка; 5 — каркасно- .листовой или пластмассовый торец; 6 — тканевый торец;

7 — оттяжка; 8 — металлический анкер; 9 — воздуходув­ная установка

оздухоопорные (воздухонесущие) конструкции представляют собой рабочую оболочку покрытия, под которой в процессе эксплуатации поддерживается минимальное избыточное давление воздуха при помощи воздуходувных установок в виде центробежного или осевого вентилятора малой мощности. Например, помещение размером в плане 25х12 м требует установки воздуходувки в 1/3 л.с., которая по расходу электроэнергии соответствует электролампе в 100 вт. Для обеспечения нормальной эксп­луатации пневматического покрытия на случай аварии требуется уста­новка запасного вентилятора, действующего от аккумулятора с автомати­ческим устройством для его запуска. Величина избыточного давления воздуха определяется в размере от 0,02 до 0,05 ати, что обеспечивается воздуходувкой низкого давления. Такое избыточное давление воздуха, как показал опыт, не ощущается людьми, находящимися в помещениях. При этом устойчивость и неизменяемость всего покрытия полностью обес­печиваются даже при ветровой нагрузке в 120 км/ч.

Воздухоопорные (воздухонесущие или воздухонадувные) конструкции по своей форме представляют собой замкнутую оболочку покрытия с ша­ровой поверхностью или поверхностью шарового сегмента или же с цилинд­рической поверхностью, ограниченной замкнутыми торцами. Поверхность этих торцов выполняется, как каркасно-листовая алюминие­вая или пластмассовая кон­струкция. В целях повыше­ния устойчивости в продоль­ном направлении конструк­ций с цилиндрическими пок­рытиями торцовые части их усиливаются оттяжками. По своей простоте, малой затрате материалов, труда и средств эта группа пневматических конструкций по сравнению со всеми остальными является наиболее целесообразной и перспективной для примене­ния в современном строитель­стве.

Пневмокаркасные конструкции состоят из ряда несущих арочных или рамных пространственных систем, об­разованных из замкнутых надувных элементов, поддерживающих ограждающую оболочку покры­тия. Несущие замкнутые элементы конструкции сохраняют проект­ное положение под воздействием избыточного давления воздуха в 0,5—1,5 ати.

Конструкции этого типа по сравнению с воздухоопорными сложнее в изготовлении и требуют более мощной периодически действующей уста­новки для нагнетания воздуха. Предельный пролет для такой группы кон­струкций составляет приблизительно 20 м. Положительной стороной этих покрытий является наличие внутри помещения нормального давления воздуха, что имеет важное значение при эксплуатации сооружения.

Комбинированные пневматические конструкции — это те же пневмокаркасные, но в которых в определенные периоды эксплуатации (например, при сильном снегопаде или при значительной ветровой на­грузке и др.) внутри помещения повышается давление воздуха. Несмотря на высокую стоимость конструкций третьей группы, они являются все же перспективными при решении покрытий больших пролетов.

Для всех трех типов пневматических конструкций рабочие оболочки покрытий изготовляются из воздухонепроницаемых прорезиненных тка­ней или пленочных армированных пластмасс.

Оконные и дверные проемы в рабочих оболочках покрытия устраи­ваются в специальном герметическом обрамлении. Для обеспечения по­стоянства давления воздуха при использовании конструкций первой и тре­тьей группы дверные проемы оборудуются шлюзовыми камерами. В зда­ниях культурно-массового назначения устраиваются запасные дверные проемы больших размеров.

Для закрепления бортов рабочих оболочек покрытия и концов надув­ных элементов каркасов на основание по периметру здания укладываются резиновые трубы, наполненные водой или песком. Такая конструкция крепления, как показала практика, вполне обеспечивает прочность и плот­ность сопряжения с основанием. Возможность применения для рабочей оболочки покрытия прозрачных и полупрозрачных тканей и пленок во многих случаях позволяет не устраивать оконных проемов. Крепление концов трубчатых надувных элементов каркаса выполняется также при помощи мешков с песком или стальных анкеров.

Утепленные конструкции рабочих оболочек покрытий выполняются из двух слоев, пространство между которыми заполняется воздухом или лег­ким теплоизоляционным материалом. Склеивание прорезиненных тканей осуществляется внахлестку каучуковыми клеями.

Строительство пневмокаркасных конструкций ведется в следующем порядке.

Производится раскрой и изготовление отдельных элементов каркаса с последующей сборкой их на строительной площадке в целую рамную или арочную конструкцию без нагнетания в них воздуха. После закрепления к основанию (мешками или анкеровкой) глухих концов несущей конструк­ции всех арок и рам закрепляется рабочая оболочка покрытия. Размещен­ная на строительной площадке, эта сборная мягкая конструкция присое­диняется к воздуходувной установке для нагнетания внутрь элементов каркаса воздуха, под действием которого конструкция постепенно подни­мается и устанавливается в проектное положение.

Строительство воздухоопорных конструкций производится в той же последовательности, что и пневмокаркасных. Сначала укладывается в про­ектное положение на основание мягкая конструкция контурной резиновой трубы, заполняемой водой, с последующим креплением к ней раскроенной и собранной предварительно рабочей оболочки покрытия. Затем нагне­тается во внутреннее пространство воздух до установки в проектное поло­жение поверхности всего покрытия.

До сих пор широкого применения пневматические конструкции еще не получили. Имеются лишь отдельные примеры устройства опытных воз­духоопорных конструкций для зрелищных предприятий и зданий сельско­хозяйственного назначения, в которых применялись прорезиненные ткани.

Для пневматических конструкций применяются воздухонепроницаемые ткани из синтетических волокон (капрона) и естественных — хлопка и льна, покрытых тонким слоем резины или пластмассы (табл. 42.1). Окраска производится путем введения при изготовлении в резиновую смесь алю­миниевой пудры или пигмента. Ширина рулона выпускаемых тканей дохо­дит до 90 см.

В связи с интенсивным развитием производства синтетических смол, каучуков и искусственных волокон имеется реальная возможность приме­нения пневматических конструкций всех указанных групп. Основной обла­стью применения их для покрытий следует считать здания временного назначения — спортивные, выставочные павильоны, сельскохозяйственные склады, здания культурно-массового назначения и др.; кроме того, они могут применяться и при строительно-монтажных работах вместо громозд­ких лесов и подмостей.

Таблица 9. 13