10783

В 1938г. Б. Раш из Германии предложил проект надувного ангара для Антарктиды [2]. В этом же году Ф.У. Ланчестер опубликовал еще один проект воздухоопорного купола диаметром 330 м, как бы парящего над капитальным, квадратным в плане зданием. В конструкции купола были предусмотрены горизонтальные кольцевые канаты усиления.

Следующий проект воздухоопорного здания был разработан в 1941 г. американцем Гербертом Г. Стивенсом. Это был очень пологий сферический сегмент с диаметром основания 366 м. Замечательно то, что материалом оболочки служила листовая сталь толщиной 1,27 мм (рис. 4).

Рис. 4 Проект Г.Г. Стивенсона

Несмотря на большое количество проектов ни один из них не был реализован. Более того, они были просто забыты.

Далее, нельзя не упомянуть целый ряд нереализованных проектов для Всемирной выставки ЭКСПО-70.

Павильон Франции (конкурсный проект). Авторы: Жан леКуто и Дени Слоан (1967). Бетонные оболочки, заглубленные в грунт, имели наземное продолжение в виде пневматических оболочек, образовывавших вместе с ними полные сферы. Внутри предусматривались многоэтажные стальные платформы. Эти платформы нигде не касались оболочек. Проект

12

не был реализован прежде всего из-за неуверенности в возможности решения технической задачи [2].

Павильон Италии (конкурсный проект). Автор: Студия архитектуры

ииндустриального дизайна (1968). В проекте была предложена большая оболочка, состоящая из куполообразных мембранных секций, которые скомплектованы в виде модульной конструкции. Сферические сегменты высотой 17 м со стороной 24 м должны были выполняться из поливинилхлорида с помощью высокочастотной сварки. Предполагаемая площадь перекрытия 3850 м2. Внутреннее давление воздуха должно было быть в пределах 200 Па. Требовались два месяца на изготовление оболочек и неделя на их монтаж [2].

Первоначальный проект павильона США (рис. 1.5). Авторы: Дэвис, Броуди, Чермаев, Гейсмар, Де Харак (1968). Данный проект оказался победителем на конкурсе проектов павильона США. Однако он не был осуществлен по финансовым причинам (конгресс сократил бюджет с 16 до 10 млн. долларов, из которых только 4 млн. приходились на долю павильона

ивсей экспозиции). Окончательный вариант, который был реализован, выглядел значительно скромнее, но оказался вполне подходящим для того, чтобы продемонстрировать возможности пневматических конструкций.

13

Рис. 5 Первоначальный проект павильона США для ЭСПО-70

1.3.Опыт строительства зданий

спневматическими конструкциями

1.3.1. Зарубежный опыт

Первое в мире реальное пневматическое (воздухоопорное) сооружение было смонтировано американским инженером У.У. Бэрдом в 1948 г. на границе Канады и США (рис. 6). Сооружение представляло собой сферический купол диаметром 16 м и высотой 12 м, используемое в качестве укрытия крупных антенн радарных систем США [1].

Неплохие эксплуатационные качества первого воздухоопорного сооружения привели к использованию данного вида сооружений для военных целей США.

14

Рис. 6 Первое пневматическое сооружение

Был разработан ряд передвижных куполов-обтекателей различного назначения, несколько надувных параболических антенн, башен и т.д. Убедившись в том, что пневматические конструкции вполне пригодны для образования больших, свободных от промежуточных опор сооружений, в 1956 г. Бэрд создает фирму «Бэрдэйр», главной целью которой являлось развитие коммерческого применения пневматических сооружений.

Первым сооружением гражданского назначения, возведенным в 1956г. был склад многоцелевого назначения. Большая вместимость, отличная защищенность от атмосферных воздействий, быстровозводимость и невысокая стоимость, обеспечиваемые такими сооружениями, привели к постепенному применению пневматических конструкций в различных сооружениях гражданского назначения.

Широкую известность за пределами США данный тип конструкций получил благодаря передвижным ярмаркам и выставкам. Поскольку предполагалось, что сооружения будут использоваться всего год или два, дол-

15

говечность материала не имела значения, главными факторами были транспортабельность и простота возведения сооружений.

В 1958 г. на Всемирной выставке в Брюсселе пневматическое сооружение было впервые показано европейской публике в качестве павильона американской авиационной компании (ПАНАМ). Павильон представлял собой купол в три четверти сферы и изображал глобус с нанесенными на нем воздушными линиями ПАНАМ. Простая сфера не вызвала должного интереса у публики, павильон остался без повышенного внимания не смотря на новизну представляемых конструкций [1].

Начиная с 60-х годов ХХ в. интерес к пневматическим конструкциям появляется во многих европейских странах. Большую популярность данный вид конструкций получил на выставках 1963-1964 г., где было представлено сразу несколько пневматических павильонов. Это был первый международный успех пневматических конструкций.

Передвижная выставка Американской комиссии по атомной энергетике, проходившая в 1963г. по странам Центральной и Южной Америки, продемонстрировала многим странам пневматический павильон «Атомы для мира» (рис. 7). Он представлял собой две мембраны, отстоящие друг от друга на 1,2 м; межоболочечное пространство было разделено на несколько отсеков. Длина сооружения равнялась 100 м, ширина 40 м, высота 18 м. Оболочка покрывала площадь 2000 м2. Масса наружной оболочки не превышала 6000 кг. Возведение ее выполнялось бригадой 12 чел. и длилось от

3 до 4 дней [1].

Объемная трехмерная пневматическая крыша для ресторана «БраллРэйл», представленная на Нью-Йоркской ярмарке 1963-1964гг. была выполнена из стекловолокнистой ткани и имела высоту 22,5м и диаметр около 18 м (рис. 8). Это был один из самых ярких выставочных павильонов, создавших ярмарочную и карнавальную атмосферу.

16

Рис. 7 Павильон «Атомы для мира»

Проект Реализация

Рис. 8. Ресторан «Брасс-Рэйл»

Шестидесятые годы ХХ в. стали началом зарождения пневматических конструкций во многих странах. В 1962г. немецкий инженер Отто Фрей опубликовал первый том своей книги по пневматическим конструкциям, где он проанализировал возможности возведения сооружений из

17

стабилизированных воздухом мягких оболочек [4]. В этом же году первые пневматические конструкции были изготовлены в ЧССР. Небольшой купол диаметром 6 м был выполнен из материала, который в то время употреблялся для пошива дождевых плащей. Примерно в то же время из хлопчатобумажной парусины была изготовлена пневматическая палатка диаметром 3 м [1]. В 1964г. было построено воздухоопорное здание размером 18х54м, используемое в качестве школьного спортзала в г. Готвальдове (ныне г. Злин, Чехия). Оно было оснащено искусственным освещением и системой обогрева. Со зданием школы этот зал соединялся застекленным коридором.

В Финляндии первые пневматические сооружения появились в 1964г. В июне 1964г. был возведен купол диаметром 28м, высотой 8,75м, выполненный из поливинилхлоридной пленки толщиной 0,3мм. В этом же году были сооружены еще две пневматические конструкции: купол диаметром 29м и высотой 9м, и цилиндр со сферическими торцами размером 37х17,5х7,5м. Оба сооружения были выполнены из плащевого нейлона массой 90г/м2, армированный акрилом [6]. Весной 1965 г. было смонтировано первое воздухоопорное здание для торгово-рекламных целей. Оно представляло собой небольшой купол, изготовленный из бесцветной поливинилхлоридной пленки. Этот материал не очень хорош для пневматических конструкций: он непрочен, любое неосторожное обращение может нанести ему значительные повреждения. Тем не менее, сооружение себя вполне оправдало – за четыре года в нем было проведено около 20 выставок. С 1967 г. в Финляндии начинается серийное производство пневматических конструкций. В том же году были изготовлены два выставочных павильона, дансинг-холл, два теннисных корта и здание амбулатории. В 1968 г. было смонтировано воздухоопорное покрытие для здания промышленного назначения. Это был сточный бассейн бумажной фабрики. В 1969 г. смонтировано сооружение для разведения рыбы, два торговых павильо-

18

на, здание для винодельческого производства, возведены воздухоопорные здания рекреационного назначения и здание теннисного корта.

Кроме того, в 1969г. в ЧССР в городах Тренчин и Брно построены пневмокаркасные сооружения длиной 30м и пролетом 9м, используемые соответственно в качестве склада древесных стройматериалов и для производства железобетонных изделий в зимнее время года.

В Канаде первое пневматическое сооружение появилось в 1968г. Оно представляло собой купол диаметром 64,6м, высотой 50,2м, используемый для военных целей [7].

Главным международным успехом пневматических конструкций по праву считается Всемирная выставка ЭКПО-70 в Японии. Это была «выставка пневматических сооружений». На территории ЭКСПО-70 их оказалось многожество: информационные киоски сферической формы; павильон Рико с привязным воздухоплавающим баллоном; павильон Мицуи с тремя пневматическими конструкциями; купола Бини-Шелл – пристройка к автомобильному павильону; павильон «Посетите США» в виде простого воздухоопорного купола [8].

Среди наиболее значимых пневматических сооружений выделим Павильон США, павильон Фудзи и плавучий театр-павильон Федерации электротехнической промышленности.

Павильон США (рис. 9). Овальный план длиной 138,6 и шириной 78 м перекрыт воздухоопорной оболочкой, толщиной 2,4 мм со стрелой подъема всего 6,1 м. Столь малый подъем стал возможным только потому, что он был подкреплен сеткой из 12 стальных тросов диаметром 48 мм. Оболочка, выполненная из стеклоткани, покрытой поливинилхлоридом со швами на высокочастотной сварке, весила 15 т. Внутреннее давление воздуха поддерживалось на уровне 0,27 кПа, которое могло быть поднято до 0,63кПа при сильных порывах ветра. Павильон был одним из крупнейших

19