7.4. Пневматические конструкции

Пневматическими строительными конструкциями называют конструкции, несущая способность которых обеспечивается избыточным давлением воздуха, заключенного в газонепроницаемую оболочку, выполненную из ткани или пленки. Избыточное давление создается компрессорами или вентиляторами.

Воздухонепроницаемые ткани и армированные пленки кроме воздухонепроницаемости должны иметь малую среднюю плотность, небольшое удлинение и большую прочность на разрыв.

Воздухонепроницаемые ткани представляют собой плотную сетку, образованную переплетением взаимно перпендикулярных рядов нитей. Различают ткани однослойные и многослойные. Ткани изготовляют из натуральных (хлопок и лен), искусственных (целлюлоза, стекловолокно) или синтетических (нейлон, капрон) волокон.

Покрытие или пропитка полимером обеспечивают необходимую воздухонепроницаемость тканей, служат для плотной связи нитей и слоев ткани между собой и защищают их от активного атмосферного старения. В качестве покрытия применяют главным образом резиновые смеси на основе синтетических каучуков. Покрытия бывают прозрачные и светонепроницаемые.

Армированные пленки – материал, в котором функции восприятия делятся между пленкой и армирующим слоем. Изготовляют путем склеивания или сварки одного или двух слоев пленки с армирующим слоем. Армирующий материал - нити или сетки из синтетических, стеклянных или других материалов. Например, полиамидная пленка, армированная капроновыми сетками.

В зависимости от вида оболочки пневматические конструкции делят на два вида: воздухоопорные и пневмокаркасные (рис. 108).

Воздухоопорными называют конструкции, которые сохраняют заданную геометрическую форму благодаря небольшому избыточному давлению внутри рабочего пространства.

Эти конструкции выполняют в виде сводчатых или купольных оболочек, устойчивость которых обеспечивается сверхатмосферным давлением 0,5-1,5 КПа (0,005-0,015 атм.). Для сводов небольших пролетов торцовые части в некоторых случаях делают плоскими из жестких материалов (дерева, металла, пластмассы). Внутри оболочки могут находиться и работать люди без опасности для здоровья. Для входа и выхода из таких помещений необходимо устройство шлюзов. Оптимальная высота сферического купола составляет 1/3-1/2 диаметра его основания. При высоте купола, равной радиусу сферы, растягивающие усилия в сферической оболочке будут минимальными.

Анкеровка воздухоопорных конструкций и их герметичность по контуру могут быть обеспечены различными способами.

Один из способов заключается в том, что оболочку опоясывают трубой из прорезиненной ткани. При установке оболочки трубы заполняют водой, надежно заанкеривая вдоль всего периметра здания; будучи плотно прижатой к земле, она препятствует утечке воздуха из помещения. Надежным способом крепления считается крепление оболочки к винтовым металлическим анкерам. По другому методу оболочка герметизируется путем заведения нижнего внутреннего края в грунт или материал пола. Пневматические сооружения, устанавливаемые стационарно и рассчитанные на длительную эксплуатацию, крепятся, как правило, с помощью анкерных болтов, заделанных в ленточные фундаменты.

Пневмокаркасными (тентовыми) называют конструкции, которые сохраняют заданные геометрические формы благодаря применению замкнутых элементов, внутри которых поддерживается избыточное давление при сохранении нормального давления внутри рабочего помещения. Пневмокаркасные конструкции осуществляют в виде прямолинейных или криволинейных геометрически замкнутых баллонов круглого сечения, состоящих обычно из высокопрочной силовой оболочки и воздухонепроницаемой камеры (трубы), внутри которой поддерживается постоянное значительное избыточное давление воздуха – обычно 50-300 КПа (0,5-3,0 атм.). Из этих баллонов могут собираться арочные или рамные каркасы, по которым могут быть положены легкие покрытия.

Р ис. 108. Основные схемы пневматических конструкций:

а – воздухоопорные; I – купольные; II – сводчатые; III – схема сводчатой конструкции со

сферическими торцами; IV – схема сводчатой конструкции с плоскими торцами из жестких материалов; б – пневмокаркасные; V – общий вид; VI – схема пневмоарки; 1 – воздухонепроницаемая ткань или пленка; 2 – монтажный шов; 3 – шлюз; 4 – анкер; 5 – воздух под избыточным давлением; 6 – воздуходувная установка; 7 – торцовая стена; 8 – оттяжка; 9 – торцовые растяжки; 10 – покрытие; 11 – пневмоарка; 12 – связи между арками

1 –