Пневматические конструкции

Категория:
Производство конструкций из дерева


Пневматические конструкции

Пневматическими конструкциями называют мягкие оболочки, заданная форма и несущая способность которых обеспечивается нагнетаемым в них воздухом. Материалом для пневматических конструкций служат армированные и неармированные полимерные пленки, ткани, покрытые или пропитанные полимерами, высокопрочные стальные канаты и сетки, а также тонколистовой стальной и алюминиевый прокат. В зависимости от способа приложения избыточного давления воздуха и связанного с этим соотношения основных геометрических размеров пневматические конструкции подразделяют на воздухоопорные, пневмокаркасные и комбинированные.

Воздухоопорные конструкции. К ним относятся мягкие оболочки, выполняющие ограждающие функции и сохраняющие заданную форму благодаря нагнетаемому в них воздуху под небольшим (0,1…1,0 кПа) давлением, при котором в оболочке могут находиться и работать люди. Основными конструктивными элементами такого сооружения являются собственно оболочка 2, воздуходувная установка, тамбур-шлюз с двумя поочередно открываемыми проемами, опорный контур, включающий жесткий бортовой элемент или мягкий тросовый пояс и анкерные устройства различного типа. Чаще всего воздухоопорные конструкции выполняют в виде цилиндрических сводов с различной стрелой подъема. Торцовые части сводов могут быть плоскими, сферическими и цилиндрическими. Для большепролетных сооружений используют оболочки, усиленные облегающими канатами и сетками.

Воздухоопорные оболочки бывают одно-, двух- и трехслойные, работающие по принципу послойного увеличения давления без связывания отдельных слоев диафрагмами, или образованные путем дополнительных тканевых или пленочных подвесок. Оболочки могут крепиться непосредственно к земле или опираться на стены.

Рис. 1. Воздухоопорные конструкции: а — цилиндрические; б — сферические; 1, 2, 3 — с плоским, сферическим, цилиндрическим торцами; 4 — усиленный облегающими канатами; 5 — то же, сферической сеткой

Пневмокаркасные конструкции. В отличие от воздухоопорных они имеют герметически замкнутые полости, внутри которых поддерживается сравнительно высокое избыточное давление. Элементы пневмокаркасных конструкций могут быть линейными, плоскими и пространственными. Кроме того, они разделяются на пневмо-стержневые (балки, стойки, арки и другие несущие элементы с большим избыточным давлением) и пневмопанельные — ограждающие конструкции с небольшим избыточным давлением. Наиболее характерным примером пневмокаркасной конструкции может служить свод с несущим каркасом из пневмоарок и пневмопрогонов, покрытых тканевой ограждающей оболочкой. Пневмо-панели образуются воздухонепроницаемыми оболочками, связанными диафрагмами, а при большом числе внутренних связей (нитей) можно получить плоские пневмоматы, из которых формируют различные многоугольные конструкции. Изогнутые пневмопанели образуют двухслойный пневмосвод.

Комбинированные пневмоконструкции. Они совмещают в себе свойства воздухоопорных и пневмокаркасных. Конструкции имеют тканевое или пленочное ограждение, поддерживаемое системой пневмокаркасных элементов и одновременно избыточным давлением воздуха в полезном пространстве. Простейшим примером комбинированной конструкции может служить коническая тканевая оболочка, поддерживаемая пневмостойкой, а в случае сильных ветровых нагрузок — избыточным давлением в полезном объеме. Многие пневматические конструкции светопроницаемы, поэтому микроклимат в рабочем пространстве зависит от солнечной радиации. Для стабилизации теплового режима применяется система светорегулирующих рукавов.

Рис. 2. Многослойные оболочки: а — с раздельным поддувом; б —с общим поддувом; в —с дополнительными подвесками-утеплителями

Рис. 3. Пневмокаркасный цилиндрический свод: 1 — пневмоарка; 2 — ограждающая тканевая оболочка; 3 — компрессор; 4 — опорный элемент; 5 — пневмопрогоны

Рис. 4. Комбинированная тентовая пневмоконструкция: а — в режиме нормальной эксплуатации; б — при создании избыточного давления в полезном объеме; 1 — оболочка; 2— пневмостойка с оголовком

Из рассмотренных конструкций в основном применяются воздухоопорные оболочки. Их преимущества — быстрота монтажа (0,15…0,5 чел-ч/м2 покрытия), малая масса (2…3,5 кг на 1 м2 перекрываемой площади), малый транспортный объем, низкая удельная стоимость монтажа (8…20% общей стоимости сооружения), функциональная приспособляемость формы, сейсмостойкость, легкость транспортирования. В то же время всем пневматическим конструкциям присущ ряд недостатков: малый (до 10 лет) срок службы, обусловленный старением полимерных материалов, неблагоприятные акустические характеристики, потребность в вентиляторных или компрессорных установках.

В качестве материала оболочек пневматических конструкций применяют армированные полимерные пленки или покрытые полимером ткани. Пленки получают из полиамидов, полиэфиров, полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида; для армирования используют капроновые, лавсановые, металлические и стеклянные сетки и волокна. Ткани покрывают или пропитывают поливинил-хлоридом, полихлоропреном, хлорсульфополиэтиленом, а также этилен-пропиленовым и полиуретановым каучуками. Сами ткани могут быть хлопчатобумажные, синтетические (полиамидные, полиэфирные, полиакриловые, поливиниловые и др.), искусственные (целлюлозные), стеклянные. Покрытие наносится в заводских условиях (на каландрах) толщиной 0,5… 1 мм.

Общим достоинством пленок являются воздухопроницаемость, тепло- и морозостойкость, биологическая и химическая стойкость, светопрозрачносгь, регулируемая в широких пределах, достаточная прочность и легкость. Основные недостатки — ползучесть, потеря эластичности при старении.

Для пневматических конструкций используют полиамидные пленки различных марок. Пленки сваривают термическим способом, токами высокой частоты или склеивают. Получили распространение конструкционные полиэтилентерефталатные пленки. Их отличают высокая (более 90%) степень пропускания солнечного света, достаточная прочность, сравнительно высокий модуль упругости, хорошая сопротивляемость ударным воздействиям и многократному изгибу. Полотнища полиэтилентерефталатной пленки соединяются полиэфирным клеем, обеспечивающим работу соединений в интервале температур от —150 до +100 °С. Клеевые соединения прозрачны, водо-, масло- и морозостойки.

Однородные пленки обычно применяют с различными армирующими материалами — нитями или сетками из синтетических, стеклянных, металлических волокон. При армировании сохраняются оптические свойства пленок, повышаются их прочность на разрыв и сопротивление раздиру.

Полиамидные пленки, армированные капроновыми сетками и волокнами, служат не только для пневмоконструкций, но, и для изготовления емкостей, работающих в агрессивных средах. Их сваривают из отдельных полотнищ в большие оболочки на специальном оборудовании.

Тканевые материалы, применяемые для пневмоконструкций, изготовляют из натуральных (лен, хлопок), искусственных (вискоза, стекловолокно) и синтетических (полиамиды, полиэфиры, поли-акрилаты) волокон. Тканевая основа может иметь полотняное (одна нить) или рогожное (две или три нити) переплетения.

Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости тканевую основу покрывают с одной или двух сторон синтетическими каучу-ками и эластичными полимерами (хлорсульфированный полиэтилен, пластифицированный поливинилхлорид). Покрывающие полимеры могут быть светопроницаемы, окрашены в любой цвет. Они должны быть морозостойки при температуре до —40 °С. Основные требования к тканеполимсрным материалам для пневмоконструкций — прочность, легкость, эластичность, долговечность, тепло- и морозостойкость, технологичность при обработке для изготовления конструктивных элементов.

Кроме пневматических сооружений пленки и ткани используют для пневматической опалубки. Ее изготовляют по тому же принципу, что и воздухоопорные конструкции. В оболочку подают воздух, и после того как она принимает заданную форму, на нее укладывают арматуру и производят набрызг бетона. По другому варианту бетон и арматуру укладывают на горизонтально расположенную оболочку, а затем нагнетают в нее воздух, после чего конструкция занимает проектное положение на весь период твердения бетона.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум