ЛЕКЦИЯ 4 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС

Пневматические строительные конструкции, висячие

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Пневматические конструкции являются самыми распространенными пространственными конструкциями из пластмасс.

Пневматическими называют конструкции, несущая способность которых обеспечивается избыточным давлением воздуха или другого газа, заключенного в газонепроницаемую оболочку, выполненную из ткани или пленки.

•Пневматические конструкции отличаются простотой, легкостью и компактностью в сложенном виде, высокой сборностью и транспортабельностью. Их возведение весьма просто и не требует каких-либо трудоемких вспомогательных приспособлений. Они обладают сейсмостойкостью, а их основание можно возводить на скальных грунтах.

Пневматические конструкции подразделяются на:

•- воздухоопорные (воздухонесущие);

•- пневмокаркасные;

•- комбинированные (вантовопневматические и линзообразные).

•Воздухоопорные конструкции представляют собой закрытую пневмооболочку, под которой внутри помещения создается небольшое избыточное давление воздуха, играющее роль основного несущего элемента конструкции. Это давление устанавливается расчетом в пределах 0,02-0,002 атм. Такое давление обеспечивает необходимую устойчивость сооружения и практически не ощущается находящимися в помещении людьми.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Пневматические конструкции выпускают во многих экономически развитых странах, в том числе в США, Англии, ФРГ, Японии, Франции, Италии. Сооружения, в которых применяются ПСК, весьма разнообразны. Это склады, гаражи, укрытия для зимнего строительства, зернохранилища, теплицы, ремонтные мастерские, помещения для сельскохозяйственной техники, временное жилье, спортивные сооружения, теннисные корты, волейбольные и баскетбольные площадки, бассейны, летние катки, летние кинотеатры, покрытия цирков, передвижные выставки.

Из ПСК изготовляют резервуары для хранения жидкостей, плотины и фашины в гидротехническом строительстве, опалубку железобетонных оболочек, защитные укрытия радиотехнических устройств (радаров, телескопов, инженерного оборудования) от вредного воздействия атмосферной среды.

В связи с большими преимуществами в последние годы ПСК применяются не только для временных сооружений, но и для сооружений, рассчитанных на длительную эксплуатацию.

ВОЗДУХООПОРНЫЕ ОБОЛОЧКИ

Основными конструктивными элементами воздухоопорного сооружения являются: собственно оболочка, тамбур-шлюз, опорный контур и анкеры. Наиболее распространены однослойные оболочки (рис. а), но могут применяться и многослойные, работающие по принципу послойного увеличения давления (рис. б). Возможно создание оболочек с подвесным пленочным утеплителем (рис. в).

Воздухоопорные ПК проектируются, как правило, в виде сферических куполов или цилиндрических сводов пролетом от 12 до 50 м и более.

ТИПЫ ВОЗДУХООПОРНЫХ ОБОЛОЧЕК

ВОЗДУХООПОРНЫЕ ОБОЛОЧКИ

РАСЧЕТ ВОЗДУХООПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Пневматические конструкции относятся к классу предварительно напряженных строительных конструкций. Форма и несущая способность их обеспечивается постоянно действующими растягивающими напряжениями в оболочках, возникающими в результате создаваемого внутри давления воздуха. Избыточное давление определяется из условия:

где — сумма сил в наиболее невыгодной комбинации (снег, ветер, собственный вес).

Методы расчета воздухоопорных и пневмокаркасных конструкций основываются на безмоментной теории оболочек, поскольку тонкие и гибкие ткани не могут сопротивляться изгибающим и сжимающим усилиям.

Пневматические конструкции рассчитываются

по двум предельным состояниям:

•по несущей способности (прочности, устойчивости);

•деформациям (прогибам, складкообразованию и сохранению положительной кривизны).

РАСЧЕТ ВОЗДУХООПОРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Расчет по прочности производится для всех типов пневматических конструкций и заключается в определении максимальных растягивающих напряжений в тканях или пленках при наиболее неблагоприятных сочетаниях расчетных нагрузок. Расчет тканей ведется в двух направлениях.

Расчет на устойчивость необходим при проектировании элементов ПСК, которые могут потерять несущую способность раньше разрыва оболочек.

Расчет по прогибам заключается в определении максимального прогиба от нормативных нагрузок, который должен быть меньше предельного. Допустимые прогибы ПСК пока не нормированы и применяются по условиям эксплуатации. Учитывая, что деформации ПСК не являются признаком их разрушения, значения их могут быть приняты значительно большими, чем в обычных конструкциях, лишь бы деформации не мешали нормальной эксплуатации перекрываемого помещения.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Пневматические конструкции рассчитываются на неблагоприятные сочетания от основных нагрузок (снег, ветер) и давления воздуха.

Расчет по прочности, обязательный для всех типов конструкций, исходит из требования, чтобы в расчетных сечениях оболочки радиусом r максимальные расчетные напряжения меридиональные — σ1, и кольцевые — σ2 не превышали

расчетных сопротивлений материала вдоль основы Ro и поперек Ry —

σmax≤Ro (или Ry).

Расчетом на общую устойчивость проверяется отсутствие в сечениях оболочки напряжений, равных нулю — σр>0.

для сферических оболочек

для цилиндрических оболочек

Давление воздуха р=0,8g, но не менее 0,4 кН/м2. Скоростной напор ветра g и коэффициент k, а также расчетная снеговая нагрузка рс определяются по

нормативным документам. Коэффициент безопасности n=1,3.