СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАСС

Пневматические строительные конструкции (ПСК)

Формы применения ПСК в практике мирового строительства весь­ма разнообразны, но, как указывалось (см. главу 1), наиболее распро­страненными являются ПСК воздухоопорного типа в виде однослойных цилиндрических или сферических оболочек, применяемых в качестве временных складов, укрытий и др.

Характерен в зарубежном строительстве последних лет серийный выпуск ПСК унифицированных стандартных размеров, предназначен­ных преимущественно для складов, временных зданий различного наз­начения (мастерские, столовые), спортивных сооружений. Фирма «Крупп» (ФРГ) более 10 лет выпускает в серийном порядке оболочки стандартных размеров (от 20X10X5 м и до 36X18X9 м) в форме по­луцилиндра со сферическими торцами из нейлоновой ткани, покрытой поливинилхлоридом. Для создания естественного освещения верхняя часть оболочек выполняется из светопрозрачных пленок. Избыточное давление внутри оболочки составляет 8—30 мм вод. ст. Помимо возду­ходувного устройства небольшой мощности комплект оборудуется уста­новкой для кондиционирования воздуха. Общий вид одной из оболочек этой фирмы длиной 28 му пролетом 14 м, высотой 7 м показан на рис. 2.34.

Характерная особенность пневматических оболочек для универ­сальных складских помещений, выпускаемых серийно итальянской фир­мой «Пластико ди Сенаго» в Милане, — прямоугольное основание (рис. 2.35). Они изготовляются из нейлоновой ткани с покрытием ПХВ при избыточном поддерживаемом в оболочках давлении 5—15 мм вод. ст. Закрепление их по периметру осуществляется с помощью тру­бы, наполненной водой. Простота монтажа позволяет за 40—90 мин при­вести оболочку в проектное положение.

Примером использования ПСК в качестве временных производст­венных помещений могут служить цех фирмы «Крупп» для изготовления ПСК и вспомогательный цех одного из заводов Шотландии, где для

Рис. 2.35. Пневматическая оболочка с прямоугольным основанием, выпускаемая фир­мой «Пластико ди Сенаго» (Италия)

Быстрого расширения производства решено было применять воздухо - опорную пневматическую оболочку, примыкающую к зданию завода. Оболочка имела размеры 37X12X9 м. Давление внутри оболочки 25 мм вод. ст. Особого внимания заслуживает применение оболочек для производства строительных работ в зимнее время. В качестве примера на рис. 2.36 представлена стандартная оболочка фирмы «Крупп» с раз­мерами 60x24x12 м, внутри которой ведется строительство двухэтаж­ного жилого здания.

В качестве укрытия строительных площадок ПСК применяется в Польше. В конце 1963 г. в Варшаве была возведена цилиндрическая пе­реносная оболочка размером 84X20X10 м для проведения нулевого цикла работ в зимнее время. Материал оболочки — светопрозрачная силоновая ткань, покрытая поливинилхлоридом; внутреннее избыточное давление — в пределах от 8 до 28 мм вод. ст. В 1964 г. в Варшаве же возведена стационарная оболочка в качестве укрытия на полигоне

Сборного железобетона, которая успешно экс­плуатируется до сих пор. Благодаря подаче теплого воздуха температура внутри помеще­ния зимой достигает +10° С.

Широко применяются пневматические оболочки в сельскохозяйственном строитель­стве. Для этой цели наряду с оболочками стандартных размеров серийного производст­ва сооружаются самые разнообразные по фор­ме и размерам ПСК.

В США фирмой «Скиеддаль» построен и успешно эксплуатируется зерносклад на 6000 т зерна воздухоопорного типа с усилени­ем оболочки радиальными тросами. Диаметр здания 60 м, высота 12 м. Деревянный опор­ный барабан служит одновременно и подпор-

Ной стенкой для зерна (рис. 2.37). Этой же фирмой в 1960 г. построено еще более мощное зернохранилище.

ПСК применяются за рубежом и для спортивных сооружений. Шведская фирма «Барракуда» серийно выпускает пневматические обо­лочки И стандартных размеров (от 12,3X6,3X2,8М до 57,2x22,0x9,3М) Из армированных поливинилхлоридных пленок, именуемых баррелоном. Они предназначены для теннисных кортов, волейбольных и баскетболь­ных площадок (рис. 2.38—2.39). Светопрозрачные цилиндрические обо­лочки применяются и для плавательных бассейнов. В Буфалло (США) покрытие над плавательным бассейном было решено в форме цилиндри­ческого свода со сферическими торцами: длиной 17,7 му пролетом 7,32 м И высотой 4 м. Оболочка свода была выполнена из полихлорвиниловой пленки, армированной нейлоновой мелкоячеистой сеткой и хорошо про­пускающей ультрафиолетовые лучи (рис. 2.40).

Многообразны виды ПСК для зданий общественного характера. Одним из наиболее интересных решений считается передвижное здание выставочного павильона по использованию атомной энергии в мирных целях (фирмы «Бардаэр»). Эта конструкция утепленного типа пред­ставляет собой двойную оболочку в

Виде свода переменного сечения с - ^^К^Н

Гантелевидной в плане формой (рис. 2.41). Длина его 136 м, максималь-

Ная высота 24,4 м. Пере­крытая оболочкой пло­щадь составляет 2200 м2. Здание возводится и де­монтируется за 3—4 дня и перевозится в одном железнодорожном вагоне.

В некоторых случаях для быстрого устройства зрелищного помещения применяются стандарт­ные воздухоопорные ци­линдрические оболочки больших размеров. Так, в Эссене (ФРГ) для празднования юбилея фирмы «Крупп» была ис­пользована пневматиче­ская оболочка длиной 75 м, шириной 34,8 м, высотой 17,4 м с объемом помещения 31 ООО мг. В этом помещении со светопрозрачным потолком и стенами из нейлоновой ткани голубого цвета с покрытием ПХВ разме­щалось 2000 гостей.

В качестве примера крупного сооружения общественного назначе­ния можно привести выставочный павильон фирмы «Крупп» на ярмар­ке в Ганновере (рис. 2.42). Он имеет оригинальную схему и состоит из двух частей: воздухоопорного покрытия основной части этого помеще­ния и примыкающего к нему здания обычного типа. Они связаны между собой системой шлюзов в виде вращающихся дверей. Такие же двери устроены для входа в это воздухоопорное здание со стороны террито­рии выставки. Длина собственно воздухоопорной оболочки составляет 106 м, ширина 35 м и высота 17,5 м. Площадь здания 3300 м2, объем воз­духа 42 тыс. м3. Давление регулируется в зависимости от скорости ветра в пределах 10—40 мм вод. ст.

Пневматические конструкции нашли применение и в качестве опа­лубки многих, в том числе крупных, сооружений, например при монта­же купола площадью 23 000 м3 в штате Иллинойс [28].

В Италии фирмой «Бинииз» применяется пневматическая опалубка при сооружении железобетонных оболочек двоякой кривизны пролетом 6—10 м. Последовательность работ при этом такова. Сначала делается планировка площади, над которой предполагается возвести железобе-

Рис. 2.41. Пневматическая конструкция выставочного павильона по использованию атом­ной энергии в мирных целях (Бразилия)

Рис. 2.42. Выставочный павильон пневматической конструкции фирмы «Крушй>

В Ганновере

Тонную оболочку двоякой кривизны; за пределами контура сооружения располагается воздушный насос, от которого под грунтом проложен воз­духовод внутри контура будущей оболочки. Далее по периметру опор­ного контура оболочки натягивается эластичная пленка обычно из по - ливинилхлорида, поверх которой укладывается плетеная арматурная сетка типа кроватного матраца, что позволяет ей деформироваться, при­нимая форму, соответствующую форме оболочки. По поверхности плен­ки и уложенной на ней арматуре укладывают слой бетона необходимой толщины, а сверх него — еще одну сетчатую оболочку и пленку. Затем под нижний слой пленки подают сжатый воздух, под действием ко­торого пленка деформируется, принимая форму оболочки-мембраны (план оболочки может быть любого очертания). Верхняя пленка и спиральная арматура предотвращают сползание бетона к периметру оболочки.

После того как оболочка приняла проектную форму, создается на­пор воздуха, необходимый для фиксации этой формы. Воздух подается в течение времени, необходимого для схватывания бетона. После этого тем же воздушным насосом создается вакуум, который отсасывает ниж­нюю пленку, служившую опалубкой для этой бетонной конструкции. Основное назначение таких оболочек — одноэтажные здания дачного типа, типа коттеджей.

Особо эффективно применение ПСК при требовании радиопрозрач­ности. Из наиболее крупных сооружений этого типа должны быть отме­чены покрытия радиотелескопа астрофизической обсерватории в Бохуме и радара в Райстинге. Особенность конструкции и монтажа покрытия радиотелескопа в Бохуме та, что монтаж покрытия был осуществлен после того, как была смонтирована конструкция радиотелескопа. Это связано в первую очередь с тем, что в силу небольшой величины выход­ных устройств не было возможности подвести под готовую воздухоопор - ную конструкцию крупные монтажные механизмы, необходимые для монтажа радиотелескопа. Кроме того, монтаж металлоконструкции, свя­занный со сваркой, мог привести к нежелательному эффекту в смысле появления на внутренней поверхности воздухоопорной оболочки брызг от металла, металлической пыли, что ухудшило бы радиопрозрачность и внесло бы искажения в работу радиотелескопа.

7 А. Б. Губенко

Поэтому конструкция пара­болического зеркала радиотеле­скопа была использована в ка­честве поддерживающей конст­рукции при монтаже воздухо- опорной оболочки (рис. 2.43). Оболочка была перекинута че­рез это параболическое зеркало и радиотелескоп сначала в одном направлении, затем была растя­нута по двум взаимно перпенди­кулярным направлениям, за­креплена, и после этого было соз­дано внутреннее давление.

Как известно, между Евро­пой и США установлена прямая связь через синхронные комму­никационные спутники, которые находятся на орбите над Атлан­тическим океаном. Для прямой связи через эти два спутника имеются две приемопередающие станции: одна в США, другая в ФРГ — Райстинге. Для защиты радара фирмой «Бэрдер» (США) сооружено пневматическое ку­польное покрытие диаметром 49 м и высотой 39 м (рис. 2.44).

На заднем плане видно по­мещение с воздухоопорным по­крытием, в котором находится ан­тенна, а на переднем плане — здание, где располагается вся связано кабелями со зданием, где расположена

ОНО

Радиоаппаратура; антенна.

Хотя преимущественное применение нашли воздухоопорные конст­рукции, имеются интересные примеры применения ПСК других типов: пневмокаркасных, линзообразных, каркасно-панельных и др.

Пневмокаркасные конструкции имеют обычно небольшие пролеты и используются чаще для временного жилья, гаражей и т. п. Например, английской фирмой «Вальтер Кидде» выпускаются стандартные гара­жи длиной от 14,5 до 34,5 м с несущими элементами из пневмоарок про­летом от 4,5 до 18 м.

Применяются и комбинированные каркасно-воздухоопорные конст­рукции (рис. 2.45), которые обычно работают как пневмокаркасные конструкции, а при сильном ветре — как комбинированные.

Пример применения линзообразной пневматической конструкции над трибуной театра под открытым небом (ФРГ) показан на рис. 2.46. Она крепится к мачтам и эксплуатируется лишь на время спектакля, так как легко монтируется и демонтируется. Как показал опыт, линзо­образная конструкция выдерживает значительные ветровые нагрузки. Из других форм должно быть также отмечено покрытие над ярмаркой в Сан-Пауло (Бразилия) пролетом 38 м. Оно решено в виде надувных камер, навешенных на стальные канаты (шагом 1,25 м), прикрепленных к пилонам (рис. 2.47).

Интересным примером применения пневматических конструкций яв­ляются надувные плотины. Первая такая плотина длиной 45 и диамет­ром 2,4 м была сооружена в 1957 г. в г. Лос-Анджелес (США) и пред­назначалась для гидротехнических целей и водоснабжения. Она собира­лась из 5 секций длиной по 9 м. Пневматическая плотина снабжена

1 — надувные элементы; 2 — стальные канаты

Двумя насосами — один для нагнетания, другой для откачки воды, ко­торые приводились соответственно в сроки 25 и 10 мин.

Самая большая из установленных плотин (штат Техас) подобного типа имеет длину 66,4 м и диаметр 3,9 м. Они создают напор для по­дачи воды ирригационного канала длиной 483 км для обводнения ри­совых полей. В настоящее время проектируется пневматическая плоти­на длиной 579 м и диаметром 2,7 м.