Главная|Контакты
ПОСЛЕДНИЕ ЗАПИСИ
Памятники культуры могут разрешить передавать между учебными заведениями

Памятники культуры могут разрешить передавать между учебными заведениями

Учебные заведения, находящиеся в признанных культурным наследием зданиях, возможно смогут...

06.09.16  В Королеве в октябре будет открыта пешеходная зона в технологическом стиле

31.08.16  Корпорация Технониколь открыла новый завод по производству минваты в Хабаровске

31.08.16  Отреставрированный корпус РЭУ им. Плеханова открыт

29.08.16  На строительство нового терминала аэропорта на Камчатке претендуют 4 инвестора

29.08.16  ЦАГИ включен в список объектов культурного наследия

28.08.16  На Северном Кавказе к 2017 году будет введен в экусплуатацию индустриальный комплекс

26.08.16  Жилой комплекс со спортивной инфраструктурой будет построен в Казани

26.08.16  В усадьбе "Константиново" откроется детский хоспис

25.08.16  Перинатальный центр на северо-западе Москвы в скоро времени будет построен

24.08.16  В ходе реставрации метро "Сокол" будут восстановлены исторические элементы

ТОП СТАТЕЙ
Опубликовано : 08.02.15 | Категория: Пневматические строительные конструкции
К пневматическим относятся такие конструкции, проектная форма которых и стабилизация под нагрузками реализуются благодаря разнице давлений. Эта разница обеспечивается с помощью газа, жидкости, вспененных материалов или сыпучих тел. В данном случае мы имеем дело с конструктивными формами, которые являются растянуто напряженными, подобно мембранам или сеткам. В качестве прототипа может служить широко известный воздушный шар: тонкая оболочка стабилизируется давлением газа и поэтому становится способной воспринимать не только это давление, но и другие нагрузки.
Растянуто напряженные пневматические конструкции легко могут быть изготовлены из гибких высокопрочных материалов типа пленок или тканей. Такие конструкции благодаря их малому весу имеют значительные преимущества перед конструкциями, которые под пневматической нагрузкой испытывают сжимающие или изгибающие напряжения.
Растянуто напряженные пневматические конструкции относятся к большой группе висячих и предварительно напряженных конструкций. Однако они существенно отличаются и от тяжелых висячих конструкций (как, например, висячие мосты), и от легких предварительно напряженных мембран или сеток, хотя между обеими группами существует связь и между ними трудно провести четкую границу.
Избыточное давление вызывает в пневматических конструкциях предварительное напряжение, когда система, не нагруженная собственным весом и внешними нагрузками, все же является напряженной (как это бывает в случае герметических емкостей, находящихся под давлением). В открытых емкостях оболочка может напрягаться и ее форма — стабилизироваться, например, благодаря весу заполняющей ее жидкости. При отсутствии внешней нагрузки и нагрузки от собственного веса в такой оболочке нет напряжений, поэтому система не является предварительно напряженной.
Существенный признак растянуто напряженных пневматических конструкций — оболочка в форме резервуара. Такие оболочки могут выполняться различными способами. Так, например, жидкость может приобретать форму благодаря силам поверхностного натяжения или пленкообразующим свойствам (мыльные пузыри, пластмассы).
Очень упругие пленки, например резиновые, могут раздуваться внутренним давлением и после его снятия возвращаться в первоначальное положение (детский воздушный шар).
При применении высокопластичных материалов пневматическая нагрузка может вызвать остаточные деформации, как это бывает, например, у большинства пластмассовых пленок.
Наиболее интересны для использования малодеформируемые материалы типа прорезиненных тяжелых тканей, проволочных сеток, тонколистового металла, при применении которых форма конструкции может быть заранее задана.
Деформации пневматической оболочки под нагрузкой сильно зависят от упругих свойств применяемого материала. Так, например, деформации резинового баллона больше, чем у баллона, выполненного из стеклоткани, при прочих равных условиях.
Жесткость конструкции растет при увеличении модуля упругости. В то время как прочие растянутые конструкции используются преимущественно для решения строительных задач, пневматические конструкции пригодны для самых различных областей техники. Формы пневматических конструкций могут быть приспособлены для самых различных напряженных состояний. Вот почему в этой книге рассмотрение конструктивных форм и напряженного состояния предшествует определению области применения.
Конструкции типа пневматических широко распространены в растительном и, в особенности, животном мире, как один из основных конструктивных принципов в природе. Мы видим их в построении плодов, пузырьков воздуха или кровеносных сосудов, а также кожи живого существа, напрягаемой мускульной тканью и давлением крови, в соединении с работой скелета, способного воспринимать сжимающие и изгибающие усилия. Тело животного или человека обладает существенными признаками легкой конструкции: благодаря предварительному напряжению растяжения в легко напряженных кожных и мускульных тканях волокнами воспринимаются распределенные нагрузки, в то время как усилия сжатия и изгиба максимально концентрируются. Нет такой формы пневматической конструкции, которая не напоминала бы форм живых организмов. Пневматические конструкции в наибольшей степени отвечают современным представлениям, в которых в противовес господствовавшим ранее в технике абстрактным математическим концепциям подчеркиваются важность и значение использования конструктивных принципов органического мира.
Корабельный парус, пожалуй, самая древняя пневматическая конструкция, известная человеку. Примечательно, что конструкция паруса трудно поддается теоретическому исследованию. Разница давлений воздуха, обусловленная аэродинамическими причинами, напрягает первоначально обвисшую мембрану и придает ей такую форму, которая в конструктивном и аэродинамическом отношении должна отвечать различным напряженным состояниям, возникающим при изменении направления ветрового потока. В течение веков опытным путем форма паруса была доведена до совершенства. На основании новейших исследований напряженных мембран в этой области также открываются новые перспективы. Однако эпоха парусных судов уже прошла. Насколько парус сохранит свое значение в дальнейшем, покажет будущее. Возможно, он получит другое применение, например в ветровых силовых установках и т. д. Наряду с парусом давно известны водяные рукава и разнообразные емкости для жидкости. Имеет свою предысторию и герметичный объем. Примером первого эмпирического проникновения в сущность вопроса служит установление того факта, что разница в объемном весе холодного и теплого воздуха способна стабилизировать форму оболочки баллона (Монгольфьер в 1783 г.).
Детский мяч, автомобильный баллон, дирижабль, парашют, надувная лодка, надувная подушка, надувная и набивная мебель, емкости высокого давления, емкости для воды — все это, ставшее продукцией крупной индустрии, иллюстрирует принцип предварительного напряжения мягких оболочек.
Нет другой такой области конструкций, где переплелось бы так много технических направлений, и уже сейчас кажется почти невозможным охватить единым взглядом историю развития пневматических конструкций. Например, при конструировании автомобильных баллонов или надувных лодок часто возникают задачи, сходные с возникающими при проектировании надувных строительных конструкций. К сожалению, над решением этих задач работают инженеры различных специальностей, почти не имеющие точек соприкосновения. В области строительства, по-видимому, первым, кто выдвинул идею применения надувных сферических оболочек для большепролетных сооружений, был английский инженер Ф. В. Ланчестер. В его патенте 1917 г. мы находим основные конструктивные элементы пневматических зданий. При жизни Ланчестера ни один из его проектов не был осуществлен. Некоторые попытки в этой области были предприняты Г. Стивенсом. Проекты Ланчестера были реализованы в послевоенный период В. Бэрдом (США), который построил многочисленные надувные купола и которому принадлежат большие заслуги в развитии пневматических конструкций. В настоящее время надувные купола различных видов производятся многими фирмами.
Пневматические конструкции как вспомогательные строительные средства были известны уже в середине 30-х годов. Резиновый баллон использовался как опалубка, на которую набрызгом наносился бетон для получения строительных элементов в форме оболочки. Здесь необходимо отметить, в особенности, работы У. Неффа (США). Б. Фуллер (США) использовал пневматические конструкции для монтажа своих стержневых сборных куполов.
Несомненно, что эти конструкции могут быть весьма полезны к экономичны и в работе по освоению космического пространства.
На основании исследований последнего времени, лежащих в основе этой книги, в пневматических конструкциях был открыт ряд новых отраслей. Из них здесь приводятся только пневматически напряженные оболочки с внутренним водоотводом и внутренними стенами, а также новые формы резервуаров для жидкостей, излагаются новые методы строительства плотин, описываются также парусные оболочки и пневматические оболочки, ожесточаемые с помощью пластмасс.
Пневматические конструкции пригодны не только для решения привычных «старых» строительных задач; они позволили открыть совершенно новую область в строительной технике, самое существование которой обусловливается пневматическими конструкциями. В области пневматических конструкций в последние годы были крупные неудачи, когда фирмы и специалисты без достаточного изучения вопроса брались за эту новую область. Хотя пневматические конструкции выглядят внешне весьма просто, они требуют тщательной разработки. Нельзя забывать, что дело находится еще в стадии развития и что необходимо обобщить результаты многих новых работ.
При отсутствии глубоких исследований надо с особой тщательностью рассматривать теоретические предпосылки, чтобы сравнить их потом с результатами предварительных опытов.
Похожие новости