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
Пневматически напряженные оболочки можно использовать в соединении с другими конструктивными элементами в виде сжатых стоек, тросов, мембран и т. д. Так, например, на рис. 19.1 дан продольный разрез сжатого элемента, который состоит из проходящего посередине жесткого стержня и наружной пневматической оболочки веретенообразной формы. Если бы пневматическая оболочка была соединена с центральным стержнем только по концам, то при создании в ней избыточного давления в стержне возникли бы большие сжимающие усилия, что может привести к потере устойчивости. Такой способ нагружения может применяться при испытаниях стержней на продольный изгиб. Устойчивость центрального стержня может быть существенно повышена, если пневматическую оболочку разделить поперечными (рис. 19.2) или продольными (рис. 19.3) диафрагмами. Внутренняя полость может быть заполнена также пеной (пенопластом) (рис. 19.4). Пена, оказывая давление на мембрану, повышает ее несущую способность.
Повышение устойчивости конструкции, показанной на рис. 19.2, с помощью горизонтальных диафрагм показано на поперечном сечении (рис. 19.5). Поперечное сечение усиления веретенообразного пневматического элемента полукруглыми деревянными стержнями, располагающимися снаружи по периметру, показано на рис. 19.6; внешний вид элемента такой конструкции — на рис. 19.11. На рис. 19.7 представлен внешний вид этой же конструкции, которая в ненадутом состоянии компактно укладывается и легко транспортируется, а при надувании приобретает жесткость. По такому принципу можно создавать весьма легкие сжатые элементы. Представляет интерес дальнейшее развитие идеи сборных конструкций (1953 г.) — воздушный рукав с двух сторон оформляется плоскими усиливающими канатами из упругого прочного материала типа пластмасс, металла или клееной фанеры (рис. 19.8); после надувания образуется жесткая труба (рис. 19.9). Продольное сечение такого элемента представлено на рис. 19.12. Путем соответствующего складывания поверхности могут изготовляться не только призматические, но и веретенообразной формы (рис. 19.10).
Внутреннее давление обеспечивает высокую устойчивость этих гибких оболочек на продольный изгиб.
Комбинированные конструкции

Рис. 19.14 поясняет схему раскрепления пневматически напряженного стержня с помощью вертикальных плоских мембран. Мембраны мож-
но заменять тросовыми сетками. На рис. 19.13 показано усиление подушкообразной пневматической конструкции сжатыми стержнями и затяжкой, так что образуется жесткая шпренгельная балка. Способ увеличения жесткости шестиугольного надувного кольца иллюстрируется рис. 19.15. На рис. 19.18 показывается способ увеличения жесткости сжатого стержня с помощью тросовой сетки, которая обтягивает располагающийся внутри надувной баллон. На рис. 19.19 кольцевые надувные трубы переменного диаметра опоясывают центральный сжатый стержень так, что внешняя мембрана или тросовая сетка оказывается напряженной, что приводит к увеличению жесткости сжатого стержня. Подобная же конструкция изображена на рис. 19.21, причем сжимаемый стержень сам является пневматически напряженной оболочкой. На рис. 19.20 показана жесткая балка таврового сечения, состоящая из «сэндвичей». Пневматическая, быстровозводимая мачта, используемая для установки антенны или как наблюдательная вышка, состоит из нескольких камер (рис. 19.22). Башня на рис. 19.16 (фотография модели) сама встает в проектное положение, если перед этим закрепить тросовые растяжки и накачать по очереди камеры, начиная с нижней.
Комбинированные конструкции

Пневматический рукав с боковыми отростками (рис. 19.23) обтягивается дополнительно тросами и образует арку или элемент цилиндрического свода. Поперечный разрез призматической оболочки дается на рис. 19.24; оболочка состоит из подушкообразных пневматически напряженных сэндвичей. С помощью опирающихся на сэндвичи небольших сжатых жестких стержней конструкция обтягивается тросовыми сетками. На рис. 19.25 показан шпренгельный сэндвич; поперечный разрез сооружения с покрытием в виде пневматически напряженной плиты типа сэндвич, подвешиваемым на тросах к стойкам, дается на рис. 19.26; надувной шпренгельный настил под нагрузкой показан на рис. 19.17.
Насколько большое распространение получат пневматические плиты типа сэндвич, в настоящее время предсказать еще нельзя. Они весьма сложны; экономичны они только при массовом производстве.
Защитное укрытие из шпренгельных пневматических матов для авиационных ремонтных мастерских было разработано в США в 1956 г. (рис. 19.31).
Конструкция тела человека или животного представляет собой каркас из элементов, работающих на изгиб и сжатие, обтянутый сухожилиями и пленками, работающими на растяжение и образующими в результате систему, хорошо воспринимающую сжимающие нагрузки. Длина растянутых элементов изменяется при сокращении мускулов и обеспечивает подвижность системы. Мускул представляет собой пучок волокон, заключенный в пленку, плотно обнимающую их. Отдельные пленки мускульной ткани испытывают давление крови, подобно любой замкнутой оболочке, подверженной давлению газа или жидкости. Поэтому неудивительно, что все части живого тела имеют форму, удовлетворяющую закону формообразования пневматических оболочек, так что очевидное совпадение форм пневматических конструкций с формами живой природы не случайно, а конструктивно обусловлено (рис. 19.27). На рис. 19.28 показана структура отдельного мускула, на рис. 19.30 — картина конструктивного взаимодействия мускулов и сухожилий и на рис. 19.29 — конструкция ноги человека, состоящая из кости, укрывающих ее мускулов и сухожилий.
Комбинированные конструкции

Несмотря на большие успехи медицины и постепенно укрепляющиеся связи между областью «технических конструкций» и «живых конструкций», пока еще нельзя сказать, что универсальные конструкции тел животных и человека окончательно изучены. Наши знания в области каркасных конструкций с растянутыми связями и в области пневматически напряженных оболочек еще слишком малы для того, чтобы мы могли ясно представить себе сложную и тонкую структуру конструкций живых организмов. Красота форм, создаваемых живой природой, проявляющаяся в глубокой внутренней взаимосвязи всех частей, всегда будет повергать нас в изумление и едва ли когда-нибудь будет постигнута до конца.
Ниже мы рассмотрим комбинированные конструкции из пневматических оболочек, работающих совместно с предварительно напряженными, но не пневматически напряженными, мембранами. Можно создать такие формы, в которых как пневматически напряженная оболочка, так и механически напрягаемая мембрана образуют минимальные поверхности. Примером служит фотография мыльного пузыря, растягиваемого 12 плоскими мыльными пленками, опирающимися на рамку в форме куба (рис. 19.37), и тот же пузырь, раздутый до больших размеров (рис. 19.38). Образуется система, в которой по прямой линии пересекаются только три пленки, образующие между собой в сечении, нормальном к линии пересечения, углы 120°. Мембрану из мыльной пленки, натянутую на кольцо, удалось подпереть изнутри другим мыльным пузырем, так что образовалась мыльная пленка с выпуклостью в середине (рис. 19.35).
Комбинированные конструкции

Мыльная пленка, натянутая на кольцо, под давлением мыльного пузыря сильно деформировалась и приобрела двоякую кривизну. Оказалось возможным также мыльную пленку, натянутую на этом же кольце, подпереть в двух точках с помощью небольших мыльных пузырей, как это видно из рис. 19.36. В этом случае оба мыльных пузыря проникают сквозь натянутую пленку и сильно искривляют ее. Образуется весьма интересная в конструктивном отношении форма большой жесткости. На поперечном сечении (рис. 19.32) и на эскизе (рис. 19.33) показана пневматически напряженная оболочка, имеющая по краям мембранные открылки, не являющиеся собственно пневматически напряженными. Эти открылки растягивают оболочку в стороны и уменьшают ее высоту. Аналогичный эффект может быть достигнут с помощью тросовой сетки. На рис. 19.34 слева показан внешний вид конструкций, а справа — сечение через тросовую сетку и оболочку. Оболочка — герметично замкнутая и в отличие от тросовой сетки не крепится к основанию. Закрепление пневматически напряженной сферической оболочки мембраной, которая одновременно обеспечивает защиту от инсоляции и образует навесы над входами, показано на фотографиях моделей (рис. 19.39 и 19.40). На эскизе (рис. 19.46) приводится конструкция, подобная рассматривавшейся в опыте с мыльными пузырями (рис. 19.35). Внутренняя предварительно напряженная оболочка служит опорой для напрягаемой мембраны. Такая конструкция представляет интерес, когда внутренняя оболочка нуждается в специальной защите, а внешняя мембрана образует навесы над входами, например, для того чтобы уменьшить боковую инсоляцию. Это решение может быть использовано для закрепления и защиты резервуаров для жидкостей и газгольдеров высокого давления.
В проекте космического сооружения внутренний объем защищен трехслойной оболочкой, что обеспечивает безопасность находящихся внутри людей (рис. 19.47). На разрезе дается принципиальная схема конструкции в виде предварительно напряженной мембраны двоякой кривизны, опирающейся в центре на пневматически напряженную оболочку эллиптической формы. Фотографии моделей аналогичных конструкций приводятся на рис. 19.41 и 19.45.
Особенного внимания заслуживает комбинация пневматических напряженных кольцевых труб с мембраной. На надувные трубы в форме арок может опираться мембрана или тросовая сетка, причем сжимающие усилия в конструкции воспринимаются надувными арками.
Комбинированные конструкции

Мембраны и тросовые сетки можно опирать не только на вертикальные арки, но и на наклонные или перекрещивающиеся. Возможны самые разнообразные комбинации из надувных арок, соединенных с мембранами.
Одной из английских фирм была создана конструкция, представляющая собой каркас из надувных арок, обтягиваемый мембраной (рис. 19.42). В спасательном плоте, показанном на рис. 19.43, мембрана днища напрягается с помощью большого плавучего кольца. Маленький защитный купол над плотом также поддерживается пневматически напряженной трубчатой конструкцией, состоящей из верхнего кольца и четырех боковых полуарочек. На эскизе (рис. 19.50) показана конструкция из расставленных с некоторым шагом арок, несущих седловидную мембрану. Продольный разрез конструкции дается на рис. 19.51.
Комбинированные конструкции

Мембране покрытия может быть придана такая форма, что при натяжении ее на арки складок не образуется. Возможно также крестообразное расположение арок (рис. 19.48), как, например, в гараже конструкции фирмы «Штромейер» (рис. 19.44) или в палатке конструкции той же фирмы (рис. 19.49). Конструктивные комбинации пневматически напряженных элементов с предварительно напряженными тросовыми сетками или мембранами возможны не только при использовании в качестве поддерживающей конструкции баллонов в форме тела вращения или пневматических арок. Жесткие несущие рамы образуются также из прямолинейных цилиндрических оболочек, напрягаемых пневматически. Несущие конструкции можно выполнять также в виде стен, которые могут нести не только предварительно напряженную тросовую или мембранную конструкцию, но и свободно висящую, ненапряженную.
Похожие новости