26. Пневматические оболочки. Материалы, их силовая основа и покрытие, физико-механические характеристики.

Мягкие оболочки – пространственные конструкции из материалов, отличающихся высокой прочностью при растяжении, но утоненных до такой степени, что они не воспринимают другие деформации (пластмассы, стекло, металлы в виде пленок или волокон). Воспринимают нагрузки при условии их предварительного натяжения:

- пневматический способ;

- механический способ;

- гидростатический.

Форма мягкой оболочки зависит от действующей на нее нагрузки. Изменения формы следуют из деформаций материала и перемещений кинематического характера.

По способам предварительного напряжения различают:

1. Пневматические;

2. Тентовые.

1) Пневматические:

- воздухоопорные конструкции – пространственный объект, в котором объединены стеновая и кровельная части. После закрепления контура оболочки и наполнения ее воздухом конструкция приходит в эксплуатационное состояние, которое поддерживается центробежными или осевыми вентиляторами. Непрерывная подача при контроле уровня давления исключает требование высокой герметизации. Пространство под избыточным давлением.

- воздухонесомые конструкции – конструктивные элементы стержневые. Давление воздуха создается компрессорами при разовом или редком периодическом заполнении, что требует высокой герметичности. Пространство под атмосферным давлением.

- пневмолинзы (пневмоподушки) – по характеру статической работы – воздухоопорная конструкция, по назначению – конструктивный элемент.

- комбинируемые конструкции.

- трансформируемые конструкции.

Наиболее употребительными материалами являются ткани с покрытиями и армированные пленки.

Основные требования:

- прочность при растяжении;

- водо- и воздухонепроницаемость;

- долговечность;

- стойкость к воздействию среды и механическим повреждениям;

- огнестойкость;

- свето- и радиопроницаемость;

- массовость производства;

- окрашиваемость;

- удобство стыковки полотнищ.

Ткани с покрытием состоят из силовой основы и полимерного покрытия. Силовая основа – чаще ткани из синтетических волокон, покрытие – ПВХ, тефлон.

При расчете конструкций учитывают изменение физико-механических свойств материала в результате старения, ползучести и усталости.

27. Воздухоопорные здания и сооружения, их достоинства и недостатки, архитектурные формы и физические законы, их регламентирующие.

Достоинства:

- чрезвычайно малый расход материалов;

- возможность перекрытия больших про­летов;

- полное заводское изготовление;

- быстрота монтажа;

- сравнительно низкая стоимость;

- транспортабельность;

- невозможность обруше­ния;

- светопроницаемость в заданной степени.

Недостатки:

- необходимость поддержания постоянного давления воздуха;

- трудности создания требуе­мого микроклимата;

- недолговечность.

Основные конструктивные элементы: оболочка, опорные устройства, воздухоподающая установка

три состояния:

- начальное или раскройное – давление несколько превышает атмосферное чтобы расправить складки;

- исходное – давление на эксплуатационном уровне;

- конечное – к полностью надутой оболочке приложены внешние нагрузки.

Исходная форма образуется в результате деформаций материала в общем случае анизотропного с нелинейными упругими характеристиками.

1. Геометрические формы воздухоопорных оболочек могут быть:

- простыми (поверхности вращения);

- составными (участки простых оболочек);

- сложными – не имеющими математического выражения.

2. Усиленные канатами или сетями:

- однопролетные;

- многопролетные.

Форма оболочки, найденная с помощью уравнения мыльной пленки, является первым приближением, которое может быть скорректировано с учетом ряда специфических требований. Она не всегда является оптимальным решением, как по функциональному признаку, так и по технологическому. Однако форма мыльной пленки отражая соответствие нагрузке действующей только в данный момент все же служит хорошей моделью воздухоопорной оболочки.