ВОЗДУХОНЕСОМЫЕ ПНЕВМОКАРКАСНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

История пневматических сооружений начинается с «аэробалки» - изобретение инженера И. А. Сумовского, который представил свою работу Министерству путей сообщения в 1893 году. В этом же году 26 декабря инженер Сумовский получил патент на свое изобретение, зарегистрированный в США (рис. 1) [1].

Рисунок 1. Изобретение И. А. Сумовского – «аэробалка» (американский патент № 511472)

С момента изобретения «аэробалки» изобретателем Сумовским прошло более 100 лет, но развитие пневматических элементов различной функциональности все это время не стояло на месте, а развивалось большими темпами. Изобретение Ивана Алексеевича дало понимание того, что заключенный в герметичную оболочку газ способен обеспечивать повышенные эксплуатационные и физико-механические характеристики, такие как прочность, жесткость, энергоэффективность и т.д., при относительно небольшом весе.

Так, например, в архитектурном деле на сегодняшний день существует огромное множество конструкций, использующих воздух в качестве основного конструкционного материала. К конструкциям такого типа относят модульные пневмокаркасные сооружения (МПКС), состоящие из замкнутых герметичных воздухонаполненных (внутреннее давление в баллонах находится в пределах от 30 до 100 кН/м²) баллонов арочной формы [1, с. 57]. На рисунке 2 представлена схема строения пневмокаркасного сооружения.

Рисунок 2. Модульное пневмокаркасное сооружение

Соединение модулей между собой производится при помощи специальных карабинов (рис. 3). На случай если несколько пневмобаллонов были повреждены таким образом, что утратили свою несущую способность, то эксплуатационные свойства всего сооружения не ухудшаются в виду того, что каждый модуль взаимозаменяем.

Каркас и оболочку выполняют из технических тканей с покрытием из поливинилхлорида, обладающего высокими техническими и физико-механическими показателями, пригодными для эксплуатации данных сооружений, как в жарких, так и в регионах крайнего севера, где температура крайне редко поднимается выше нулевой отметки.

Рисунок 3. Узлы крепления модулей пневмокаркасного сооружения

Установка МПКС осуществляется различными способами в зависимости от основания. Например, при монтаже на грунт применяются винтовые сваи, на бетонную плиту – анкера и др. Разнообразие применяемых способов монтажа МПКС доказывает в очередной раз универсальность данного типа сооружений по отношению к аналогам.

Сфера применения воздухонесомых конструкций довольно широка, их использование позволит заменить многие традиционные и трудозатратные сооружения. Модульные пневматические сооружения идеально подойдут для решения торговых и выставочных павильонов, спортивных крытых стадионов, технических ангаров, гаражей и т.п. (рис.4).

К основным преимуществам пневмокаркасных сооружений можно отнести [1, с. 78-84]:

• повышенные энергоэффективные характеристики (коэффициент термического сопротивления составляет 3,5 Вт/м*К);
• высокая светопроницаемость достигается благодаря применяемым светопропускающим материалам, что в свою очередь, ведет к уменьшению электропотребления на освещение;
• сравнительная дешевизна;
• широкий температурный диапазон эксплуатации (-70/+60 ^оС);
• высокие прочностые характеристики данного типа сооружений позволяют противостоять ветровым нагрузкам до 35-40 м/с и выдерживать снеговые нагрузки до 120-130 кг/м².

Рисунок 4. Применение пневмокаркасных сооружений

Однако у модульных пневмокаркасных воздухонесомых сооружений есть несколько существенных недостатков [1, с. 85-89]:

• сравнительно низкая долговечность;
• не высокая огнестойкость;
• теплотехническая неоднородность в виду имеющихся зазоров между пневмобаллонами;
• создание высокой герметичности пневмомодулей;
• постоянная необходимость в поддержании избыточного давления внутри пневмоформ.

Таким образом, применение модульных воздухонесомых пневмокаркасных сооружений целесообразно для строительства как постоянных, так и временных зданий, транспортных и гидротехнических сооружений, временных вспомогательных устройств для производства строительных работ.

Список литературы:

1. Отто Ф., Тростель Р. Пневматические строительные конструкции. Конструирование и расчет сооружений из тросов, сеток и мембран. М.: Издательство литературы по строительству, 1967. –– 320 с.
2. Пат. 511472 США, E04H 15/20. Tubular structure filled with gaseous fluid / J.A.Sumovski (Россия), 26.12.1893. Заяв. 17.10.1892.