Главная
По принципу статической работы они ничем не отличаются от воздухоопорных конструкций, хотя избыточное давление в эксплуатируемом пространстве здесь отсутствует (рис. 2.23). Линзу стараются сделать как можно тоньше, экономя строительную высоту здания. Однако при этом увеличивается радиус кривизны оболочки, а следовательно, и усилия в ней самой и в жестких конструкциях, воспринимающих распор. Усиление оболочек канатами и сетями, нередко используемое для воздухоопорных зданий, полностью приемлемо и для пневмолинз (рис. 2.23, в). Уменьшение выпуклости особенно полезно для нижней оболочки, нависающей над помещением (рис. 2.23, б). Привлекает внимание другой тип пневмолинзы — двояковогнутый, создаваемый небольшим вакуумом в межоболочечном пространстве (рис. 2.23, ж). Недостаток его — затрудненный водоотвод с верхней оболочки. Компромиссным решением может оказаться трехслойное покрытие (рис. 2.23, з), где использованы и избыточное и недостаточное давление как средства обеспечения стабильности оболочек.
Так же как и обычные воздухоопорные оболочки, пневмолинзы работают в режиме непрерывной или автоматически регулируемой периодической подкачки воздуха. Последняя здесь более уместна, чем в зданиях, из-за отсутствия входных проемов и более высокой герметичности. Нагревом подаваемого в пневмолинзу воздуха можно решить задачу снегоудаления, а также регулирования температуры в помещении под оболочкой. Одноразовое наполнение межоболочечного пространства воздухом, как это делается, например, в воздухонесомых конструкциях, для пневмолинз из тканей или пленок непригодно. Дело не только в трудностях обеспечения полной герметичности, но и в заметном увеличении напряжений в оболочке при повышении температуры воздуха внутри линзы— явлении, исключаемом при непрерывном поддуве. Для металлических пневмолинз, высокопрочных и идеально герметичных, одноразовое наполнение представляется возможным.
Следует отметить еще одну особенность пневмолинзы. При падении давления воздуха в межоболочечном пространстве верхняя оболочка ложится на нижнюю, которая превращается в висячее покрытие, и аварийная обстановка существенно смягчается.
Одной из первых (если не самой первой) и во всяком случае самой большой до сегодняшнего дня пневмолинзой диаметром 44 м был перекрыт зрительный зал летнего Бостонского театра (США, 1959 г). Считалось, что провисающая поверхность потолка зрительного зала хороша в акустическом отношении. Линза «была сравнительно тонкой, всего 6 м (рис. 2.24) и крепилась в 18 точках к стальному кольцу, лежащему на 18 стойках. Интересно, что пронесшийся над Бостоном в 1970 г. ураган разрушил легкие стеновые ограждения театра, но пневмолинза осталась невредимой.
Идея наложения многоугольной линзы на круглые в плане стены зданий меньшего диаметра была реализована в покрытии выставочного павильона Американской атомной комиссии (рис. 2.25,а). Оттяжка его углов к земле подчеркивала тектонику надутой оболочки. Добиться существенного уменьшения провисания нижней линзы, используя поддерживающие канаты, однако, не удалось. Пришлось поэтому в центре зала поставить стойку.
Пневмолинзовые конструкции успешно используются для временного или постоянного перекрытия больших площадей, причем здесь эффективно используются теплоизоляционные свойства двухслойных оболочек и светопроницаемость материалов. Примером может служить перекрытие внутреннего двора Берлинского торгового центра двумя пневмолинзами 26,9х17,1 м (рис. 2.25, б). Нижняя оболочка более полога и усилена стальной сеткой 25х25 см. Подаваемый в межоболочечное пространство воздух зимой нагревается до 45° калориферами, через которые проходит 60% наружного воздуха и 40% внутреннего. Это пространство доступно для персонала, обслуживающего и моющего оболочки. Подсчитано, что стоимость пневмолинз составляет 30% стоимости светопроницаемого покрытия обычной конструкции.
В последние годы появился ряд проектов перекрытия пневматическими линзами целых торговых улиц. Один из них уже осуществлен в Марле, ФРГ. Тремя пневмолинзами толщиной 7 м перекрыт 185-мый (58,8+67,2+58,8 м) участок улицы шириной 29,4 м (рис. 2.26, 2.27). Верхняя и нижняя (более пологая) оболочки обтянуты поперечными канатами. Пневмолинзы опираются на железобетонные пилоны, установленные на перекрытиях торговых зданий. Распор, возникающий при подаче воздуха под рабочим давлением 300 Па, воспринимается стальными шпренгельными распорками, расположенными внутри пневмолинз. Шаг пилонов, шпренгелей и обтягивающих канатов 8,4 м.
Проектируя пневматические линзы, стараются уменьшить их толщину, что, естественно, вызывает повышение развивающихся в них напряжений. Это наводит на мысль о возможности использования для тонких линз металла (рис. 2.28). Вероятно, наилучшим материалом для этой цели окажется нержавеющая сталь, поскольку не потребуется заметного припуска толщины листов. Самой сложной задачей при создании стальных оболочек может оказаться устройство швов — прочных и герметичных. При малой толщине листов 0,5-1,5 мм (а только при этом стальная пневмолинза может выиграть соревнование с другими большепролетными конструкциями) сварка может не полностью удовлетворить эти требования. Предстоят исследования склеенных или комбинированных (сварка+склейка) швов.
Квадратные пневмоподушки хорошо сочетаются с крупномодульными перекрестно-стержневыми структурами. В массовом масштабе они были использованы как кровельные панели покрытия Зоны символов на ЭКСПО-70. По верхней сетке трубчатой структуры с модулем 10,8 м были натянуты 243 квадратные пневмоподушки толщиной 1,5 м. Верхние оболочки состояли из шести, а нижние из пяти слоев разноцветной полупрозрачной пленки (рис. 2.29). Рабочее давление воздуха составляло 500 Па; в предвидении ураганных ветров оно могло быть удвоено.
