Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Перспективы развития пневматических сооружений

Пневматические конструкции быстро проникают во все области деятельности человека не только на земле, на воде и в воздухе, но и под землей, под водой и в космосе. Мало того, сейчас родилось так называемое третье поколение пневматических конструкций — управляемых, контролируемых, движущихся. Появляются проекты, и не только проекты — действующие модели — движителей нового типа, пневматических; мягкие оболочки, меняющие свою форму при изменении давления подаваемого в их отсеки воздуха, начинают плавать, ползать подобно рыбам или пресмыкающимся, и выполнять работы, заданные волей оператора или программой.
Перспективы развития пневматических строительных конструкций основываются на двух главных чертах, присущих оболочкам воздухоопорного типа: возможности перекрытия больших пролетов и изоляции от окружающей среды. Размеры воздухоопорных зданий были ограничены прочностью материалов оболочек лишь до тех пор, пока не (появились конструкции, усиленные канатами и сетями. Основные усилия, которые воспринимали ткани или пленки, оказалось возможным передать тросовой системе, несущая способность которой практически неограниченна. Результаты не замедлили сказаться. График рис. 2.9 показывает непрерывный рост пролетов пневматических сооружений, усиленных стальными тросами, на фоне стабилизировавшихся размеров оболочек без усиления, достигших, очевидно, своего экономически рационального предела 50—70 м (нижний предел относится к сооружениям на прямоугольном, а верхний — на круглом плане). Пролет 168 м оболочек, усиленных канатами, на сегодня рекордный, но далеко не предельный. Разработано много проектов оболочек с гораздо большими пролетами. Выполнены расчеты, сделаны аэродинамические продувки, изготовлены и испытаны макеты. Наиболее грандиозным и в то же время солидно обоснованным выглядит проект оболочки над городом в Арктике, выполненный интернациональной бригадой под руководством проф. Ф. Oттo, ФРГ. Город на 20 тыс. жителей (градостроительная часть проекта — арх. К. Танге, Япония, статические расчеты — лондонское бюро «Ове Аруп») располагается под светопроницаемым куполом диаметром 2 км и высотой 240 м. Силовой основой оболочки служат канаты диаметром 270 мм из полиэфирного волокна с гарантированным сроком службы 100 лет. Двухслойная оболочка поддерживается избыточным давлением воздуха только 250 Па. Авторы проекта уверены, что технически он может быть осуществлен не позднее чем через 10 лет.
Говоря о предельных пролетах, приходится различать две стороны этой задачи — техническую возможность и экономическую целесообразность. Некоторые исследователи считают, что техника позволяет довести пролет воздухоопорных оболочек до 40 км. Есть ли смысл перекрывать единым пролетом столь большой объект как, например, город или агропромышленный комплекс, избегая устройства промежуточных опор? Вероятно, в таких случаях редко расположенные оттяжки не будут существенной помехой даже для города, где и без того много столбов и мачт. И если это так, то, используя редко расположенные оттяжки, можно перекрывать оболочками безграничные площади.
Пневматические оболочки, по природе своей воздухонепроницаемые, изолируют перекрываемое пространство от окружающей атмосферы. Пока размеры оболочек соизмеримы, а функции сопоставимы с размерами и функциями соседних капитальных зданий, пневматические сооружения часто выглядят неполноценным заменителем последних. Ho когда оболочки становятся столь большими, что под ними можно расположить целый город, то они приобретают новое качество. Город становится защищенным от атмосферных воздействий — ветра, осадков, от излишней инсоляции, от резких колебаний температуры и ее коварных переходов через нуль. Полное исключение одних и смягчение других факторов позволяют существенно облегчить и удешевить ограждающие и несущие конструкции зданий.
Воздух под куполом можно подогревать, обеспыливать и увлажнять. Отопление города может стать более экономичным, поскольку суммарная теплоотдающая поверхность всех городских отапливаемых зданий превышает площадь теплоотдачи купола в 50 раз. Общие потери тепла, по данным Р. Б. Фуллера, сокращаются в 10 раз. Дождевые и талые воды, отводимые внутренними водостоками, можно рационально использовать, облегчая решение назревающей проблемы нехватки пресной воды. Исключаются нужда в ливневой канализации и расходы на очистку улиц от снега. А они не так уж малы. Например, из городского хозяйства Москвы каждую зиму отвлекается около полутора тысяч автомобилей на снегоуборку. Только транспортные расходы достигают 5—6 млн. руб. в год. Подсчитано, что десятилетние расходы на очистку от снега района Манхаттан в Нью-Йорке (рис. 2.42) окупили бы стоимость стального геодезического купола над этим районом, хотя стальной купол значительно дороже пневматического.
Перспективы развития пневматических сооружений
Перспективы развития пневматических сооружений

Попытка реализации этих соображений уже предпринята. Группа многоэтажных административных зданий в Денвере, США, покрывается единой воздухоопорной оболочкой размерами 305х122х11 м, опертой на земляной вал высотой 8,5 м. Разработан проект трехслойной оболочки с регулируемой инсоляцией (см. рис. 2.21). Это позволит сократить расходы на отопление зданий в зимнее время с 630 до 500 МДж на 1 м2 в год, а также на защиту от избыточной солнечной радиации летом.
Изучение теплотехнических аспектов проблемы оболочек над городами приводит к интересной аналогии. Если жаровня в гондоле монгольфьера, подогревая воздух в бумажном шаре, придавала ему нужную подъемную силу, то не будет ли воздух, подогреваемый всеми домами города, обладать подъемной силой, достаточной для того, чтобы поддержать оболочку, их покрывающую? He суть ли наши города — гигантские жаровни, где каждый дом — уголек, подогревающий окружающий воздух? Может быть, покрывая весь город пленкой, можно будет обойтись без воздухонагнетающих устройств? Может быть, станет возможным надолго открывать въезды под оболочку, не заботясь о шлюзовании?
Приближенную оценку повышения давления, вызванного разностью температур t2 и t1 воздуха под оболочкой, можно сделать по формуле изохорического процесса
Δр = р0 (t2 - t1)/273,

где р0 — атмосферное давление при 0°С.
Судить о повышении температуры воздуха, окружающего город зимой, позволяет справка Гидрометцентра России, свидетельстующая о том, что зимняя температура в центре Москвы в среднем на 3,5° выше, чем в пригороде.
Это объясняется большим количеством тепла, выделяемого главным образом отапливаемыми домами.
Принимая t2-t1 = 3,5°С, а р0 = 101,325 кПа, найдем:
Δр = 101,325*3,5/273 и 1,3 кПа.

В этом расчете не учтены некоторые факторы, влияющие на Δp как отрицательно (негерметично замкнутый объем), так и положительно (восходящие потоки теплого воздуха). Однако он позволяет предполагать, что тепло, выделяемое городскими домами зимой, может быть достаточным для поддержания над ними воздухоопорной оболочки.
Перспективы развития пневматических сооружений

Сейчас под пневматическими оболочками строят сравнительно небольшие здания, выполняют отдельные виды строительных работ: сварочные, кровельные, бетонные. Однако недалек тот день, когда сможет быть покрыта вся строительная площадка (рис. 2.44) и производство строительно-монтажных работ не будет зависеть ни от времени года, ни от погоды, ни от распутицы. То же можно сказать и об открытых разработках полезных ископаемых, весь район которых может быть закрыт единой оболочкой.
He менее захватывающие перспективы открывает возможность перекрытия крупных агропромышленных угодий. Использование парникового эффекта, управление влаготермическим режимом под оболочкой средствами регулирования инсоляции и испарения влаги, насыщение атмосферы под оболочкой CO2 — все это сократит вегетационный период растений и в конечном счете позволит собирать несколько урожаев в год. Развивать агропромышленные комплексы на бесплодных прибрежных песках южных морей (например Каспия) поможет такое свойство оболочки, как конденсирование на внутренней поверхности влаги, испаряющейся из подведенной морской воды.
Перспективы развития пневматических сооружений

Цивилизация постепенно расширяет объемы кондиционируемого воздуха, окружающего человека. Сначала границами зоны искусственного микроклимата была одежда, затем примитивные жилища (шалаши, хижины, чумы, вигвамы, юрты, иглу и т. п.). Сейчас это стены и кровли зданий. Наступает эра микроклимата над городами, и ее провозвестниками выступают пневматические купола. Точно так же, как дома освободили человека от ношения шуб и непромокаемых плащей в комнатах, оболочки над городами освободят здания от непромерзающих стен и непротекаемых кровель.
В более отдаленном будущем средствами, нам пока еще неведомыми, вероятно, будут созданы зоны искусственного климата над целыми областями (если не странами). Тогда отпадет нужда и в оболочках, которые сейчас грозят сделать ненужными дома в их современном виде.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: