АЛЕКСАНДР КУЛЬНЕВ, инженер
Действительно, предлагаемые строительные конструкции и материалы, а также методы возведения различных типов зданий никакого отношения к волшебству не имеют. И все же их внедрение позволяет значительно сократить сроки сооружения народнохозяйственных объектов и объектов социально-культурного назначения, удешевить строительный процесс.
Какой хозяйственник не мечтал иметь под рукой легкие, быстро устанавливаемые, недорогие укрытия, чтобы в течение дня укрыть от дождя или снега оборудование, технику, материалы? А ведь подобные конструкции существуют. Речь идет о каркасно-тентовых укрытиях. Участникам и гостям Монреальской олимпиады наверняка запомнились навесы над спортивными объектами. Для этой цели как раз и использовали простейшие КТУ. Навесы наращивались из складчатых модулей с несложным каркасом, выполненным из металлических трубок или деревянных брусков. Для крепления тента применяли дисковые анкеры.
Теперь хотелось бы остановиться на конструкции КТУ, в котором, на мой взгляд, в наибольшей степени использованы преимущества ТПУ, прежде всего — мобильность. Оно выполнено в виде сферического складчатого купола. Несущий каркас в нем образуют веерообразно расположенные арки, шарнирно закрепленные в двух опорных колодках. Между собой арки связаны двумя парами канатов, фиксирующих их в проектном положении. Подъем и опускание арок осуществляется с помощью лебедок.
При рассмотрении укрытий различных типов невольно приходишь к выводу, что их возможности далеко не изучены. Вот конкретный пример. В первоначальном проекте предусматривалось, что передвижной бетонный завод СБ-109 будет работать только в южных районах страны. Поэтому укрытие для него не предполагалось. Но со временем его стали использовать и в более холодных зонах, где в течение сравнительно большого периода времени преобладают отрицательные температуры. Естественно, потребовалось легкое, мобильное, быстро монтируемое укрытие. Оно было разработано на основе КТУ, которое полностью соответствует предъявляемым требованиям. Общая масса укрытия не превышает 6 т. Затраты труда на монтаж сооружения составляют всего 40 человеко-дней. Полезная площадь завода — 520 м².
Кто из строителей не мечтал о сказочных замках, которые по «велению и хотению» волшебника за ночь вырастают в самых невероятных местах. Будь такое на самом деле, скольких бы забот «лишились» первопроходцы неосвоенных территорий. Впрочем, «сказка ложь, да в ней намек...». И хотя автор статьи, предлагаемой читателям, явно не владеет чарами, предлагаемые им методы возведения различных сооружений впечатляют. А что касается волшебства, то оно зиждется на возможностях современных пленочных материалов и строительных конструкций, а также на оригинальных идеях инженера.
Ткане-пленочные укрытия (ТПУ), а именно о них пойдет речь, как новая разновидность строительных конструкций сформировалась сравнительно недивно. Существуют три видя ТПУ: воздухоопорные, каркасно-тентовые и пневмокаркасные. Последние еще не получили широкого распространения, и их пока рассматривать не будем.
У всех видов ТПУ высокая степень заводской готовности, мобильности, сравнительно небольшая стоимость. Трудоемкость их монтажа минимальна. И все они как нельзя лучше подходят для сооружения таких объектов, которые необходимо возвести в сжатые сроки.
Вообще, с ткане-пленочными конструкциями каждый из нас знаком давно. Вспомните те же палатки, надувные лодки и плоты. Куда более солидный возраст у шатров, которые еще в древности в считанные минуты растягивали на несущем жестком каркасе. Их современной разновидностью являются каркасно-тентовые укрытия. Только последние имеют гораздо большие размеры и их техническое оснащение соответствует сегодняшним достижениям науки и техники.
Воздухоопорные укрытия (ВУ) конструктивно так же просты. Их оболочка должна иметь герметичный опорный контур (основание), а также шлюзы для прохода людей или проезда транспортных средств. Легкое ткане-пленочное укрытие буквально лежит на ограниченном ею же объеме сжатого воздуха. Под его оболочкой обязательно поддерживается избыточное давление 20—60 кг/м2.
Все виды ткане-пленочных укрытий по праву можно отнести к предварительно напряженным конструкциям. Ведь и тент КТУ, и оболочка ВУ должны получить предварительное механическое натяжение.
Воздухоопорные укрытия в основном идут на строительство объектов соцкультбыта. Преимущественно для возведения спортивных сооружений. В последние годы таким образом построено несколько больших стадионов. Один из них показан на центральном развороте журнала. Основной конструктивный элемент сооружения — воздухоопорное укрытие с системой внутренних канатных оттяжек. По форме оно выполнено в виде трехпролетной оболочки с овальным контуром, окаймляющим трибуны для зрителей. Изнутри укрытие оборудовано пленочным экраном с теплоизолирующей воздушной прослойкой. Оболочка собирается из отдельных секций с герметичными разъемными швами. Такое проектное решение обеспечивает высокую технологичность производства конструкций и монтажа сооружения. Подобные стадионы можно использовать в любое время года. Для их отапливания зимой предусмотрена калориферная система. В качестве источников освещения используются прожекторы, а свод оболочки — как отражатель.
Легкость монтажа оболочки дает возможность воплотить самые невероятные архитектурные решения. Вот, например, проект катка на льду естественного водоема. Укрытие сезонного типа, которое применено здесь, целесообразно использовать в районах с холодным климатом. Круглое по форме, оно выполнено из двух концентрично расположенных оболочек — сферической центральной и торовой внешней. Опорный контур внешней оболочки вморожен в лед. Канатные оттяжки сходятся к основанию центральной платформы. Они пропущены через две системы блоков внизу и вверху мачты и закреплены на массивном балласте, размещенном в полости мачты.
Для противодействия оболочки мощным порывам ветра использовано оригинальное устройство автоматической защиты. Оно состоит из оттяжек, мачты с оголовками и блоками и балласта. При нормальном рабочем давлении под оболочкой суммарное усилие натяжения оттяжек на 20—30% превышает величину массы балласта. Падение давления ниже допустимого снижает усилия в оттяжках, равновесие нарушается. В результате, балласт перемещается вниз, уменьшая объем оболочки и сохраняя под ней нужное давление. Напряжение в ней остается достаточно высоким, чтобы противостоять разрушающему ветровому воздействию.
После того как удастся устранить причину падения давления, включают систему воздухообеспечения. И через один-два часа оболочка примет вновь проектное положение. Таким образом, разрушение воздухоопорному укрытию не грозит.
Еще один вариант применения ВУ — устройство бассейна над естественным водоемом. Возводить такое укрытие целесообразно там, где вода используется для охлаждения турбин и оборудования крупных энергетических объектов (ТЭЦ, ГРЭС и т. п.). По форме сооружение похоже на каток. Здесь также использована система защиты оболочки от ветра. Но принцип ее действия основан на гидростатическом эффекте. Для уравнивания усилия от внутреннего избыточного давления, действующего на оболочку, в устройстве использован водный балласт. Мягкий балластный рукав, размещенный по опорному контуру оболочки, заполнен водой под давлением. В центре бассейна установлена надувная плавающая платформа круглой формы. В центре ее смонтирована трубчатая мачта.
На дне водоема под центром укрытия размещен мощный центральный анкер, на хвостовике которого устроена система блоков. Через них пропущены канатные оттяжки, сходящиеся к центру. Они крепятся к нижнему основанию мачты, установленной на понтоне. Гидростатическое усилие, действующее на него, уравновешивается суммарным натяжением оттяжек. При заданном рабочем давлении система находится в равновесии.
Вплотную к внутренней стороне балластного рукава примыкает кольцевая надувная платформа. В пространстве между центральной и периферийной платформами установлен мягкий поддон, ограничивающий объем воды в бассейне. Для фиксации ВУ над водкой поверхностью за пределами сооружения установлены внешние анкеры с оттяжками. Со вспомогательными помещениями на берегу (душевые, раздевалки и т. п.) бассейн соединяется плавучими пневмопанельными переходами.
Поддон, размещенный между центральной и периферийной платформами, состоит из секторов. Каждый из них оснащен лебедкой. С ее помощью можно регулировать глубину сектора для любителей плавания любого возраста.
Система защиты работает следующим образом. Когда давление под оболочкой падает, ослабевает усилие натяжения оттяжек. Равновесие нарушается. При этом под действием гидростатического усилия, действующего на понтон, мачта перемещается вверх. Одновременно подтягиваются оттяжки и уменьшается объем укрытия.
Одна немаловажная деталь. В холодное время года температура воздуха под оболочкой поддерживается за счет теплоотдачи оборотной воды энергетических объектов. Таким образом, расходы на отопление сооружения будут минимальными.
Временный общественно-спортивный центр с воздухоопорным укрытием целесообразно возводить на период строительства капитальных зданий. Например, в поселках строителей, в строящихся городах. ВУ такого здания выполнено в виде тороидальной оболочки с усеченными продольными и поперечными сторонами. На прямолинейных участках опорного контура размещены многочисленные входы и остекленные участки ограждения. Размеры укрытия — 300—600 м в длину, 100—200 м в ширину, 30—40 м в высоту. Поскольку размеры оболочки довольно велики, ее необходимо подкрепить сеткой
стальных канатов, которые воспринимают основную нагрузку. Под таким укрытием можно разместить спортивные площадки, бассейн, аттракционы и т. п. Подобную конструкцию эффективнее всего использовать в районах с суровым климатом. Она надежно защищает людей от ветра и атмосферных осадков, в ней легко можно обеспечить приемлемую температуру. При строительстве подобных сооружений целесообразно применять светопроницаемые ткане-пленочные материалы. В этом случае затраты на освещение резко сократятся.
А вот проект необычного сооружения с вращающимся воздухоопорным куполом. Оно выполнено в плане круглым. Основанием служит капитальное двухэтажное здание цилиндрической формы. В его центре установлена железобетонная цилиндрическая колонна, внутри которой смонтирована металлическая труба. На верхней кромке колонны оборудована вращающаяся кольцевая платформа. По ее окружности крепится оболочка воздухоопорного купола, в верхней части которого размещена система освещения.
Между колонной и трубой установлена винтовая лестница, ведущая в помещения, устроенные на платформе. Привод механизма вращения размещен между перегородкой лестницы и стенкой колонны. Ткане-пленочный купол здесь также оснащен теплозащитным экраном и кольцевым поясом, оттяжки которого крепятся к верхней части трубы.
 |
Схема здания с вращающимся воздухоопорным
куполом. Цифрами обозначены:
1 — основание капитального типа,
2 — опорный железобетонный цилиндр,
3 — труба-лифт,
4 — вращающаяся платформа,
5 — воздухоопорный купол,
6 — световой фонарь,
7 — опорное кольцо (светильник),
8 — силовой пояс,
9 — блок автоматики.
|
Наилучшее назначение такого сооружения — ресторан, кафе. Капитальное двухэтажное здание используется под кухню, административные и вспомогательные помещения. На платформе под куполом устраивается зал ресторана, который плавно вращается вокруг колонны, обеспечивая посетителям великолепный обзор окрестностей. А на площадке вокруг колонны размещается оркестр. Сферический купол обеспечивает хорошую акустику, рассеивает свет по всему объему помещения.
Воздухоопорные укрытия, как никакие другие, подходят для устройства дирижабельного порта. Конструктивно такое сооружение аналогично катку, в котором используется лед естественного водоема. Вот только размеры его значительно больше — от 500 м до 1 км в диаметре. С учетом специфики эксплуатации порт имеет несколько шлюзовых устройств каркасно-тентового типа, ориентированных с учетом розы ветров данного района. С внутренней стороны по периметру основания укрытия установлено причальное кольцо для дирижаблей. Мачта здесь удлинена, поскольку на ней устанавливается реактивный двигатель, с помощью которого зимой оболочка очищается от снега.
На центральном развороте изображен стадион с укрытием из высокопрочного синтетического материала. В таком сооружении можно проводить спортивные соревнования и массовые мероприятия.
Слева вверху показана схема крытого бассейна с центральной плавающей платформой. Цифрами обозначены: 1 — центральная оболочка, 2 — внешняя оболочка, 3 — силовой пояс, 4 — подвижная мачта, 5 — центральная плавающая платформа, б— направляющее кольцо, 7 — центральный анкер, 8 — оттяжки, 9 — мягкий понтон, 10 — балластная емкость, 11 — сетчатый поддон, 12 — стропа, 13 — внешний анкер, 14 — внешняя плавающая платформа, 15 — оголовок. 16 — здание на берегу, 17 — крытый переход.
Под ней — схема воздухоопорного укрытия катка надо льдом естественного водоема. Цифрами обозначены: 1 — центральная оболочка, 2 — внешняя оболочка, 3 — силовой пояс, 4 — оттяжки, 5 — платформа, 6 — внутренние помещения, 7 — оголовок, 8 — полая мачта, 9 — балласт, 10 — шлюз, 11 — транспортный шлюз.
В центре внизу изображена схема высокомобильного складного каркасно-тентового укрытия. Цифрами обозначены: 1 — центральные арки, 2 — наклонные арки, 3 — опорный башмак, 4 — анкер, 5 — лебедка, в — приводные канаты, 7 — внешний тент, 8 — теплозащитный экран, 9 — уплотнительный фартук, 10 — упругий шнур.
Слева от этой схемы показано укрытие бетонного завода СБ-109. Цифрами обозначены: 1 — центральный тентовый модуль, 2 — торцовый тентовый модуль, 3 — большой мягкий компенсатор, 4 — малый мягкий компенсатор, 5 — вход, 6 — укосина.
Справа — мобильное тентовое сооружение с кран-балкой. Цифрами обозначены: 1 — наружный тент, 2 — теплозащитный экран, 3 — пневмоэлемент, 4 — мачта, 5 — опора, 6 — кольцевой монорельс, 7 — кран-балка, 8 — опорное кольцо, 9 — тельфер, 10 — шарнир, 11 — центральная опорная плита, 12 — внешняя опорная плита, 13 — большой анкер, 14 — вход, 15 — малый анкер.
 |
| Схема воэдухоопорного укрытия для дирижабля. Цифрами обозначены: 1 — опорное кольцо, 2 — стойка, 3 — реактивный двигатель. |
В дальнейшем в практике строительства нашли применение более сложные по конструкции КТУ стационарного типа, монтируемые на легком бетонном основании. В этом проекте «изюминкой» следует считать деревянный несущий каркас с перекрестным расположением арок. Такое решение обеспечивает высокую жесткость и хорошую устойчивость конструкции. Для постоянного натяжения тента здесь использованы упругие амортизационные шнуры. Таким образом решена проблема компенсации неизбежной вытяжки полимерного тканепленочного материала. Такая система предотвращает образование на тенте складок и провесов.
 |
| Схема каркасно-тентового эллинга для дирижабля. Цифрами обозначены: 1 — шарнирный узел, 2 — опорная мачта, 3 — ограждение, 4 — укосина, 5 — дисковый анкер. |
Ткане-пленочный тент составлен из взаимозаменяемых элементов-модулей. Каждый из них выполнен двухслойным с воздушной термоизоляцией. В крайних модулях предусмотрены проемы со шторами для прохода. Опорный контур тента имеет мягкий уплотнительный фартук. Натяжение и компенсация вытяжки пленочного материала здесь также обеспечивают упругие элементы.
К основным достоинствам такого укрытия следует отнести минимальные затраты труда на монтаж и подготовку основания, которая сводится к установке шести дисковых анкеров и элементарной планировке площадки. Такое укрытие можно перевозить на автомобиле целиком, в сложенном виде. Для его монтажа не требуются грузоподъемные средства.
 |
| Каркасно-тентовое сооружение универсального назначения. |
Может возникнуть вопрос: «Какой тип укрытия лучше?» Однозначно на него не ответишь. У каждой конструкции есть свои преимущества и недостатки. Конструктивно проще и относительно дешевле ВУ. Но тенденция такова, что в последние годы предпочтение отдается КТУ. Вызвано это прежде всего большими удобствами и надежностью в эксплуатации. ВУ необходимо обеспечивать системами воздухообеспечения, которые привязаны к источникам электроснабжения. Кроме того, они постоянно нуждаются в обслуживании. А хочется чего-нибудь попроще, как Говорят в народе: «Поставил и забыл». Но это в идеале. А ВУ требуют постоянного внимания. Сейчас можно с уверенностью утверждать, что ВУ наиболее перспективны в качестве укрытия больших площадей (свыше 4000—5000 м²). Но для них потребуются надежные автономные устройства воздухообеспечения, управляемые автоматически от ЭВМ.
Для перекрытия меньших площадей, особенно без промежуточных опор, более перспективны КТУ. Здесь важно отметить, что конструкции на основе ткане-пленочной оболочки, подверженные воздействию ветра и осадкам, необходимо выполнять в форме тела вращения. Пренебрежение этим условием недопустимо. Что касается возможностей пленочных материалов, то они практически не ограничены. Для изготовления ТПУ сейчас используют преимущественно морозостойкие и огнестойкие материалы. Опыт их эксплуатации и в южных, и в северных районах страны уже есть.
Комментариев нет:
Отправить комментарий