Статья: Пространственные конструкции из нежёстких материалов

Нежесткие материалы

Развитие пространственных конструкций непосредственно связано с развитием строительных материалов. Долгое время возможности зодчих и строителей были ограничены возможностями камня, сейчас ситуация коренным образом изменилась.

Нежесткие конструкции имеют меньше распространение, чем жесткие, но они также нашли свою сферу применения. Высокопрочные армированные пленки, стальные тросы, металлические листы применяются в мобильных, гражданских и промышленных зданиях.

Нежесткие материалы имеют ряд особенностей, которые необходимо учесть в расчетах:

• в первую очередь нежесткие материалы принимают нужную форму только за счет растяжения, поэтому они должны быть надежно зафиксированы в выбранных точках;
• во-вторых, несмотря на растяжение и закрепление пространственные конструкции не сохраняют свое первоначальное положение жестко, а могут сжиматься, растягиваться, тем самым влияя на конструкцию покрытия;
• в-третьих устойчивость всей системы пространственной конструкции обеспечивается работой каждого из элементов и выход из строя одного из них сказывается на остальных.

Рисунок 1. Примеры пространственных конструкций из нежестких материалов.

Пространственные конструкции из нежестких материалов

Пространственные конструкции из нежестких материалов можно подразделить на следующие группы:

• висячие конструкции, в них основную нагрузку берут на себя цепи, тросы или кабели. Такие элементы работают на растяжение, воспринимают растягивающие усилия и называются усилиями. Пространственные висячие конструкции могут быть как плоскими, так и пространственным. Плоская состоит из элементов, расположенных в одной плоскости. К примеру, цепи или кабели могут быть перекинуты через пилоны и закреплены анкерами. К вантам крепится конструкция покрытия. Пространственные висячие системы представляют собой опорный контур и ванты, которые вместе образуют поверхность для размещения покрытия;
• пневматические конструкции имеют небольшой срок службы и используются для временных зданий и сооружений. Несущую функцию в них выполняет воздух, который нагнетается в высокопрочную армированную пленку. В зависимости от конструкции выделяют два вида пневмокаркасов. Первы тип – воздухоопорные оболочки, в них избыточное давление находится под покрытием. Вторым типом являются воздухонесомые покрытия, избыточное давление в них создается в баллонах. Отопление пневматических конструкций предусматривается калориферами;
• тентовые конструкции состоят из водонепроницаемой ткани, натянутой между анкерами и опорами. Максимальное расстояние между опорами составляет порядка 10 метров. Тентовые конструкции применяются для выставок, летних веранд, летних площадок.

Рисунок 2. Тентовая конструкция из нежестких материалов.

И висячие, и пневматические конструкции создаются их нежестких материалов, что обеспечивает низкую материалоемкость, простоту транспортировки, экономию на всех этапах производства работ. Но эти два типа конструкций имеют и важное отличие. Висячие конструкции используют в капитальных зданиях, они рассчитываются на десятки лет непрерывной работы, а тентовые и пневмокаркасные конструкции рассматриваются исключительно как временный вариант. Пневмокаркасные здания имеют окна, двери, но им не нужен фундамент. Их форма может быть различной и задается армирующими полосами. За счет дополнительного армирования снижается риск падения конструкции при остановке подачи воздуха.

Пневмокаркасные конструкции применяются в проектах мобильных госпиталей. Такое решение позволяет развернуть необходимые мощности в считанные часы и обеспечить койками пациентов. Наращиваются мощности введением дополнительных модулей, которые могут состыковываться между собой.

Висячие конструкции применяются в основном в общественных зданиях, при этом их конструкция остается видимой в экстерьере и интерьере. Перекрывая значительные расстояния висячие конструкции создают неповторимый объект как с инженерной, так и с эстетической точки зрения.