Пневматические (надувные) сооружения (ПС)

Идея конструкции — та же, что у детских резиновых надувных игрушек: если в воздухонепроницаемой оболочке создать давление немного больше атмосферного, то эта оболочка примет любую форму (по выкройке) и способна нести нагрузку. Так можно создать покрытия, плотины, мачты, пневмобалки, пневмостойки, пневмоарки.

Воздухоопорные пневматические сооружения (ВПС) — самые распространенные и простые: на ровной площадке раскладывают кусок ткани, края его герметизируют засыпкой песка и закрепляют в грунте (на-пример, винтовыми сваями или карманами с песком). Вентилятором нагнетают воздух под оболочку, она расправляется и принимает сферическую или цилиндрическую форму. Воздух периодически подкачивают, чтобы внутри помещения постоянно поддерживалось небольшое избыточное, давление (150—500 Па), которое совершенно безопасно для людей. Этого давления достаточно, чтобы оболочка сохраняла свою форму и воспринимала снеговую и ветровую нагрузку.

Пролеты обычно меньше 40 м, но могут превосходить 70 м.

Достоинства ВПС: а) уникальная легкость (до 2 кг/м²); б) транспортабельность (оболочки упаковываются в компактные тюки); в) невообразимая для других конструкций скорость монтажа (измеряется в часах); г) высокая сейсмостойкость. Их недостатки: а) сгораемость (но уже разработаны трудносгораемые ткани); б) легкая повреждаемость; в) короткий срок службы — не более 10 лет (но за рубежом уже построены покрытия с предполагаемым сроком службы не менее 20—25 лет).

Пневмокаркасные конструкции состоят из несущего каркаса — трубчатых пневмоарок и ткани наружного ограждения. В пневмоарках поддерживается значительное избыточное давление (до 0,5 МПа). Внутри помещения давление нормальное, что является достоинством, особенно при использовании помещения для проживания людей. Недостатки конструкции — пролеты не превышают 20 м, стоимость выше, чем у ВПС.

Комбинированные конструкции состоят из несущего каркаса (пневматического, деревянного, металлического) и воздухоопорной оболочки. В обычных условиях внутри помещения давление нормальное, поэтому оболочка лежит на каркасе и выполняет только ограждающие функции. При сильных ветрах и снегопадах поддувается воздух и оболочка становится воздухоопорной.

Достоинства конструкции:

а) большую часть года сооружение эксплуатируется без поддува;

б) поддерживающий каркас рассчитывают не на максимальную нагрузку и поэтому он получается очень легким.

Пологие пневматические конструкции покрытий выполняют функции только покрытий (но не стен!). Опираются они не на грунт (или фундаменты), а на стены или колонны, имеют большую пологость (f / l =1/10...1/20). Наметилось два типа их: а) пневмолинзы; б) пневмовантовые покрытия.

Пневмолинзы состоят из жесткого опорного кольца и закрепленных на этом кольце двух оболочек. Если создать избыточное давление в полости между оболочками, то они вздуются и образуют линзу. Распор оболочек воспринимает опорное кольцо.

Достоинства этих конструкций:

а) архитектурная выразительность;

б) они хорошо воспринимают большую ветровую нагрузку.

Недостатки:

а) они дороже других пневматических конструкций;

б) в зимнее время должны подогреваться для удаления снега.

Применяются в покрытиях, рассчитанных на эксплуатацию в летнее время (летние кинотеатры, концертные залы). Пролеты их обычно до 20—30 м.

Пневмовантовые покрытия — конструкции для больших пролетов. Представляют собой пологие воздухоопорные оболочки, подкрепленные стальными вантами, закрепленными на опорном контуре.