Воздушно-опорная конструкция

Конструкция на воздушной опоре (или надуваемая воздухом ) — это которого достигается любое здание, структурная целостность за счет использования внутреннего сжатого воздуха из гибкого материала (т. е. структурной ткани) для надувания оболочки , так что воздух является основной опорой конструкции, и где доступ осуществляется через шлюзы .

Первой в истории воздушной конструкцией стал обтекатель , изготовленный в Корнеллской авиационной лаборатории в 1948 году Уолтером Бердом. ^{[ 1 ]}

Эта концепция была широко реализована Дэвидом Х. Гейгером в павильоне США на выставке Expo '70 в Осаке, Япония, в 1970 году. ^{[ 2 ]}

Обычно он имеет куполообразную форму , поскольку такая форма создает наибольший объем при наименьшем количестве материала. Для поддержания структурной целостности конструкция должна находиться под таким давлением, чтобы внутреннее давление равнялось любому внешнему давлению, приложенному к конструкции, или превышало его (т. е. ветра давление ). Чтобы сохранить структурную целостность, конструкция не обязательно должна быть воздухонепроницаемой — пока система герметизации, создающая внутреннее давление, заменяет любую утечку воздуха, конструкция останется стабильной. ^{[ 3 ]} Любой доступ внутрь конструкции должен быть оборудован шлюзом той или иной формы — обычно это либо два комплекта параллельных дверей, либо вращающаяся дверь , либо и то, и другое. Конструкции, поддерживаемые воздухом, закрепляются с помощью тяжелых грузов на земле, грунтовых анкеров , крепления к фундаменту или их комбинации.

Среди его многочисленных применений: спортивные и развлекательные объекты, складские помещения , временные убежища и обтекатели. Конструкция может иметь полную, частичную или воздушную опору только на крыше. Полностью воздухоопорная конструкция может быть временным, полувременным или постоянным сооружением, тогда как конструкция только с воздухоопорной крышей может быть построена как постоянное здание.

Дизайн

Форма

Форма воздушной конструкции ограничена необходимостью равномерного давления на всю поверхность оболочки . В противном случае конструкция будет поддерживаться неравномерно, создавая морщины и точки напряжения в гибкой оболочке, что, в свою очередь, может привести к ее выходу из строя. ^{[ 4 ]}

На практике любая надутая поверхность имеет двойную кривизну. Поэтому наиболее распространенными формами воздухоопорных конструкций являются полусферы, овалы и полуцилиндры.

Структура

Основными нагрузками, действующими на воздухоопорную оболочку, являются внутреннее давление воздуха, ветер или вес от накопления снега. Конструкция постоянно активно поддерживается за счет притока большего количества воздуха, что требует энергии. ^{[ 3 ]}

Чтобы компенсировать силу ветра и снеговую нагрузку, надувание конструкции корректируется соответствующим образом. Современные конструкции оснащены механическими системами, управляемыми компьютером, которые отслеживают динамические нагрузки и автоматически компенсируют их инфляцию. Чем лучше качество конструкции, тем более высокие нагрузки и вес она может выдержать. Конструкции самого высокого качества могут выдерживать ветер скоростью до 120 миль в час (190 км/ч) и вес снега до 40 фунтов на квадратный ярд. ^{[ 4 ]} (21,7 килограмма на квадратный метр).

Давление воздуха на оболочку равно давлению воздуха, оказываемого на внутреннюю часть земли, толкая всю конструкцию вверх. Следовательно, его необходимо надежно закрепить к земле (или к основанию в конструкции только для крыши).

Для широкопролетных конструкций необходимы тросы для анкеровки и стабилизации. Для постановки на якорь необходим балласт (грузы). Ранние конструкции анкеровки включали мешки с песком, бетонные блоки, кирпичи и т.п., которые обычно размещались по периметру юбки уплотнения. В большинстве современных проектных конструкций используются фирменные системы крепления.

Опасность внезапного обрушения практически незначительна, поскольку конструкция будет постепенно деформироваться или провисать под воздействием большой нагрузки или силы (снег или ветер). Только если эти предупреждающие знаки игнорируются или не замечаются, накопление экстремальной нагрузки может привести к разрыву оболочки, что приведет к внезапной дефляции и коллапсу. ^{[ 3 ]}

В жарком или холодном климате кондиционирование воздуха увеличивает потребность в энергии. В местах, которые ежегодно посещают миллионы людей, потребление энергии может составлять пару гигаджоулей на квадратный метр. ^{[ 5 ]}

Распространенным заблуждением является то, что эти сооружения не предназначены для постоянного использования, однако все крупные корпорации, участвующие в этой отрасли, соответствуют той или иной форме Международных строительных норм и правил . Чтобы стать постоянным объектом, эти купола должны быть спроектированы в соответствии с теми же строительными нормами, что и традиционная конструкция. ^{[ нужна ссылка ]}

Поддерживаемые воздухом конструкции или купола также широко известны как «пузыри».

Материал

Материалы, используемые для воздухоопорных конструкций, аналогичны тем, которые используются в натяжных конструкциях , а именно синтетические ткани, такие как стекловолокно и полиэстер . Чтобы предотвратить порчу от влаги и ультрафиолетового излучения, эти материалы покрываются такими полимерами, как ПВХ и тефлон .

В зависимости от использования и местоположения конструкция может иметь внутреннюю обшивку из более легких материалов для изоляции или акустики. Материалы, используемые в современных воздухоопорных конструкциях, обычно светопрозрачны, поэтому в дневное время использование системы освещения внутри конструкции зачастую не требуется.

Давление воздуха

Внутреннее давление воздуха, необходимое для воздухоопорных конструкций, не так велико, как ожидает большинство людей, и уж точно не заметно, находясь внутри. Требуемая величина давления зависит от веса материала и подвешенных на нем строительных систем (освещение, вентиляция и т. д.) и давления ветра. Тем не менее, оно составляет лишь менее 1% выше атмосферного давления . ^{[ 6 ]} Внутреннее давление обычно измеряется в дюймах водного столба , дюймах водного столба , и незначительно варьируется от 0,3 дюймов водяного столба для минимального накачивания до 3 дюймов водяного столба для максимального, при этом 1 дюймов водного столба является стандартным уровнем давления для нормальных условий эксплуатации. В более распространенных фунтах на квадратный дюйм 1 дюйм водяного столба соответствует всего лишь 0,037 фунта на квадратный дюйм (2,54 мбар, 254 Па). ^{[ 4 ]}

Известные купола, поддерживаемые воздухом

В эксплуатации

Крытый спортивный комплекс Беннетта , Томс-Ривер, Нью-Джерси , США
Далплекс (легкоатлетический комплекс), Галифакс , Новая Шотландия , Канада
Центр олимпийской подготовки «Велодром» , Колорадо-Спрингс , Колорадо , США
Edmonton Soccer Dome , Эдмонтон , Альберта , Канада
Спортивный центр Гарри Джерома , Бернаби, Британская Колумбия , Канада.
Кренцлер Филд , Кливлендский государственный университет , Кливленд, Огайо , США
Токио Доум , Токио , Япония
Университет Голуэя, Коннахт, GAA Air Dome, Карроуклогер , Мейо , Ирландия ^{[ 7 ]}

Бывшие известные купола

BC Place , Ванкувер , Британская Колумбия , Канада (ранее крупнейший в мире стадион на воздушной опоре. В 2011 году крыша была заменена на раздвижную)
Спортивный комплекс Greater Binghamton , Бингемтон, Нью-Йорк , США. (Крыша обрушилась в декабре 2020 года)
Берсвуд Доум , Перт, Западная Австралия (снос начался в июне 2013 г.)
Carrier Dome , Сиракьюс, Нью-Йорк , США (крыша на пневматической опоре была в последний раз спущена 16 марта 2020 г., в сентябре того же года была установлена крыша на стальном каркасе) ^{[ 8 ]}
DakotaDome , Вермиллион, Южная Дакота , США (крыша с пневматической опорой была заменена куполообразной крышей со стальным каркасом в 2001 году)
Центр Дональда Н. Дедмона , Рэдфорд, Вирджиния , США (в 2009 году пневматическая крыша была заменена стальной фермой и тканевой крышей)
Хьюберт Х. Хамфри Метродом , Миннеаполис, Миннесота , США (крыша спущена 18 января 2014 г., снесена в феврале 2014 г.)
Центр О'Коннелла , Гейнсвилл, Флорида , США (крыша с пневматической опорой была заменена крышей со стальным каркасом в 1998 году)
RCA Dome , Индианаполис, Индиана , США (снесен в декабре 2008 года)
Pontiac Silverdome , Понтиак, Мичиган , США (спущен в начале января 2013 года; снесен в декабре 2017 года)
Научный центр Сент-Луиса Exploradome, Сент-Луис, Миссури , США (снесен в 2013 году)
UNI-Dome , Сидар-Фолс, Айова , США (крыша из тефлона и стекловолокна с пневматической опорой была заменена крышей из нержавеющей стали и стекловолокна на стальном каркасе в 1998 году)
Yuengling Center (первоначально USF Sun Dome), Тампа, Флорида , США (крыша из тефлона и стекловолокна с пневматической опорой была заменена крышей со стальным каркасом в 2012 году) ^{[ 9 ]}

См. также

Ссылки

^ Кольядо Байльо, Изабель. «Уолтер Берд и первые пневматические конструкции» . Европейский журнал архитектурных исследований . 20 : 119–140.
^ «Умер Дэвид Гейгер, инженер, 54 года» . Нью-Йорк Таймс . 04.10.1989.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Риддл, Мейсон (1 сентября 2010 г.). «Воздушные купола: последний представитель вымирающего вида?» . Журнал тканевой архитектуры . Архивировано из оригинала 21 мая 2022 года.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Д. А. Лютес (май 1971 г.). «CBD-137 Воздухоопорные конструкции» . Национальный исследовательский совет Канады. Архивировано из оригинала 31 октября 2009 г. Проверено 19 октября 2009 г.
^ Такаи, Хироаки (2014). Схема планирования и анализ фактических показателей энергоснабжения от завершения до представления на больших куполах и стадионах в Японии и за рубежом — Tokyo Dome, Fukuoka Dome, Odate Dome, Sapporo Dome, Стадион Гаосюна (PDF) . Мировое устойчивое строительство. ISBN 978-84-697-1815-5 .
^ «Токио Доум «Большое яйцо» » . www.tensinet.com . Архивировано из оригинала 16 апреля 2023 года.
^ «Воздушный купол Коннахта GAA Университета Голуэя - Connacht GAA» . Проверено 11 июня 2024 г.
^ Карлсон, Крис (16 марта 2020 г.). «Дефляция крыши Carrier Dome тихо знаменует конец эпохи в Сиракузах и стране» . Постстандарт . Сиракьюс, Нью-Йорк . Проверено 16 марта 2020 г.
^ «Солнечный купол» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 29 марта 2015 г.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с надувными зданиями, на Викискладе?

[1] Кольядо Байльо, Изабель. «Уолтер Берд и первые пневматические конструкции» . Европейский журнал архитектурных исследований . 20 : 119–140.

[2] «Умер Дэвид Гейгер, инженер, 54 года» . Нью-Йорк Таймс . 04.10.1989.

[Mason-3] Jump up to: ^а ^б ^с Риддл, Мейсон (1 сентября 2010 г.). «Воздушные купола: последний представитель вымирающего вида?» . Журнал тканевой архитектуры . Архивировано из оригинала 21 мая 2022 года.

[NRC-4] Jump up to: ^а ^б ^с Д. А. Лютес (май 1971 г.). «CBD-137 Воздухоопорные конструкции» . Национальный исследовательский совет Канады. Архивировано из оригинала 31 октября 2009 г. Проверено 19 октября 2009 г.

[5] Такаи, Хироаки (2014). Схема планирования и анализ фактических показателей энергоснабжения от завершения до представления на больших куполах и стадионах в Японии и за рубежом — Tokyo Dome, Fukuoka Dome, Odate Dome, Sapporo Dome, Стадион Гаосюна (PDF) . Мировое устойчивое строительство. ISBN 978-84-697-1815-5 .

[6] «Токио Доум «Большое яйцо» » . www.tensinet.com . Архивировано из оригинала 16 апреля 2023 года.

[7] «Воздушный купол Коннахта GAA Университета Голуэя - Connacht GAA» . Проверено 11 июня 2024 г.

[8] Карлсон, Крис (16 марта 2020 г.). «Дефляция крыши Carrier Dome тихо знаменует конец эпохи в Сиракузах и стране» . Постстандарт . Сиракьюс, Нью-Йорк . Проверено 16 марта 2020 г.

[USFSunDome-9] «Солнечный купол» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 29 марта 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]