 |
Из таких структур в СССР начинают создавать экспериментальные трансформируемые складские помещения, сооружения типа кафе, крытых спортивных площадок, туристских палаток, домиков для геологов-разведчиков. Особое значение подобные структуры приобретают в сельском хозяйстве (оранжереи, птицефермы), в строительстве сооружений для отдаленных районов страны. Перебрасывать авиатранспортом в эти районы тяжеловесные строительные материалы и объемные конструкции — сложная, дорогостоящая операция, которая может быть рассчитана лишь на дальнейшее постоянное освоение района. Но здесь есть выход из положения. Ученые предлагают легкие трансформируемые (складывающиеся) системы, которым на время транспортировки придается компактная форма. На месте же эти системы могут быть превращены в жилые ячейки, столовые, клубные и производственные помещения.
Примерами подобных систем являются купольные или приближающиеся к арочно-цилиндрической форме покарытия со складчатыми поверхностями (рис.95). Рассмотрим несколько подробнее вторую систему — арочно-цилиндрическое складчатое покрытие (авторы Ю.С.Лебедев, С.В. Ермаков). Специфика этого покрытия заключается в том, что оно образуется из уложенных в плоскости (рис. 96) жестких треугольных элементов (1), расположенных параллельными рядами по диагональным и поперечным к продольной оси покрытия направлениям. К треугольным элементам сверху приклеена (2) водонепроницаемая гибкая оболочка — полотно, синтетическая ткань, пленка (3), соединенная по складкам (4) с нижней подстилающей гибкой оболочкой (5), В зависимости от условий работы конструкции и применяемых материалов возможен другой вариант крепления треугольных элементов в виде сплошных полосок (5), расположенных по складкам.
Верхние и нижние полотна могут быть прошиты (склеены, сварены) швом вдоль складок или соединены пистонами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга. Такая упаковка жестких элементов между двумя слоями — нижним и водонепроницаемым верхним — полотен, соединенных швами, может исключить при определенных случаях и сам процесс склеивания. Вместо некоторых боковых жестких треугольных элементов могут быть образованы оконные проемы из прозрачного пластика (10).
Расположенное в плоскости покрытие в целом не обладает конструктивной жесткостью. Для приведения его в конструктивно-жесткое состояние или превращения в пространственное покрытие необходимы специальные монтажные приспособления, являющиеся непосредственной принадлежностью конструкции покрытия. Последние состоят из расположенных по продольной оси на вершинах складок колец (7), поперечных вант (8), проходящих вдоль средних складок, и пропущенной свободно сквозь кольца и под поперечными вантами трубы траверсы (9). (В больших сооружениях необходимо использовать в качестве траверсы фермы с особыми приспособлениями.) Заметим, что подобные системы обнаруживаются в живой природе — складчатые листья, некоторые виды соединения плоских костей с сухожилиями, хрящами и мышцами, морские организмы — трепанг и др.
Трансформация плоской конструкции в пространственное покрытие совершается путем подъема конструкции (в некоторых случаях простейшими подъемными приспособлениями) одновременно за оба конца трубы (траверсы), а во избежание при больших нагрузках прогиба трубы — также и за ее середину.
Рис. 97. Покрытие, сложенное для транспортировки
Последующее закрепление оболочки по контуру основания или в отдельных его точках и устройство торцовых стенок делают покрытие жестким и устойчивым по отношению к снеговым и ветровым нагрузкам. Продольной жесткости способствует закрепленная наверху монтажная труба, хотя после монтажа от нее можно и освобождаться.
Жесткие треугольные элементы могут быть сконструированы самым различным способом в зависимости от условий механической работы, действия природно-климатических факторов, назначения сооружений. Их можно реализовать в виде жестких рамок, заполненных любым легким материалом (пенопластом, листами фанеры, стали, алюминия, слоистыми материалами и т.д.).
Если жесткие треугольные элементы выполнены из березовой фанеры толщиной 5 мм, то покрытие, при его поперечном размере в плоском виде равное 6 м и длине 12 м, будет весить 250 кг. При использовании для треугольных элементов пенопласта вес покрытия составит 70 кг, листовой стали толщиной 1 мм — 400 кг. Такое же сооружение из железобетонных плит весило бы около 8 т!
Складчатое покрытие можно транспортировать двумя способами. При небольших параметрах покрытия (пролет до 5 м, высота до 2,2 м) его можно транспортировать в сложенном виде по принципу сложенной гармошки. При больших размерах оно складывается по попе- речным складкам, длина которых равна ширине разложенного на плоскости покрытия (с учетом принятых норм транспортировки).
При наличии 50 поперечных складок (т.е. примерно длиной 50 м в рабочем положении покрытия) при любых габаритах треугольных элементов толщиной 0,8 см поперечный размер указанной конструкции в сложенном виде составит всего лишь 50—60 см (но в зависимости от размеров элементов будет меняться ее высота) .
Некоторые типы подобных объектов могут целиком изготовляться на заводах и привозиться к месту строительства в готовом виде.
Трансформируемое арочно-цилиндрическое складчатое покрытие при условии его транспортировки с завода-изготовителя может иметь предельный пролет 12— 15 м. Транспортировка аналогичного купольного покрытия зависит от его высоты. При монтаже указанных покрытий на месте пролеты во многом связаны с возможностями подъемных механизмов.
Технико-экономический или иной эффект складчатого покрытия состоит в следующем:
может быть получено сооружение, приближающееся к арочно-цилиндрической форме со складчатой поверхностью на прямоугольном, а также на криволинейном плане; увеличивается скорость монтажа покрытий и открывается возможность обратимых трансформаций;
обеспечивается удобство транспортировки покрытия в сложенном компактном виде^
в случае применения пенопласта в качестве жестких элементов, а точнее заполнителей пространства между двумя слоями полотна,покрытие обладает исключительной легкостью, и относительно небольшие по размерам покрытия могут быть перенесены одним человеком;
достигается большая экономия и индустриальное изготовления в связи с применением конструктивных элементов покрытия одной формы и двух типоразмеров;
снижается стоимость расхода материалов по сравнению с подобными же покрытиями из железобетона в 2—3 раза, с надувными— в 1,5 раза;
складчатое покрытие может быть выполнено при отсутствии индустриальной базы и вручную при наличии простых подсобных средств.
В настоящее время возводится множество временных сооружений из традиционных конструкций. Эксплуатируемые лишь сезонно, они или разрушаются без присмотра в несезонный период,или требуют бесполезных затрат на содержание. Поэтому уже давно имеется потребность в легких, мобильных, трансформируемых сооружениях.
Трансформируемые складчатые покрытия могут быть самых различных форм — сферические, конусообразные, типа гиперболического параболоида и т.д., что позволяет их использовать для различных функций (рис. 98). Одновременно из них можно образовывать интересные и живописные ансамбли.
Другой вид трансформируемых систем — упругогиб-кие. Эти системы в противоположность предыдущим, которые можно назвать мгновенно-жесткими, всегда находятся в той или иной степени состояния упругости (напряженности). Простейшая модель такой системы разработана в ЦНИИТИА (авторы Ю.С.Лебедев, С.В.Ермаков) . Она состоит из упругой (резиновой или пластмассовой) трубки и протянутой внутри нее ванты, один конец которой выходит из трубки и соединен с натяжным устройством, а другой закреплен на противоположном конце трубки (рис. 99). Натяжение ванты при помощи привода (общего или раздельного) создает дополнительное напряжение в трубке и одновременно изменение ее формы — регулируемый изгиб различного радиуса (рис. 99,а).
Жировая ткань
Сухожилия головки бедренной кости
Суставная капсула
Рис. 101. Природный аналог
Рис. 102. Стержневантовые формы - гриб системы с шарнирами.
Природный аналог — соединение бедренной и тазовых костей человека (тазобедренный сустав) . Суставная капсула разрезана и головка бедренной кости выведена из вертлуж-ной впадины
Модель упругогибкой системы заимствована из » вой природы. Один из ее прототипов, так называеман "твердая мозговая оболочка", — упругоэяастичная трубка, проходящая внутри позвоночного столба человека, и расположенные внутри нее упругие, подобные вантам, волокна-сосуды, называемые "конским хвостом". Последний связан анастомозами со стенками трубки и одним концом прикреплен к копчику, образуя в итоге предварительно напряженную систему. В результате движения человека возникает взаимодействие трубки и "конского хвоста", позволяющие им оперативно прис- посабливаться к пространственным изгибам позвоночного столба (рис. 99,6).
В растительном мире также наблюдается подобная упругогибкая система. Разрежьте черешок листа подорожника и потяните разрезанные дольки в противоположные стороны — вы увидите, как за ним потянутся упругие нити сосудисто-волокнистых пучков (рис. 99,в).
|
.
страницы: |
рaдизайн
© 2005 
, ссылайтесь... 
