 |
ПАЛАТКИ, МЕМБРАНЫ, СЕТКИ
Палатки (шатры) принадлежат к старейшим сооружениям, созданным человеком. Палатки самых различных форм и размеров использовались в качестве укрытий во все эпохи. Человеческая культура и климат так же, как и используемые материалы, были факторами, определяющими использование формы и конструкции палаточных сооружений. Это прошедшее через века развитие палаток привело к их оптимизации и появлению разновидностей — шатры бедуинов, монгольские юрты или европейские палатки-цирки.
Благодаря текстильной индустрии XIX в. и исследованиям палаточных конструкций в начале 50-х годов нашего столетия палаточное строительство было снова возрождено к жизни.
Форма и конструкция. Палатки, как правило, — это предналряженнше конструкции из тканей, фольги или сеток. При их конструировании важную роль играет
* © Burkhardt В. (BRD).
соотношение собственен массы и сил преднапряжения. В основе проектирования палаток лежит принцип минимальных поверхностей, т.е. оптимизация соответствия формы, сил и массы:
минимальные поверхности — наименьшие поверхности между замыкающим их контуром, который определяет поиски форм палаточных покрытий;
в каждом пункте минимальной поверхности сумма градусов положительной и отрицательной кривизны равна нулю;
в минимальных поверхностях напряжение во всех направлениях одинаково.
Эти свойства минимальных поверхностей определяют их весьма большие преимущества в проектировании и строительстве.
Принципы минимальной поверхности хорошо раскрываются на примере мыльных пузырей (рис. 14). Форма их поверхностей образуется в данном контуре по вышеуказанным критериям. В этом случае можно говорить о самообразовательном процессе рождения формы-, не потребовавшим ни геометрических, ни математических расчетов.
Конструкции, которые стихийно формируются на основе физических законов, мы относим к "естественным конструкциям". К ним принадлежат также замкнутые мембраны, стабилизируемые благодаря нагнетанию в них воздуха или жидкости, — так называемые пневматические конструкции.
Вариации форм минимальных поверхностей почти бесграничны. Однако не все минимальные поверхности удовлетворяют требованиям к палаточным или сетчатым конструкциям.
В проектировании сферическая поверхность лленки (мыльные пузыри) с равным напряжением тождественна равномерно напряженной мембране или сетке сооружения. Но материал мембраны и канатов сеток должен быть между Собой согласован.
Унификация, например, в целях индустриального изготовления заключена в самой конструктивной системе и не вытекает из формы сеток или стандартизации плана сооружения.
Применение и использование. Около 100—300 км2 земной поверхности перекрываются ежегодно во всем мире различными видами тентов, мембран или сеток, в том числе: для стационарных, долговременных сооружений; временных и легко переносимых построек; трансформируемых и транспортируемых сооружений.
Спектр их применения постоянно расширяется — выставки, производственные складские помещения, оранжереи, временные сооружения после землетрясений, палаточные дома, палаточные городки, перекрытия для отдыха и спорта.
Все большее число палаточных и мембранных конструкций находят применение в инженерном и архитектурном творчестве.
Рассмотрим ряд примеров палаточных сооружений, выполненных под руководством Института легких покрытий Штутгартского университета (ИЛ).
Первая из упругих структур, построенная ИЛ в 1955 г. в г. Касселе, — так называемая "Бандштанд", является прототипом седельчатой формы мембраны. Последняя поддерживается мачтами в двух противолежащих точках и укрепляется на земле также в двух, на перпендикулярно противоположных точках. Шатры с вершинами, в которых седельчатые мембраны поддерживаются только в одной точке, — один из лучших вариантов данного типа мембран. Примером такой конструкции служат павильоны Швейцарской национальной выставки в Лозанне, построенные в 1964 г. Здесь при помощи поддерживающих и ограничивающих бортов были созданы дополнительные седельчатые формы.
Рис. 14. Опыты с мыльными пузырями. Поиски формы и размеров глазных петель в сетчатых конструкциях (ИЛ)
позволившие осуществить волнообразность шатровых покрытий. Такая- весьма пластичная форма шатров была осуществлена в очень интересных конструкциях: звездообразный танцевальный павильон в Кёльне (1957 г.), зал и малые павильоны в Гамбурге (1963 г.). В то время как эти мембраны бортового типа еще поддерживались мачтами, позднее была создана непрерывная форма опоры в виде тонкого стального обода (арка входа в Кельне). В последнем важном типе конструкций мембран — с высокими точками, а также с высокими и низкими точками крепления — используются ушире.н-ные головки мачт, что и придает таким конструкциям, например одному из шатров в Кёльне, характерный, горбатый вид. Двускатные кривые садового павильона в Кёльне (1957 г.) являются выпуклыми и вогнутыми. Выпуклые кривые сходятся почти тангенциально на вершине свода. Эти направления выражены узором лент из канвы, которые пересекаются у вершины в точке самого большого напряжения. Наклон мачты и закругленные вырезы боковых краев мембраны подчеркивают уплощенный характер формы.
Другой ИЗВеСТНЫЙ пример —покрытие Олимпийского
спорткомплекса в Мюнхене (рис. 15). Незадолго до нача-ла работ по конкурсу сотрудники ИЛ закончили исследование мембран с высокой и низкой точками опорами с использованием так называемых глазных петель (рис. 16). В результате опытов с мыльными пленками были получены минимальные поверхности, образующиеся между высокой и низкой точками, которые и приводят к самым эффективным формам седла. Глазные петли были введены с целью снижения концентрации натяжений, неизбежно возникающих в высоких точках опоры на мачтах и в низких точках, на которых укреплены проволочные канаты. Созданный таким путем тип мембраны сравнительно недорог и может покрывать большие площади даже таких неравномерных в сечении и по высоте конструкций покрытий, как павильон ФРГ.
Конструирование такой упругой структуры основывается на предварительном трехмерном моделировании. Ни рабочие чертежи, ни конструкторские расчеты не могут быть изготовлены и проведены без предварительных сложных измерительных работ на моделях. Одна из таких моделей была использована для получения геометрической формы сети из проволочных канатов при определенных крайних условиях и при заданных величинах натяжения с целью исследования условий нагрузки и получения приблизительных форм выкройки подвешенного холста. Другая модель (из дерева) была построена для проведения опытов в аэродинами-
Рис. 16. Соединение мачтовых опор и сетчатого покрытия посредством канатов с глазными петлями (ИЛ)
ческой трубе, чтобы оценить влияние давления ветра и разреженного воздушного пространства, действующего с разных сторон конструкции v\ с различными скоростями на поверхности мембраны.
В 1968 г. было построено здание для Института легких конструкций. Его покрытие состоит из сети с высокой точкой опоры и 12 анкерными точками по периметру. Длина здания 82 м, ширина 26 м, перекрываемая площадь около 2000 м2, высота мачты 17 м. Сеть поддерживается проволочными канатами с "глазными" петлями. Черепица из асбестоцемента (см. рис. 1).
Базой для этого сооружения послужила экспери-
ментальная конструкция, созданная в 1966 г. для проверки правильности концепции павильона ФРГ в Монреале. В этой конструкции было применено крепление типа "глазной петли" для канатной сети с высокими точками опоры на мачтах. Согласование данной конструкции с новыми требованиями оказалось несложным.
В покрытии известного Олимпийского стадиона в Мюнхене (1972 г.) были использованы сети седельчатого типа (9 элементов) с 2 точками подвеса, 2 внутренними точками опоры, 4 анкерными точками для каждого элемента и 1 непрерывным передним бортовым канатом для всех элементов (максимальный пролет 65 м, длина бортового каната 440 м, максимальная высота 58 м, площадь кровли 34000 м2). Сеть из проволочных канатов покрыта прозрачной синтетической пленкой.
Архитекторы стадионов и служебных помещений, предназначенных для Олимпийских игр в Мюнхене, поставили перед собой задачу объединить все сооружения в один общий комплекс. Соответственно этой основной концепции были разработаны формы шатров, базирующиеся на одной и той же структурной формуле и являющиеся элементами одной длинной крыши. Подобно развернутой арке эти шатры покрывают половину главного стадиона с одной его стороны, арену плавательного бассейна и стадиона легкой атлетики — с другой, площадь у главного входа в центре. Сети седельчатой формы, изготовленные из проволочных канатов, подвешены к мачтам и укреплены в земле. Они составляют первичную структуру, поддерживаю- щую защитную мембрану из светлой синтетической ткани.
Необходимость расширения культивируемых районов в засушливых областях навела на мысль увеличить сектор применения мембранных конструкций. Исходя из тех соображений, что тень для посадочных площадей и обусловливаемое ею уменьшение испарения влаги является не менее важными, чем ирригация, ИЛ разработал проект модульной системы теневых кровель для защиты от солнца целых полей, нечто' напоминающее идею создания теплиц в северных областях. Горизонтально натянутые пористые сети практически не оказывают сопротивления ветру, устраняют необходимость применения противоветровых профилей.
Различные устройства, действующие по принципу лебедок, были разработаны для подъема и опускания покрытий, а также для установки добавочных теневых сетей в случае необходимости увеличения степени затемнения (такие теневые покрытия созданы были для фирмы "Фарбверке Хёхст"). |
.
страницы: |
рaдизайн
© 2005 
, ссылайтесь... 
