18.10.2017

Все о воздухоопорных конструкциях

Воздухоопорные конструкции. Принцип действия

Воздухоопорные сооружения — строительные конструкции особого типа. В отличие от обычных конструкций, устойчивость которых обеспечивается жесткостью применяемых материалов, они требуют, помимо статических конструктивных элементов, воздухонагнетательных установок. Воздухоопорное сооружение представляет собой тентовое полотно без металлического каркаса, герметично закрепленное на фундамент. Внутрь тентового полотна вентиляторами подается воздух, который действует с одинаковой силой во всех направлениях. Давление воздуха используется для поддержания и стабилизации конструкции. К тентовой ткани прикреплены специальные троса, которые притягивают ее вниз. Тросы закрепляются с помощью анкеров, тем самым оказывая сопротивление подъемной силе. Для усиления прочности тентового полотна применяют систему разгружающих канатов и сеток, а также внутренние оттяжки. При использовании двухслойного полотна, воздух распределяется на два потока. Первый поток поддерживает давление внутри купола, которое незначительно выше атмосферного, второй поток направляется в пространство между слоями. Расстояние между слоями — 60 см, за счет чего обеспечиваются прекрасные теплоизоляционные свойства.

 

Наиболее простыми формами воздухоопорных конструкций являются цилиндрические и сферические поверхности. Но возможны конструкции более сложных гиперболических и параболических форм, либо композиции из нескольких поверхностей. Формы воздухоопорных конструкций зависят от размера конструкции и прочности материала.

Материал покрытия ВОК

В качестве материала покрытия используют армированную ПВХ-ткань класса М2, имеющую пропитку против горения. Уникальная формула плетения силовых нитей такой ткани препятствует распространению преднамеренного разрыва напряженной оболочки купола, а химический состав ткани и покрывающего ее лака обеспечивает длительную защиту от воздействия влаги, УФ-излучения и микроорганизмов. Кроме того, благодаря особым свойствам ткани, купол устойчив к загрязнению и легко моется. Аналогичный материал применяется и при изготовлении каркасно-тентовых конструкций.

Крепление ВОК

Внутри воздухоопорной конструкции находится избыточное давление, поэтому она стремится оторваться от поверхности. Первый тип крепления ВОК — это анкерная система. Она прочно соединяет куполообразную оболочку с основанием сооружения. Плотность конструкции обеспечивает минимальное просачивание воды и проникновение снега по периметру основания, сокращая до минимума потери воздуха и увеличивая энергосбережение. Анкерный контур крепления купола ВОК к земле может быть в виде ленточного фундамента, анкерных труб или винтов. Фундаментная часть  представляет 2 варианта крепления воздухоопорного сооружения к грунту:

1. Металлические анкерные винты (вворачиваются в грунт) с системой крепления оболочки (закладные), с проектным шагом 0,5-1,0 м.;

2. Ленточный бетонный фундамент с ростверком, с закладными по периметру

Данная система считается самой воздушно-герметичной из использующихся крепежных конструкций.

Второй тип — это бетонные блоки или водоналивные емкости, которые благодаря своему весу выполняют те же функции. Что касается площадки, на которую устанавливается ВОК, необходимо помнить, что она должна быть ровной.

Дополнительное оборудование

Очень важным является поддержание постоянного давления внутри сооружения, что обеспечивается специальным оборудованием (специальные воздушные шлюзы, а также отопительные и вентиляционные установки). Давление и температура в здании контролируются автоматической системой, которая в своей работе учитывает  наружную температуру и влажность, скорость ветра. В случае снегопада температура в воздухоопорной конструкции автоматически повышается для того, чтобы дать снегу стаять. Для повышения надежности эксплуатации воздухоопорной конструкции в комплект поставки входит дизельная вентиляционная установка. Наличие дизельной установки позволяет проводить аварийные и плановые ремонты основных теплогенераторов без опускания купола, а также поддерживает «живучесть» воздухоопорной конструкции при отключениях электроэнергии. Аварийная система рассчитана на работу в течение 15 часов. При необходимости увеличения теплоизоляции используют покрытия, состоящие из двух слоев ПВХ-материала.

 

Освещение ВОК

В настоящее время современные ПВХ-материалы изготавливаются с определенной степенью светопроницаемости, поэтому днём в воздухоопорной конструкции нет необходимости использовать искусственное освещение. Для использования светильников в воздухоопорных конструкциях предусматривается система крепления непосредственно к покрытию. Светильники могут также устанавливаться на специально изготовленные мачты. При использовании прожекторов, которые крепятся к куполу, необходимо предусматривать специальные защитные устройства от аварийного падения. Воздухоопорные конструкции, перекрытые тканями с высокой светопроницаемостью, ночью можно освещать наружными светильниками, что представляет определенные удобства, так как исключает необходимость подвески проводов и осветительной арматуры к покрытию или установку под ней фонарных стоек.

Системы входа/выхода

Шлюзовые системы предназначены для перемещения в воздухоопорной конструкции без потери давления. Самым удобным шлюзом для людей, является «дверь-вертушка». Она позволяет посетителю входить и выходить из сооружения, не нарушая его герметичность. Для перемещения крупногабаритных объектов используются грузовой выход или транспортный шлюз. При необходимости можно использовать нескольких шлюзовых систем одновременно. Аварийный вход допускает кратковременную разгерметизацию конструкции, что позволяет перемещать в сооружение длинномерные предметы, которые невозможно перенести через «вертушку» (например, длинную лестницу). На двери устанавливается специальная «ручка — антипаника» для быстрого открывания. Корпус соединяется с сооружением при помощи ниши, изготовленной из ПВХ-материала.

Технические характеристики и эксплуатация

Срок эксплуатации

Долговечность ВОК определяется долговечностью материала покрытия. Срок службы ПВХ-материала, который используется для ВОК составляет 10 лет. Срок службы остальных элементов: воздухонагнетательных и отопительных установок, шлюзов, анкеров, фундаментов, усиливающих канатов и др. может составлять 25-30 лет.

Нагрузки

Современные материалы и технологии позволяют воздухоопрным конструкциям выдерживать снеговые нагрузки до 180 кг/кв.м и выдерживать скорость ветра до 60 м/с. В случае повреждения оболочка легко ремонтируется с использованием спецклеев и сварки. Даже при нарушении целостности 20% элементов, конструкция сохраняет свою устойчивость. ВОК  сдувается примерно в течение 30 — 60 минут, что делает конструкции безопасными в аварийных ситуациях.

Температура

За счет большого воздухообмена температура воздуха в куполе в жаркий период года примерно на 10°С ниже температуры окружающего воздуха. Возможна закупка специального оборудования позволяющего снижать температуру по желанию.

Монтаж ВОК

Монтаж воздухоопорных конструкций состоит из нескольких операций. Свернутую оболочку в специальном жестком контейнере или мягкой влагонепроницаемой упаковке доставляют к месту установки. Оболочку вынимают кранами из контейнера и раскладываю на специально подготовленной площадке. Оболочки размером свыше 1000 м2 доставляют к месту монтажа отдельными секциями, которые затем соединяют монтажными швами. В отличие от заводских клеепрошивных швов монтажные швы не имеют достаточной герметичности, поэтому с внутренней стороны шва устраивают фартук, прижимаемый избыточным давлением воздуха, повышающим герметичность шва. После раскладки края оболочки по периметру крепят резиновыми трубами, наполненными водой или песком, с устройством анкерных креплений. Для лучшей герметизации опорного контура к краям оболочки, пришивают фартук, который подворачивают внутрь оболочки. Этот фартук плотно прижимается к основанию избыточным давлением воздуха. После раскладки и закрепления оболочки устанавливают шлюзы каркасной конструкции, с внутренними воротами — распашными, а наружными — раздвижными. Оболочку со шлюзами соединяют с помощью тканевых переходников, предусмотренных в оболочке  и шлюзах. Монтаж ВОК шириной около 40 м занимает примерно от 4 до 7 дней. Демонтаж конструкции занимает несколько часов.

Ремонт ВОК

Для ремонта покрытия ВОК следует использовать аналогичный материал и применяеть специальный клей на полиуретановой основе. Повреждения величиной до 1 м ремонтируются путем наружного и внутреннего наклеивания заплат с учетом перекрытия порыва внахлест минимум на 10 см. Перед склейкой внутреннюю и наружную поверхности оболочки необходимо очистить в области пореза и обезжирить ацетоном или этилацетатом и затем дать поверхности высохнуть. Ремонтная заплата и соответствующая ей поверхность внутренней стороны ВОК дважды намазывается клеем с помощью кисти с перерывом 15-20 минут. Затем заплата накладывается на промазанную клеем поверхность внутренней стороны оболочки и прикатывается к ней. Поверхность подогревается до температуры 70-80°С и притирается приготовленным куском дерева или фторопласта, имеющим на конце поверхность 20 мм длины и 2 мм ширины. Аналогично вслед за этим выполняется наклеивание ремонтной заплаты на наружную сторону оболочки ВОК. Наложение заплат на внутреннюю оболочку двухслойной ВОК допускается выполнять только с одной стороны.

Правила эксплуатации

При эксплуатации ВОК регулярно необходимо проводить:

— визуальный контроль состояния крепления оболочки к фундаменту;

— контрольный запуск установки аварийного нагнетания воздуха;

— ежемесячный контроль состояния оболочки и мест незапланированных утечек воздуха.

 

Применение ВОК

Воздухоопорные конструкции имеют по сравнению с другими типами пневматических конструкций ряд эксплуатационных преимуществ и поэтому получили большее распространение. К числу таких преимуществ относится относительно низкая стоимость, небольшая масса (в 2-3 раза меньше массы пневмокаркасных конструкций), повышенная стойкость к внешним нагрузкам и безопасность в эксплуатации. Воздухоопорные конструкции — это спортивные площадки, надувные теннисные корты, развлекательные центры, бассейны, выставочные павильоны, станции техобслуживания, надувные ангары,  складские и производственные помещения. Возможность многократного монтажа/демонтажа ВОК практически на любых видах почв, а также возможность покрытия больших площадей (500-5000 кв.м.) без возведения опорных элементов внутри зданий и высокая транспортабельность является одним из преимуществ ВОК перед другими сооружениями.

Самый большой недостаток воздухоопорных сооружений — это непреднамеренная потеря целостности и расходы, связанные с этим. Наиболее частой причиной потери целостности является накопление снега и последующее его таянье. Среди других недостатков можно назвать необходимость постоянного поддержания избыточного давления воздуха в оболочке и высокие эксплуатационные расходы (1-2 кВт на 100 кв.м).

Поделиться новостью в социальных сетях: