Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
В данной статье рассматриваются вопросы трансформируемых покрытий. Современные тенденции в строительстве и архитектуре ставят задачу по применению быстровозводимых и трансформируемых ограждающих конструкций зданий и сооружений различного функционального назначения. В качестве таких ограждающих конструкций используются тентовые материалы из полимерных пленок, тканей и других эластичных видов покрытий, на несущих каркасах, в виде стержневых и других опорных систем. Наиболее устойчивыми к силовым воздействиям являются пространственно-стержневые конструкции в виде сфер, полусфер или части полусферы, получивших название «геодезические конструктивные системы», геодезические купола.
архитектура, трансформируемость, мобильность, рекреационное помещение с трансформируемым покрытием, тентовая ограждающая конструкция, тентовый материал, пространственно-стрежневая конструкция, «геодезический» купол, тентовая оболочка, тарельчатая подвеска, флаттер
1. Введение
Технология монтажа мягкого ограждения разрабатывалась для здания общественного центра в молодежном туристическом лагере «Волга» под г.Казань. Под пространственно-стержневым (геодезическим) куполом в форме 1/3 полусферы, с диаметром в основании 43 метра и высотой в верхней точке 12,5 метра, запроектированы ресторан, бар, киноконцертный зал, вмещающие более 600 посадочных мест для отдыхающих. В основу геометрической системы положен принцип кристаллографии. [1] См.Рис.1. За исходный кристалл купола принят икосаэдр, а 5 кристаллов образуют весь каркас купола:
- для Варианта 1, монтажа пневмоподдува, из труб Ø 80 мм. АМг-5АМ-8 (Рис. 10) и для Варианта 2 из труб Ø 140 мм. Ст.3 (Рис.1). По периметру нижней части каркаса протянут стальной трос, к которому посредством тарельчатых подвесок (Рис.2) крепится тентовая ограждающая конструкция (Рис.3).[2][3].
Рис.1 Каркас пространственно-стержневого купола.
Рис.2 Точечная подвеска каркаса в сборе.
1 – крюк подвески с резьбой М18; 2 – стальной диск Ø100 мм, 6 мм; 3 – гайка М18; 4 – алюминиевый сжимной диск; 5 – резиновая прокладка; 6 – шплинт по ГОСТ 397-54; 7 – отверстие с резьбой М6 для стопорного винта.
Рис.3 Крепление тарельчатой подвески к тросу.
Для выявления оптимального варианта монтажа мягкого ограждения (МО), были изготовлены макеты куполов в масштабе 1 : 20 и 1 : 10 от натурального объекта, на которых проводился экспериментальный монтаж, при этом каркасы натуральных объектов и макетов отличались по коструктивному решению.
Изготовленная для этого «МО» также в масштабе 1 : 20, раскладывалась под макетом каркаса купола (Рис.4). Всего было разработано два варианта монтажа «МО»: - Первый – методом поддува; Второй – механический, с использованием средств малой механизации, ручных лебедок грузоподъемностью от одной до четырех тонн. [4].
Рис.4 Модель каркаса пространственно-стержневого купола (масштаб 1 : 20). Раскладка МО по осям координат. Вариант №1.
При методе «поддува» на модели использовали пылесос и автомобильный насос с датчиком давления (Рис.5). На натурном сооружении, для поддува использовали электрический компрессор. В обоих случаях последовательность монтажа была идентичной, за исключением подпирания подсобными рабочими МО снизу деревянными шестами в местах крепления крюков тарельчатых подвесок к тросовой сетке. На макете, из-за малых габаритов, этого не требовалось.
Рис.5 Поддув «МО» на модели (масштаб 1 : 20). Вариант №1.
2. Материалы и методы
Последовательность монтажа методом «поддува»:
- Соединение 5 полотнищ тента (250 м2 каждая) в единую конструкцию посредством металлических сжимов, кордных лент и стягивающих болтов (Рис.6).
- Раскладка тента под каркасом купола по осям координат (Рис.4 и 7)
- Покрытие зенитного свето-аэрационного отверстия диаметром 3 метра накладкой из тента, для герметичности при нагнетании воздуха.
- Раскладка балласта (мешки с песком) по внешнему периметру МО, диаметром 30 метров. (Рис.8)
- Соединение крюка центральной точечной подвески к подъемной лебедке в зенитной точке каркаса купола.
- Подача воздуха от компрессора через рукава-воздуховоды под МО с одновременным подтягиванием тента лебедкой, до верхнего предела «пузыря».
- Уменьшение диаметра МО до 20 метров за счет перемещения балласта (мешков с песком) и повторить операцию п.6.
- Уменьшение диаметра МО до 10 метров за счет перемещения балласта и повторить операции пп.6 и 7, при этом крюк центральной подвески поднят до петли кронштейна в зенитной части каркаса.
- Соединение и фиксация крюка центральной подвески МО с петлей кронштейна каркаса купола.
- Не снижая воздушного напора, соединить максимальное количество крюков точечных подвесок со стальными тросами по периферии зенитной части купола. (Рис.9)
- После завершения операций 1 – 10 , производится фиксация крюков точечных подвесок к тросовой сетке по оставшейся части площади МО.
- Для стабилизации МО и для преднатяжения тента использовались капроновые фалы диаметром 12 мм, пропущенные сверху покрытия, что придает отдельным участкам тента в местах точечных подвесок ромбическую форму поверхности отрицательной гауссовой кривизны [2] Рис.10.
Рис.6 Узел соединения полотнищ тента между собой. 1 – металлические сжимы; 2 – полотнища тентового ограждения; 3 – кордная лента; 4 и 5 – прокладки из тентового материала; 6 – стягивающий болт; 7 – капроновый фал.
Рис.7 Раскладка «МО» по осям координат под каркасом купола на натурном объекте.
Рис.8 Раскладка балласта (мешки с песком) по периметру МО.
Рис.9 Крепление точечных тарельчатых подвесок к стальным тросам по периферии зенитной части на натурном каркасе купола. Вариант №1.
Рис.10 Стабилизация и преднапряжение МО капроновыми фалами: а) на модели; б) на натурном куполе.
Материалы тентов для Варианта №1 и Варианта №2 различаются по физическим и механическим свойствам (Рис.11) [5]
Рис.11 Схемы сечений тентов с текстильным армированием и пленочными покрытиями: а) тент с односторонним пленочным покрытием вес 450±50 гр/м2
б) тент с двухсторонним пленочным покрытием вес 600±50 гр/м2
3. Результаты
Состав бригады на 1 смену для монтажа МО по Варианту №1.
Таблица 1.
|
Номер пп |
Профессия рабочих, занятых на объекте |
Квалификация и разряд |
Выполняемые операции |
|
1 |
Монтажник-высотник Такелажник-монтажник Электрик-монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 1 чел. 4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 6 чел. |
Соединение 5 полотнищ тента в единую кострукцию посредством металлических сжимов, кордных лент и стягивающих болтов. |
|
2 |
Монтажник Подсобные рабочие |
4 чел. 6 чел. |
Раскладка тента под каркасом купола по осям координат |
|
3 |
Монтажник-высотник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 3 разряд – 2 чел. |
Покрытие зенитного свето-аэрационного отверстия, диаметром 3 метра, накладкой из тента для герметичности при нагнетании воздуха |
|
4 |
Монтажник Подсобные рабочие |
4 чел. 6 чел. |
Раскладка балласта по внешнему периметру МО, диаметром 30 метров |
|
5 |
Такелажник-монтажник Подсобный рабочий |
4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 1 чел. |
Соединение крюка центральной точечной подвески к подъемной лебедке в зенитной точке каркаса купола |
|
6 |
Электрик-монтажник Монтажник-высотник Подсобные рабочие |
5 разряд – 1 чел. 4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 2 чел.
|
Подача воздуха от компрессора, через рукава-воздуховоды, под МО, с одновременным подъемом тента лебедкой до верхнего предела поддутого «пузыря» |
|
7 |
Электрик-монтажник Монтажник-высотник Подсобные рабочие |
4 разряд – 1 чел. 5 разряд – 1 чел. 3 разряд – 6 чел.
|
Уменьшение диаметра МО с 30 до 20 метров, за счет перемещения балласта, с последующей подачей воздуха под МО, компрессором и подъемом тента лебедкой до верхнего предела поддутого «пузыря» |
|
8 |
Электрик-монтажник Монтажник-высотник Подсобные рабочие |
4 разряд – 1 чел. 5 разряд – 1 чел. 3 разряд – 6 чел.
|
Уменьшение диаметра МО с 20 до 10 метров, за счет перемещения балласта, с последующей подачей воздуха под МО, компрессором и подъемом тента и крюка центральной точечной подвески до петли кронштейна в зенитной части каркаса купола |
|
9 |
Монтажник-высотник Такелажник-монтажник |
5 разряд – 1 чел. 4 разряд – 1 чел.
|
Соединение и фиксация крюка цетральной точечной подвески МО с петлей кронштейна каркаса купола |
|
10 |
Монтажник-высотник Такелажник-монтажник Электрик-монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 1 чел. 4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 6 чел. |
Максимальный подъем МО за счет увеличения подачи воздуха от компрессора для крепления точечных подвесок тента к тросовой сетке по периферии в зенитной части купола |
|
11 |
Монтажник-высотник Такелажник-монтажник Электрик-монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 1 чел. 4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 6 чел. |
Фиксация крюков точечных подвесок к тросовой сетке по всей площади МО |
|
12 |
Весь состав бригады |
10 чел. |
Монтаж системы стабилизации МО с помощью капроновых фалов диаметром 12 мм, уложенных между точечными подвесками |
|
13 |
Максимальная продолжительность монтажа по Варианту №1 6 рабочих дней по 8 часов. |
||
При монтаже МО методом «поддува» была задействована бригада в составе 10 человек, четыре монтажника, включая бригадира, и шесть подсобных рабочих. В подготовительных работах принимает участие весь состав бригады, а для работы на высоте допускаются только четверо монтажников, прошедших специальный инструктаж у главного инженера и инженера по технике безопасности. Продолжительность монтажа составляла 5 - 6 дней при 8-ми часовом рабочем дне. [6]
По Варианту №2 монтажа МО было задействовано 6 человек – 4 монтажника и 2 подсобных рабочих. Монтаж механическим способом значительно экономичнее как по трудозатратам, так и по времени. Бригада в 6 человек монтировала МО в течении 3 – 4 дней. Монтажные работы значительно упрощались, в основном за счет вывода трудоемких операций по устройству балласта и его трех, а иногда и четырехкратного перемещения. Отпадала необходимость «зашивать» свето-аэрационное отверстие диаметром 3 метра для обеспечения герметичности при подаче воздуха под МО, а также ряд других мелких операций, требующих трудозатрат и время.
Максимальная продолжительность монтажа по Варианту №1 – 6 рабочих дней.
Состав бригады на 1 смену для монтажа МО по Варианту №2.
Таблица 2.
|
Номер пп |
Профессия рабочих, занятых на объекте |
Квалификация и разряд |
Выполняемые операции |
|
1 |
Монтажник-высотник Такелажник-монтажник Электрик-монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 1 чел. 4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 2 чел. |
Соединение 5 полотнищ тента в единую кострукцию посредством металлических сжимов, кордных лент и стягивающих болтов. |
|
2 |
Монтажники Подсобные рабочие |
4 чел. 2 чел. |
Раскладка тента под каркасом купола по осям координат |
|
3 |
Монтажник-высотник Подсобный рабочий |
5 разряд – 1 чел. 3 разряд – 1 чел.
|
Соединение крюка центральной точечной подвески к подъемной лебедке в зенитной точке каркаса купола |
|
4 |
Монтажники Подсобные рабочие |
4 чел. 2 чел. |
Постепенный подъем МО спомощью лебедки, с одновременной подвижкой периферийной части МО к центру площадки купола |
|
5 |
Такелажник-монтажник Подсобный рабочий |
4 разряд – 1 чел. 3 разряд – 1 чел.
|
Фиксация крюка центральной точечной подвески МО к петле кронштейна в зенитной точке каркаса купола |
|
6 |
Монтажник-высотник Монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 2 чел. 3 разряд – 2 чел. |
Подъем периферийной части МО ручными лебедками и последовательное крепление крюков точечных подвесок к тросовой сетке |
|
7 |
Монтажник-высотник Монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 2 чел. 3 разряд – 2 чел. |
Подъем средней части МО ручными лебедками по горизонтальной окружности купола и последовательное крепление крюков точечных подвесок к тросовой сетке |
|
8 |
Монтажник-высотник Монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 2 чел. 3 разряд – 2 чел. |
Подъем участков МО ручными лебедками в пролетах между зафиксированными точечными подвесками, вначале по нижнему контуру, а в последний этап – по площади зенитной части купола |
|
9 |
Монтажник-высотник Монтажник Подсобные рабочие |
5 разряд – 2 чел. 4 разряд – 2 чел. 3 разряд – 2 чел. |
Монтаж системы стабилизации МО с помощью капроновых фалов диаметром 12 мм, уложенных между точечными подвесками |
|
10 |
Максимальная продолжительность монтажа по Варианту №2 4 рабочих дня по 8 часов. |
||
4. Заключение
Последовательность монтажа по Варианту №2 состоит из следующих операций: - три из них соответствуют пп.1, 2 и 5 из Варианта №1 (См.Рис.7) В соответствии с п.5, после соединения крюка центральной точечной подвески к подъемной лебедке, МО медленно поднимают вверх (Рис. 12, 13), одновременно подсобные рабочие подвигают периферийную часть МО к центру для снижения нагрузки на лебедку и центровки полотнища по осям координат (Рис.14). По достижению центрального крюка зенитной точки, его фиксируют, после чего производят монтаж периферийной части МО, постепенно поднимаясь снизу вверх, фиксируя крюки точечных подвесок к тросовой сетке с помощью ручных лебедок. В последнюю очередь фиксируются крюки точечных подвесок по периферии зенитной части каркаса купола, в отличие от Варианта №1. По завершению крепления всех точечных подвесок, монтируют систему стабилизации МО капроновыми фалами поверх тента (Рис.15), после чего сооружение в целом приобретает окончательный вид, органично вписывающееся в окружающую застройку и природную среду (Рис.16) [7,8]
Данный вариант монтажа значительно упрощает, облегчает и сокращает время производства работ, что существенно влияет на его стоимость, за счет снижения трудозатрат и энергоресурсов.
Рис.12 Рис.13
Монтаж МО «механическим» способом по Варианту №2.
Рис.14. Передвижение периферийной части МО к центру площадки купола
Рис.15 Монтаж системы стабилизации и предварительного натяжения «МО» с помощью капроновых фалов диаметром 12 мм, уложенных между точечными подвесками. Тип конструкции в эксплуатации.
Рис.16. Монтаж системы стабилизации и предварительного натяжения «МО» с помощью капроновых фалов. Тип конструкции в эксплуатации.
1. Блинов Ю. И., Сладков В. А., Котвицкий А. В. Пленочное тентовое покрытие купола в туристическом центре «Волга» Пленками, тканями и сетками в гражданских и промышленных зданиях.// - 1971. - С. 114-121.
2. Блинов Ю. И., Стригин Б.С. Опыт и перспективы использования тентовых пространственных конструкций для повышения эффективности и надежности строительных конструкций в условиях Восточной Сибири.// - 1980. - С. 25-29.
3. Котвицкий А. В. Из опыта изготовления тентового покрытия купольной конструкции общественного центра международного молодежного лагеря «Волга» Пленками, тканями и сетками в гражданских и промышленных зданиях.// - 1971. - С. 133-136.
4. Котвицкий А. В. Монтаж и демонтаж купольного покрытия в международном лагере «Волга» Пленок, тканей и сеток в гражданских и промышленных зданиях.// - 1971. - С. 136 -141.
5. Стригин Б. С. Анализ светотехнических свойств тканево-пленочных материалов строительного назначения//
6. Процессы энергосбережения и теплообмена в оборудовании промышленных предприятий, котельных и тепловых электростанций.// - 1993. с. 22.
7. Ермолов В. В. Прошлое, настоящее и будущее пневматических строительных конструкций. Пневматические строительные конструкции. //- 1983. - С. 5-110.
8. Блинов Ю. И. Тентовые здания и сооружения Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. //- 1991.
9. Бабакова А. В., Денисенко Е. В. Критерии формирования бионической архитектуры в XXI веке // Известия КГАСУ. - 2016. № 1. - С. 16-25.
10. Блинов Ю. И. Тентовые конструкции, строительство и архитектура - 8/1985. - С. 6-43.
11. Куприянов В. Н. Материалы для пленочных конструкций. Пленочные сельскохозяйственные конструкции// - 1981. - С. 47-50.
