Соединения в мягких ограждениях тентовых сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, Бирюкова, Т. П.

• Бирюкова, Т. П.
• 1975

Оглавление диссертации Бирюкова, Т. П.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Анализ существующих решений узлов и соединений элементов в мягких тентовых огразвдениях. Задачи данной работы

1.1. Существующие принципиальные решения тентовых покрытий и соединений их элементов. Достоинства и недостатки.

1.2. Современные материалы тентовых ограждений и способы их соединения

1.3. Анализ существующих теорий и методов расчета соединений материалов мягких оболочек

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Соединения в мягких ограждениях тентовых сооружений»

Одной из важнейших современных задач в области архитектуры и строительства является проблема 'дальнейшего совершенствования легких конструкций и эффективных материалов, а также разработки на их основе наиболее рациональных конструктивных и объемно-планировочных решений зданий. На современном этапе поставлена задача о качественно новых сооружениях, работающих как едих ные пространственные системы . j К качественно новым пространственным сооружениям относятся тентовые структуры, характерные совместной работой несущего легкого каркаса из металлорам, мачт, тросов, решетчатых систем и мягких ограждающих оболочек - тентов, выполненных на основе гибких эластичных материалов (пленок, тканей, сеток). За послед ние десять лет в области создания тентовых сооружений был сделан качественно новый скачок в ряде зарубежных стран - США, Японии, ФРГ, ГДР, Польше и др. Результатом этого явилось создание целого ряда сооружений международного класса: павильоны на всемирных выставках Экспо-67 и Экспо-70, стадион олимпийских игр в Мюнхене и ряд других (II6-I27, I3I-I33), где были продемонстрированы разнообразные по форме, конструктивному решению и назначению тентовые структуры.

Разнообразие архитектурных и конструктивных решений, простота возведения и перекрытие больших пространств делает эти сооружения необходимыми во многих сферах - гражданского, промышленного, сельскохозяйственного и оборонного строительства. О я См. статью Дмитриева И. Прогрессивные материалы и конструкции - основа роста производительности труда. "На стройках России" 1975, № 3, стр. 2-7. запланированном развитии тентовых структур в СССР свидетельствуют координационные планы Госгравданстроя на 1975 - 80 годы, где предусматриваются научные разработки и внедрения тентовых сооружений в области гражданского строительства . В настоящее время налаживается серийный выпуск полимерных, текстильных и металлических материалов для новых видов мягких, в том числе и тентовых конструкций . Серьезная постановка данной проблемы требует решения целого ряда научно-исследовательских и конструктивных вопросов. Обзор и анализ в области этой проблемы показал, что исследованы частично вопросы формообразования, методы! прочностного расчета, а также изучены некоторые свойства пленочно-тканевых материалов (I-I4, 15-26). Это послужило созданию целого рада экспериментальных сооружений (4,6,18,19,20, 23), опыт эксплуатации которых показал, что на данном этапе требуется серьезная постановка вопроса, связанная с решением конструктивных задач и, в первую очередь, - соединение между собой элементов конструкции в единую ограждающую оболочку я Так, на 1975 г. планом работ предусмотрена разработка номенклатуры тентовых сооружений для объектов гражданского строительства, а ^ак ае!^ ется кафедры архитвли^^Жй^^ В.В.Куйбышева. т Следует отметить, что ^ введен в строй первый завод по выпуску мягких оболочек строительного назначения (в частности пневматических) в г. Ангрене.

Далее, в области автомобильной промышленности специальным постановлением министерства (МАП) (письмо М8-Ц от 5/Ш-75 г.) намечено переоборудование и выделение помещений для изготовления автомобильных тентов автомашин ЗИЛ из новых синтетических тканей, выпуск которых намечен на 1975 г.в объёме 7,5 млн. кв. м (62). структуру) .

Тентовые ограждения имеют целый ряд особенностей, отличающих и выделяющих их в особую группу мягких оболочек. Тентовые сооружения характерны, прежде всего, взаимосвязью работы мягкого покрытия с несущим каркасом, а отсюда большой концентрацией напряжений в отдельных точках, неравномерностью восприятия нагрузок, сложным формообразованием, сложными геометрией и очертанием отдельных элементов. При этом, на работу всей оболочки оказывает влияние система натяжения и принцип монтажа. Все эти особенности оказывают значительное влияние на стык (соединение) элементов, являющийся составной частью оболочки и, наоборот, шов влияет на решение покрытия в целом. От конструктивного решения соединений зависит восприятие оболочки как целостного архитектурного объема, и ее полноценная работа как единой конструкции, являющейся ограждающей, а в ряде случаев и несущей. Работа тента как единой пространственной структуры обеспечивается целнм рядом узлов и соединений, принадлежащих мягкому ограждению (гл. I.I). Первая система - это узлы, обеспечивающие связь мягкой оболочки с каркасом и основанием сооружения и передающая на последние все усилия, возникающие в ограждении. Вторая система - стыки (соединения) собственно мягкой оболочки, призванщ ; соединять оболочку из элементов в единое ограждение, х Следует отметить, что в области создания автотентов ЗИЛ из новых синтетических материалов вопросом номер один, самым важным и сложным является решение задачи соединения элементов мягких конструкций между собой (62).

О нерешенности данной проблемы в области автомобильной промышленности свидетельствуют опытные тенты, экспонирующиеся на выставке "50 лет Советского ^^о^строения" в ноябре 1974 г., где был продемонстрирован крайне низкий уровень изготовления тентов. усилить отдельные части тента, осуществлять примыкание оболочки к световым фонарям, жестким конструкциям, устройствам.и-ряд-даг-гих. Большое разнообразие решений требует систематики и классификации с целью использования достижений, полученных в опытных разработках и конструкциях. Узлы первой системы, их расчет, конструирование частично исследованы (13), в то время как соединения мягкой оболочки изучены мало (6,21).

Особый интерес представляют стыки, предназначенные соединять отдельные элементы или полотнища рулонных материалов в единое целое ограждение, выполняемые с помощью сварки, сшивки, склеивания и их комбинаций. Протяженность таких соединений в каждом покрытии достигает несколькшгсот и даже тысяч метров. Как показали предварительные подсчеты затрат на создание опытного тентового покрытия общей площадью 1255 кв.м, его изготовление (т.е. пошив и компоновка) составляет 31,3% от общей стоимости тента (4). По данным анализа гл. 1.2 и П.1, для выполнения такого типа стыков?наиболее приемлемым является ниточное шитое соединение как наиболее полно отвечающей предъяв- 'являемым требованиям. Такой вид соединения частично изучен для пневматических мягких оболочек (55-61), и в других смежных областях (63-68), Учитывая особенности работы стыка в тентовых ограждениях, можно сказать, что эти исследования могут быть использованы лишь в той степени, в какой они совпадают. Все эти вопросы требуют исследований с дальнейшей разработкой технических рекомендаций. Об актуальности данного вопроса свидетельствует также и то, что тема разработки оптимальных конструкций к соединений элементов тентовых оболочек включена в координационх Следует отметить, что тема о проектировании стыков материалов для пневматически^ конструкций так же включена в координационные планы Госстрой СССР s, выполняемые ВДИИСКом им. Н. А. Куче-ренко. ные планы Госгражданстроя на 1975-1980 г.г. как первоочере;днаяй. Исходя из вышеизложенного, в данной работе поставлена цель: выявить архитектурно-конструктивные особенности стыков мягких элементов тентовых сооружений, изучить закономерности работы материалов и конструкций соединений и дать технические рекомендации по их проектированию, особенно для ниточных шитых швов".

Настоящая работа состоит из четырех глав, общих выводов, библиографии и приложения. В первой главе дэд^обзар мирового опыта проектирования узлов и соединений в тентовых оболочках, рассмотрены современные^ тентовые материалы в свете их соединяе-мости и проведен анализ методов расчета ниточных шитых швов мягких материалов. В конце главы даны выводы и сформулированы задачи данной работы.

Во второй главе рассмотрены исходные экспериментально--теоретические положения для исследования соединений элементов, и поставлены задачи экспериментального исследования.

Третья глава содержит результаты экспериментальных исследований ниточных шитых швов.

В четвертой главе разработаны рекомендации по выбору типа соединений и проектированию (расчет и конструирование) ниточных швов, а также показаны технико-экономические предпосылки применения ниточных швов.

В приложении представлены проекты технических рекомендаций на проектирование соединений элементов тентовых ограждений, а такие акты о внедрении данной работы в опытные объекты. к Исполнитель теш - кафедра архитектуры МЙСИ им.В.В.Куйбышева, участником которой является автор.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Бирюкова, Т. П.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлены основные типы и виды соединений, используемых при проектировании тентовых сооружений и элементов зданий, важнейшими из которых являются неразъемные соединения. Для современ ных тентовых материалов наиболее целесообразным способом неразъемного соединения определен ниточный шитый шов.

2. Установлено, что соединения тентовых сооружений целесообразно систематизировать по функциональным типам; видам схем загружения швов; способам соединения материалов; принципам конструктивных решений швов и даны предложения по такой классификации.

3. Определены основные схемы загружений элементарных площадок тента в местах соединений, характеризующие статическую работу шва в тентовых ограждениях и показано,что направление швов в тенте должно учитываться в интервале под углами отО°до 90° к действующим усилиям (в. дополнение к f - 0 или У - 90;°характерным для ранее изученных расчетных схем швов, применяемых в ИСК как два граничных значения).

4. Показано, что при проектировании шитых швов в тентах строительного назначения за основу можно принять формулы, разработанные для расчета соединений мягких материалов и оболочек, применяющихся в смежных и других областях, учитывая при этом следующее: а) схему загружения шва в тенте; б) конструктивное решение соединения; в) неравномерность загружения стежков и стро чек шва; г) схему работы швейной нити в строчке; д) кинематическое удлинение стежка; е) снижение прочности ткани в процессе шитья.

5. Определены формулы расчета прочности: шитых швов при одно осном и двухосном загружениях в схемах, характерных для тентовых ограждений (см. выше п.З) и экспериментально установлены учитывающие схему работы шва коэффициенты, находящиеся в интервале от 1,0 до 4,0.

6. Фотоэлектрическим методом получена качественная картина распределения напряжений в светоактивных армированных пленочных материалах для светопрозрачных тентовых, ограждений,подтверждающая неравномерность распределения усилий в строчках шва и экспериментально установлен коэффициент,учитывающий неравномерность распределения напряжений,который,в зависимости от количества строчек изменяется в пределах от 1,0 до 0,74 (то есть снижается). 7. Выявлено,что самым эффективным способом для светопогод-ной защиты швейных нитей в соединениях являются герметизирующие ленты,и что из швейных нитей - капроновых и анидных,последние, старея,слабеют значительно меньше,чем первые.

3. Выявлены связанные с конструктивными вопросами факторы, влияющие на технико-экономические показатели ниточных швов.Проведен экономический анализ швов и показано,что в общей стоимости тента ниточные швы составляют величину в пределах от 16 до 40%.

S. Даны рекомендации по проектированию ниточных соединений в тентовых ограждениях,результаты которых использованы в осуществлении следующих объектов: а) тентового покрытия купольного соо-ружения в Международном туристском центре "ВОЛГА" (1255 м~) ; 9 б) покрытии рынка в г.Казани (450 м") и погодозащитного тента 2 над Мавзолеем В.И.Ленина <^520 м ).

10. Выпущены проекты Технических Указаний по проектированию ниточных швов в мягких ограждающих конструкциях тентовых сооружений, даны предложения по применению соединений элементов тентов в промышленных объектах для Крайнего Севера и для гражданского строительства, а также рекомендации по пленочным материалам для исследовательских объектов АН СССР (см. Приложение ).

Список литературы диссертационного исследования Бирюкова, Т. П., 1975 год

1. Алексеев С.А. Условия существования двухосного напряженного состояния мягких оболочек. М.Известия АН СССР. Механика,1965, # 5, стр. 81-84.

2. Пневматические конструкции воздухоопорного типа. Под ред. д.т.н., проф. Ермолова В.В. М., Стройиздат, 1973.

3. Губенко А.Б., Зубарев Г.И., Кунаковский А.Б., Петровнин М.И., Петров И.С. Пнематические строительные конструквди, М., ГСИ, Стройиздат, 1963.

4. Тенты в мобильных сооружениях. Сб. "Материалы республиканской конференции по пленкам, тканям и сеткам в гражданских и промышленных сооружениях. Под ред. Блинова Ю.И. Выпуск I,Казань, В10 им.Д.И.Менделеева, 1971.

5. Штолько В.Г. Исследование архитектурно-конструктивных решений тентовых покрытий. Канд. диссерт. Киев, 1967.

6. Штолько В.Г. Покрытия 3 тканин та пл1вок. Киев, Будивельник,1966.

7. Сладков В.А. Архитектурные формы и виды тканевых и сетчатых покрытий, трасформируемых из плоскостей. Канд. диссерт.М,1969,

8. Отто Ф., Тростель Р. Пневматические строительные конструкции пер. с нем. Гогешвили А.А. М., Стройиздат, 1967. j

9. Отто Ф., Шлейер Ф.К. Тентовые и вантовые строительные конструкции, пер. с нем. Гогешвили А.А., М.,Стройиздат,1970.

10. Отто Ф. Висячие покрытия. М., Гослитиздат по строительству, архитектуре и строительным материалам, I960.1..Общественные здания. Госкомитет по гражданскому строительству и архитектуре. Киев, Будивельник, 1973.

11. Исследование областей применения тентовых сооружений для промышленных объектов Крайнего Севера. Отчёт Казань, КИСИ кафедра архитектуры, 1972.

12. Удлер Е.М. Сооружения с подвесными тентовыми ограждениями. (Формы и конструктивные решения мягких покрытий, стабилизированных сетями). Дисс., М., 1974.

13. Сладков В.А. Типы поверхностей для проектирования форм сетчатых и тканевых покрытий, трансформируемых из плоскости. В сб. Пленки ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Вып. I Казань, 1971, с. 20-30. "

14. Рюле Г. Пространственные покрытия. Т.Г. пер. с нем. Ермолова С.Б. М., Стройиздат, 1974.

15. Спортивно-зрелищные сооружения больших пролётов с тентовыми покрытиями (обзор). М., ЦНТИ по строительству и архитектуре, 1973.

16. Белозерова А.С., Болотская И.С. Пневматическая оболочка как укрытие при производстве кровельных работ. Сообщение лаборатории мягких оболочек. Вып. 13. Владивосток,ДВВИМУ,1970.

17. Котвицкий А.В. Монтаж и демонтаж тента купольного покрытия в международном лагере "Волга". В сб. Пленки,ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Вып. I. Казань,1971, с. I36-I4I

18. Штолько В.Г. Шик И.Л. Тентовые оболочки. "Будсвельн мате-риалоконструкщ Киев, 1967, J® 3.

19. Куприянов В.Н. Сладков В.А. Удлер Е.М. Механические испытания ниточных швов тентового покрытия купола лагеря "Волга". В сб. Пленки, ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Вып. I, Казань, 1971, с.96-98.

20. Феденюк В.Г. Ягловский В.И. Изготовление одежды из материалов с покрытиями. М., Легкая индустрия, 1967.

21. Блинов Ю.И. Сладков В.А. Удлер Е.М. Покрытие над летним торговым павильоном колхозного рынка г. Казани. Казань, Татарсский ЩТИ, 1974.

22. Предварительно-напряженные тентовые покрытия (патент ФРГ). Экспресс-информация. Серия I. Вып. 13, 1968, ч.29.

23. Тентовая конструкция павильона США на предстоящей выставке ЭКСПО-74. Реферативная информация (Зарубежный опыт). Серия

24. УШ. Вып. 20., М., 1973, с.П-16.

25. Копрова Т.П. Результаты исследований теплотехнических качеств гибких строительных ограждений оптическими методами. В сб. Пленки, ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Вып. I, Казань, 1971, с.80-88.

26. Маток Л.Н. и другие. Сварка полимерных пленок., М.,1965.

27. Богдашевский А.В., Мацюк Л.Н. Ультразвуковая сварка поли-этилентерефталатной пленки скользящим инструментом. М.,1961.

28. Тростянская Е.Б. и др. Сварка пластмасс.; М., Машиностроение, 1967.

29. Мащж Л.Н., Котовщикова. Сварка пленочных фторопластов.

30. Мукосеева Н.П. Изучение методов испытаний армированных пленок и тканей на раздир. В сб. Пленки, ткани и сетки вгражданских и промышленных сооружениях. Вып. I. Казань, 1971, с. 66-72.

31. Байрес В.Е. Применение, эластомеров для герметизации ниточных швов строительных конструкций из технических тканей.

32. Козлов П.М. Применение полимерных материалов в конструкциях, работающих под нагрузкой. М., Химия, 1966.

33. Кейгл. Клеевые соединения. Пер. с англ. под ред. Кардашова Д.А., М., Мир, 1971.

34. Репина -Н.С. Шапошникова Т.К. и др. Сварка полимерных материалов. "Кожевенно-обувная промышленность", 1975 № 6, с. 54-56.

35. Зыбин А.ю. двухосное растяжение материала для верха обуви, М., Легкая индустрия, 1974.

36. Гогешвили А.А. Разработка и исследование пневматически напряженных цилиндрических сводов воздухоопорного типа. Дисс., М., 1972.

37. Котвицкий А.В. Из опыта изготовления тентового покрытия купольного сооружения общественного центра международного молодежного лагеря "Волга". В сб. Пленки, ткани и сетки в гражданских и промышленных сооружениях. Вып. I, Казань, 1971, с. 133-136.

38. Аревкова М.В., Шварц А.С. Влияние хромирования швейной иглы на прочность шва заготовок. "Кожевенно-сбувная промышлен4142,4346