Введение
Структура, поддерживаемая воздухом (или надувная) – это любое здание, которое обеспечивает свою структурную целостность за счет использования внутреннего воздуха под давлением для надувания эластичной оболочки (т.е. конструкционного материала), так что воздух является основной несущей частью конструкции, а доступ в нее осуществляется через воздушные шлюзы. Первой в истории структурой, поддерживаемой воздухом, был радом, изготовленный в Аэронавтической лаборатории Корнелла в 1948 году Уолтером Бердом. Эта концепция была реализована в крупном масштабе Дэвидом Г. Гейгером в павильоне Соединенных Штатов на выставке Expo '70 в Осаке (Япония) в 1970 году. Обычно такие структуры имеют куполообразную форму, поскольку она обеспечивает максимальный объем при минимальном расходе материала. Для поддержания структурной целостности давление внутри конструкции должно быть равно или превышать любое внешнее воздействие на нее (например, давление ветра). Конструкция не обязательно должна быть герметичной для сохранения структурной целостности – пока система наддува, обеспечивающая внутреннее давление, компенсирует любые утечки воздуха, структура останется стабильной. На практике любая надутая поверхность имеет двойную кривизну. Поэтому наиболее распространенными формами воздушно-поддерживаемых конструкций являются полусферы, овалы и полуцилиндры.
An air supported (or air inflated) structure is any building that derives its structural integrity from the use of internal pressurized air to inflate a pliable material (i. e. structural fabric) envelope, so that air is the main support of the structure, and where access is via airlocks. The first air supported structure built in history was the radome manufactured at the Cornell Aeronautical Laboratory in 1948 by Walter Bird. The concept was implemented on a large scale by David H. Geiger with the United States pavilion at Expo '70 in Osaka, Japan in 1970. It is usually dome shaped, since this shape creates the greatest volume for the least amount of material. To maintain structural integrity, the structure must be pressurized such that the internal pressure equals or exceeds any external pressure being applied to the structure (i. e. wind pressure). The structure does not have to be airtight to retain structural integrity—as long as the pressurization system that supplies internal pressure replaces any air leakage, the structure will remain stable. In practice, any inflated surface involves a double curvature. Therefore, the most common shapes for air supported structures are hemispheres, ovals, and half cylinders.
Структура
Основными нагрузками, воздействующими на воздушную оболочку, являются внутреннее давление воздуха, ветер или вес накопившегося снега. Поддержание структуры осуществляется непрерывно путем подачи дополнительного воздуха, что требует затрат энергии. В жарком или холодном климате потребность в энергии увеличивается за счет работы систем кондиционирования. На площадках, посещаемых миллионами людей в год, энергопотребление может достигать нескольких гигаджоулей на квадратный метр. Распространено заблуждение, что эти сооружения не предназначены для постоянной эксплуатации, однако все крупные компании, работающие в этой сфере, руководствуются теми или иными положениями Международных строительных норм. Для обеспечения постоянства эксплуатации такие купола должны проектироваться в соответствии со строительными нормами, применимыми к традиционным сооружениям. Воздушные конструкции или купола также часто называют "пузырями".
Материал
Материалы, используемые для пневматических конструкций, аналогичны материалам, используемым в мембранных конструкциях, а именно синтетические ткани, такие как стекловолокно и полиэстер. Для защиты от воздействия влаги и ультрафиолетового излучения эти материалы покрываются полимерами, такими как ПВХ и тефлон. В зависимости от назначения и местоположения, конструкция может иметь внутреннюю облицовку из более легких материалов для тепло- или звукоизоляции. Материалы, применяемые в современных пневматических конструкциях, как правило, светопроницаемы, поэтому использование системы освещения внутри конструкции часто не требуется в светлое время суток.
Похожие понятия
Дирижабли (блимпы), применение этой техники к дирижаблям, использующие разницу давлений между подъемным газом и внешней атмосферой для обеспечения прочности конструкции. Баллонные баки, применение этой техники к ракетам, использующие давление в баках для придания жесткости.