Использование пневмо- и тентовых конструкций на примере физкультурно-оздоровительных комплексов

Оглавление

Введение 2
1. Общие сведения 3
2. Конструкции пневматических и тентовых сооружений 5
3. Применение пневматических и тентовых сооружений при возведении
физкультурно-оздоровительных комплексов 11
Заключение 14
Список использованных источников 15

Введение

Занятия профессиональным и любительским спортом требуют создание качественного помещения, отвечающего всем необходимым требованиям. В частности, строительство спортивного зала должно предусматривать создание такого типа сооружения, в котором погодные условия не должны помещать проведению тренировок. Кроме того, ангар для спортзала должен быть достаточно просторным, мобильным и обладать высокой степенью безопасности.
Условия, максимально приближенные к естественным, можно создать в каркасно-тентовом спортивном комплексе. Помещения такого типа обеспечивают естественное освещение, благодаря особым свойствам тента из ПВХ. Еще одним преимуществом быстровозводимого спортивного зала является большое внутреннее пространство, а также постоянная защита спортсменов от дождя, ветра и перегрева. Такой ангар для спортзала можно легко дополнительно оборудовать: местами для игроков, судей и зрителей, раздевалками, санитарно-бытовыми, техническими помещениями и др.
Каркасно-тентовые сооружения позволяют создать помещения для занятиями теми видами спорта, для которых требуется большие площади, без промежуточных опор. В таких спортзалах можно оборудовать хоккейные, теннисные, волейбольные и легкоатлетические площадки. Быстровозводимые спортивные залы могут быть использованы как для зимних, так и летних видов спорта. При этом сооружение не будет претерпевать больших изменений. Современные физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивные объекты должен быть использованы в течение всего календарного года. Это может быть обеспечено, благодаря качественному тентовому укрытию. Подобные всепогодные укрытия отличаются легкостью, надежностью.
Общие сведенияСейчас ФОК можно сделать в виде быстровозводимой конструкции, в основе которой – тентовый ангар. Главным отличием такого сооружения от конструкций, построенных на фундаменте, является то, что его можно временно монтировать и демонтировать практически в любом месте, при этом функциональность такого сооружения не теряется. Быстровозводимые ФОК в зависимости от пожелания заказчика может иметь практически любые размеры. Благодаря всем перечисленным плюсам физкультурно-оздоровительный комплекс с тентовым ангаром становятся все более популярным.
У такого сооружения специальное тентовое покрытие выполнено в виде единого полотна, сделанного методом тепловой сварки. У тентового материала ряд преимуществ: не подвержен горению, большая морозостойкость до -50С, водонепроницаемый, коррозионностойкий. Благодаря тому, что данный материал пропускает в помещение до 80% солнечные лучи можно экономить на освещении помещения и обогреве в дневное время зимой. Благодаря специальным технологиям сварки ткани у сооружения, покрытого тентовой тканью, обеспечивается абсолютная герметичность. К каркасу тентовая ткань крепиться люверсами, скобами, тросами, ремнями и шнурами. Существует три вида покрытия каркаса. Первый однослойный, второй двухслойный и третий это трехслойный, когда между двумя слоями тента ставиться утеплитель. При не больших изменениях такие сооружения можно использовать как для летних, так и зимних видов спорта. В наши дни любой спортивно-оздоровительный комплекс должен эффективно эксплуатироваться в течение всего года, невзирая на погодные условия. Это обеспечивается путем строительства всепогодных укрытий из каркасно-тентовых конструкций.
Быстровозводимые физкультурно-оздоровительные комплексы играют большую роль в успешном развитии спорта. Главной целью строительства таких сооружений является не просто сделать спорт модным и популярным, а обеспечить его доступность, чтобы занятие физкультурой стало частью досуга каждой семьи.
В состав комплекса ФОК могут входить различные здания и сооружения, например:
футбольная площадка или футбольный стадион;
мини-футбольная площадка;
хоккейная площадка, хоккейный корт;
площадка для игры в баскетбол;
волейбольные площадки;
теннисный корт;
бассейн;
универсальная спортивная площадка;
гандбольная площадка;
детская площадка, игровая площадка;
площадка для игры в бадминтон;
бейсбольная площадка;
стритбольная площадка.
Конструкции пневматических и тентовых сооруженийКаркасно-тентовые имеют жесткий металлический или деревянный каркас. Подобный остов создан в форме арок, базирующихся на столбчатый или ленточный железобетонный фундамент (конфигурация арок отличается в зависимости от проекта и может иметь различную форму). Остов ангара обычно покрывается несколькими слоями тента, а в помещениях, рассчитанных на более холодный климат - утеплителем.[7] Срок годности подобного материала - от 10 до 25 лет. При желании, есть возможность оборудовать такой объект приточно-вытяжной вентиляцией, а также сделать окна (обычно они создаются из прозрачного материала). Система отопления подбирается индивидуально и может быть выполнена в виде переносного или стационарного устройства. Освещение обеспечивается или за счет естественного освещения, или при помощи стационарных светильников (в вечернее время суток). [1]
Клееные деревянные конструкции не коробятся и практически не подвержены усадке, растрескиванию. Клееное дерево не боится изменений температурно-влажностных условий благодаря чему на Западе 80 % аквапарков и бассейном используют ее в качестве несущих конструкций. Их мембрана выдерживает колоссальные ветровые и снеговые нагрузки за счет мощного внутреннего армирования. [3]
Мембрана отвечает самым высоким требованиям пожарной безопасности и соответствует следующим группам: Г1, РП1, В2.
Несущая балка из клееных деревянных конструкций, при соответствующей обработке, обладает наилучшими противопожарными свойствами. Стандартный брус не горит, а тлеет. Скорость обугливания около 0,7 мм/мин, а низкая теплопроводность обеспечивает устойчивость конструкции при пожаре в течение длительного времени. [2] А уже при наличии слоя золы в 2 см практически не тлеет, т. к. этот слой является хорошим теплоизолятором.
Таким образом, клееный брус способен при температуре 600-900 градусов сохранять свои несущие свойства не менее 45 минут - в то время как незащищенная металлическая балка начинает "течь" уже через 4 минуты, а бетонная балка крошится после 15 минут воздействия открытого огня.
Мембрана является единым цельным полотном и обладает высокой прочностью на разрыв, выдерживая большие нагрузки на растяжение, также в ней отсутствует остаточная деформация, поэтому даже при сильной сейсмической активности она не дает конструктивных разрывов (как, например, металл или поликарбонат). При сочетании мембраны и деревянного клееного каркаса (который можно спроектировать для зон с интенсивностью землетрясений до 9 баллов) создается надежная конструкция для сейсмоопасных районов. [7]
Мембрана не дает конструктивные протечки, как это часто бывает с сэндвич панелями. Клееное дерево не имеет таких свойств обычного дерева, которые приводят к его деградации. В сооружениях, построенных с использованием клееного бруса, полностью отсутствуют щели и трещины, а угловые соединения точны и влагонепроницаемы.
Использование технических мембран - это самый современный тренд в архитектуре спортивных сооружений. Данная технология позволяет создавать эстетически привлекательные объекты, которые становятся украшением регионов и идеально вписываются в ландшафт. А в сочетании с природной естественностью дерева, конструкция становится эстетически безупречной.
Тентовые структуры, как одно из направлений архитектуры высоких технологий, в настоящее время заняли свое самостоятельное место и претендует на то, чтобы стать ее вершиной. Уже сейчас они, как никакие другие, являются формой освоения высоких технологий, позволяющих получать оригинальные индивидуальные решения. Применение той или иной формы тентовой структуры создает новый, эксклюзивный архитектурный образ с присущими только ему внешними и внутренними пространственными параметрами. [9]
Простейшей тентовой конструкцией является знакомая всем походная палатка. При комбинировании с пневматическими конструкциями и обеспечением стабилизации формы покрытия при помощи вант возможно перекрывать теоретически неограниченные пролеты. Эффектным примером является перекрытие стадиона им. Короля Фатха в Эр-Рияде пролетом 257 м (проект Ф.Отто).
Пневматическими конструкциями называют мягкие оболочки, заданная форма и несущая способность которых обеспечивается нагнетаемым в них воздухом [5]. Материалом для пневматических конструкций служат армированные и неармированные полимерные пленки, ткани, покрытые или пропитанные полимерами, высокопрочные стальные канаты и сетки, а также тонколистовой стальной и алюминиевый прокат. В зависимости от способа приложения избыточного давления воздуха и связанного с этим соотношения основных геометрических размеров пневматические конструкции подразделяют на воздухоопорные, пневмокаркасные и комбинированные. [7]
Воздухоопорные конструкции. К ним относятся мягкие оболочки, выполняющие ограждающие функции и сохраняющие заданную форму благодаря нагнетаемому в них воздуху под небольшим (0,1…1,0 кПа) давлением, при котором в оболочке могут находиться и работать люди. Основными конструктивными элементами такого сооружения являются собственно оболочка, воздуходувная установка, тамбур-шлюз с двумя поочередно открываемыми проемами, опорный контур, включающий жесткий бортовой элемент или мягкий тросовый пояс и анкерные устройства различного типа. Чаще всего воздухоопорные конструкции выполняют в виде цилиндрических сводов с различной стрелой подъема. Торцовые части сводов могут быть плоскими, сферическими и цилиндрическими. Для большепролетных сооружений используют оболочки, усиленные облегающими канатами и сетками. [9]
Воздухоопорные оболочки бывают одно-, двух- и трехслойные, работающие по принципу послойного увеличения давления без связывания отдельных слоев диафрагмами, или образованные путем дополнительных тканевых или пленочных подвесок [1]. Оболочки могут крепиться непосредственно к земле или опираться на стены.

Рис. 1 - Воздухоопорные конструкции:
а — цилиндрические; б — сферические; 1, 2, 3 — с плоским, сферическим, цилиндрическим торцами; 4 — усиленный облегающими канатами; 5 — то же, сферической сеткой
Пневмокаркасные конструкции в отличие от воздухоопорных они имеют герметически замкнутые полости, внутри которых поддерживается сравнительно высокое избыточное давление [1]. Элементы пневмокаркасных конструкций могут быть линейными, плоскими и пространственными. Кроме того, они разделяются на пневмо-стержневые (балки, стойки, арки и другие несущие элементы с большим избыточным давлением) и пневмопанельные — ограждающие конструкции с небольшим избыточным давлением. Наиболее характерным примером пневмокаркасной конструкции может служить свод с несущим каркасом из пневмоарок и пневмопрогонов, покрытых тканевой ограждающей оболочкой. Пневмо-панели образуются воздухонепроницаемыми оболочками, связанными диафрагмами, а при большом числе внутренних связей (нитей) можно получить плоские пневмоматы, из которых формируют различные многоугольные конструкции. Изогнутые пневмопанели образуют двухслойный пневмосвод.
В воздухопорных конструкциях форму оболочки обеспечивает постоянно поддерживаемое избыточное давление 40-200 мм рт.ст.. По сути эта конструкция является предварительно-напряженной и герметичной. Такие оболочки называют мягкими, и при их проектировании основная задача заключается в сведении к минимуму в сечениях усилий сжатия, а следовательно и изгибающих моментов. Расчет оболочек с учетом больших допускаемых перемещений крайне сложен, поэтому на практике пользуются грубыми соотношениями безмоментной теории оболочек, принимая при этом повышенный коэффициент запаса [2]. При этом следует принимать во внимание, что тканевая основа оболочки имеет различную прочность в разных направлениях. Основными элементами воздухоопорных оболочек являются: собственно оболочка, шлюз, реле для регулирования давления, анкерные устройства, воздухонагнетательные и обогревательные установки.
Пневмокаркасные конструкции требуют применения большего избыточного давления в элементах каркаса, что влечет за собой повышенные требования к герметичности и прочности материала, но зато не требуется создания повышенного давления в основной части сооружения.
Для пневматических конструкций применяются ткани, состоящие из синтетических волокон органического происхождения, например, капрон (полиамид), лавсан (полиэфир), и более прочных, долговечных, но и более дорогих волокон неорганического происхождения: стекловолокна, стальных, угольных нитей. Для обеспечения водо- и воздухонепроницаемости, а также защиты волокон от воздействия окружающей среды (ультрафиолет) силовую основу тканей покрывают синтетическими каучуками или полимерами (пластифицированный поливинилхлорид). В настоящее время наибольшие перспективы имеет долговечное (до 40 лет) покрытие на основе фторсодержащего полимера - тефлона, светопрозрачного и «грязеооталкивающего». [6]

Рис. 2 - Арочный каркас под тентовое покрытие
Применение пневматических и тентовых сооружений при возведении физкультурно-оздоровительных комплексовВ современных условиях любой спортивный объект или спортивно-оздоровительный комплекс должен эффективно использоваться в течение всего года, вне зависимости от погодных условий, что особо актуально для школ.
Это условие возможно обеспечить путем строительства новых универсальных спортивных модулей для существующих, строящихся и реконструируемых общеобразовательных организаций, или реконструкции (расширении) уже существующей спортивной инфраструктуры. Такие легкие, надежные всепогодные модули могут быть быстро возведены на территории школы из каркасно-тентовых конструкций.

Рис. 3 - Спортивное сооружение. Азербайджан, компания VIP Sport Construction
Использование современных материалов, пропускающих естественный свет, делает указанные конструкции идеальными как для проведения уроков физической культуры и внеурочных занятий, так и для различных спортивных массовых мероприятий, а также позволяет значительно снизить затраты общеобразовательных организаций на их эксплуатацию. Кроме того, материалы пропускают ультрафиолетовые лучи, что способствует созданию благоприятного для здоровья обучающихся микроклимата.
Основные технические характеристики [3]:
условия эксплуатации и расчеты - в соответствии с СНиП 23-01-99 и СНиП 2.01.07-85;
пожарная безопасность - группа огнестойкости здания - V (трудносгораемые);
морозостойкость - до - 500 СВ°;
водонепроницаемые, не подвержены коррозии;
срок службы - при использовании тканей ПВХ с двухсторонним лаковым покрытием PVDF срок службы может быть увеличен до 20 - 25 лет и более (при правильной эксплуатации и обслуживании);
слои тентового покрытия - спортивные сооружения поставляются в двухслойном (утепленного типа) или в трехслойном исполнении (со слоем утеплителя между внешним и внутренним тентами);
светопропускная способность материала покрытия - позволяет солнечным лучам на 80% проникать в помещение, что способствует обогреву спортивного сооружения в дневное время зимой и экономии на освещении помещений.
инженерные сети и оборудование - проектируются и осуществляются в соответствии с техническим заданием конкретного заказчика.
В настоящее время часто при строительстве спортивных сооружений из каркасно-тентовых конструкций применяются быстровозводимые конструкции из деревоклееных арок с двойной оболочкой. Это отличная альтернатива капитальным сооружениям, т.к. позволяет с высокой эффективностью реализовывать проекты по строительству спортивных сооружений различной направленности не только для образовательных организаций, но и для массового и профессионального спорта. Эти сооружения возможно возвести в короткие сроки (менее чем за 100 дней) с высоким качеством и допустимыми экономическими показателями.
Основная область применения деревянных клееных конструкций - покрытие малых, средних и больших пролетов спортивных залов и бассейнов.
Каркасно-тентовые сооружения на основе деревоклееных арок можно использовать и как автономное спортивное сооружение на территории школы, и как пристройку к зданию существующей общеобразовательной организации (к ее физкультурно-спортивному блоку). [1]
Клееные деревянные конструкции имеют ряд преимуществ, как с точки зрения эстетики, функциональности, возможности разноплановых дизайнерских решений, так и с позиции технических показателей (малый объемный вес, высокая удельная прочность, химическая и сейсмостойкость, малый коэффициент теплопроводности).
Деревянные клееные арки с двойной оболочкой являются наиболее элегантными, престижными и экологичными конструкциями, в которых используются деревянные клееные арки, изготовленные из высококачественной древесины, обработанной огне-био-защитный составом и склеенной по особой технологии. Сверху эти арки обтягиваются энергосберегающим двухслойным полотном. Конструкция комплектуется всеми необходимыми инженерными системами (отопление, вентиляция, освещение), спортивным покрытием и необходимым спортивным оборудованием (в соответствии с назначением спортивного помещения). [7]
Заключение

Строительство физкультурно-спортивных объектов (физкультурно-оздоровительных комплексов) достаточно дорогостоящий процесс. Вместе с тем мотивация к ведению здорового и активного образа жизни становится все более популярной, как среди взрослого населения страны, так в детско-юношеской и молодежной среде. Востребованность в спортивных сооружениях растет и, в первую очередь, в них нуждаются образовательные организации.
Технологии строительства из подобных конструкций имеют целый ряд преимуществ:
способность перекрывать большие пространства без промежуточных опор при минимальных затратах материала, решая при этом задачи экономичности на новом, ранее невозможном уровне;
высокая скорость выполнения работ (2 - 3 месяца);
гарантированное качество материалов, изготовленных в заводских условиях;
возможность создания любых архитектурных форм без усложнения конструкций;
простота и удобство сборки;
снижение затрат на проведение работ (за счет снижения трудоемкости строительства на 40 - 70% в сравнении с традиционным строительством);
экономия на нулевом цикле (работы по возведению фундамента требуют в 2 раза меньше затрат);
снижение стоимости доставки.
Все эти преимущества привели к тому, что в настоящее время на долю быстровозводимых конструкций в различных странах приходится от 5 до 20% от общего объема строительства.
Список использованных источников

Адамович, В.В. Архитектурное проектирование общественных зданий и сооружений / В.В. Адамович, Б.Г. Бархин, Ва. Варежкин, и др.. - Л.: Стройиздат; Издание 2-е, перераб. и доп., 2014. - 543 c.
Архитектурно-конструктивное проектирование зданий. Общественные здания и сооружения / Т.Г. Маклакова и др. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2015. - 432 c.
Архитектурное проектирование общественных зданий и сооружений. - М.: Издательство литературы по строительству, 2013. - 304 c.
Вильчик, Н. П. Архитектура зданий / Н.П. Вильчик. - Москва: Гостехиздат, 2016. - 320 c.
Гребенник Р. А., Гребенник В. Р. Монтаж стальных и железобетонных строительных конструкций; Академия - Москва, 2009. - 288 c.
Дыховичный, Ю. А. Жилые и общественные здания: краткий справочник инженера-конструктора. Том II (Изд. дом АС / Ю.А. Дыховичный, В. Колчунов. - Москва: СИНТЕГ, 2015. - 395 c.
Маилян Р. Л., Маилян Д. Р., Веселев Ю. А. Строительные конструкции; Феникс - Москва, 2010. - 880 c.
Соловьев, А. К. Архитектура зданий. Учебник / А.К. Соловьев, В.М. Туснина. - М.: Academia, 2014. - 336 c.
Шубин, Л.Ф. Архитектура гражданских и промышленных зданий / Л.Ф. Шубин. - М.: ЁЁ Медиа, 2015. - 576 c.