ГАЗОНАПОЛНЕННАЯ КРОВЛЯ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства, а именно - к конструкции газонаполненных кровель для объектов различного назначения, в том числе - спортивных и зрелищных сооружений, зданий промышленного назначения ангаров сборочных производств и т.п.
Известны конструкции газонаполненных кровель, представляющих собой установленную на опорах пространственную ферму, между поясами которой размещены сферические тела, полость каждого из которых заполнена гелием - взрывобезопасным газом, плотность которого при нормальных условиях меньше плотности воздуха, за счет чего кровля обладает свойствами, приводящими к снижению давления на несущие ее опоры - стены или колонны (патент DE №10220529, опубл. 20.11.2003).
Наиболее близкой из известных является газонаполненная кровля спортивного сооружения, представляющая собой заполненную гелием и закрепляемую на несущих стенах спортивного сооружения с возможностью вертикального перемещения за счет подъемной силы секционную оболочку двоякой кривизны (патент JP №7247731, опубл. 26.09.1995).
Известные конструкции (патент DE №10220529) либо конструктивно сложны, материалоемки, сложны в эксплуатации и не обеспечивают возможности перемещения кровли в зависимости от потребностей эксплуатации несущего ее сооружения, а также для обеспечения
технического обслуживания или ремонта кровли, либо (патент JP №7247731) не обеспечивают в полной мере сохранности формы кровли из-за возможной ее деформации при изменении давления газа в ней, что может привести к изменяемости ее геометрических размеров. Кроме того, в обеих конструкциях кровель не предусмотрены механизмы и оборудование, контролирующие в процессе эксплуатации давление газа в ней, а также не решен вопрос мониторинга состояния кровли в рабочем положении и средств ее крепления.
Технической задачей является создание газонаполненной кровли, обеспечивающей, помимо разгружения от эксплуатационных нагрузок несущих ее строительных конструкций здания или сооружения, обеспечение возможности перемещения кровли в зависимости от потребностей и условий эксплуатации здания или сооружения, на котором она установлен, снижение динамических нагрузок, передаваемых на несущую конструкцию здания или сооружения как при эксплуатации кровли, так и в процессе ее монтажа-демонтажа, обеспечение упрощения ее конструкции и снижения материалоемкости, обеспечение возможности мониторинга состояния кровли в процессе эксплуатации по состоянию давления газа (гелия) в ней, а также обеспечение возможности оценки действующих эксплуатационных нагрузок от кровли и оперативной их корректировки. Расширение функциональных возможностей газонаполненной кровли обеспечивается за счет выполнения ее из секций, допускающих их относительное перемещение путем перемещения или сдвига, по крайней мере одной из них. При этом обеспечивается новый технический результат - снижение энергозатрат на перемещение, поскольку значительно снижаются усилия, необходимые для преодоления силы трения благодаря подъемной силе, создаваемой гелием. Кроме того, значительно улучшаются теплоизоляционные свойства кровли, позволяющие эффективно ее использовать в зимнее время, что обусловлено в том числе видом и физическими свойствами используемого газа, препятствующего интенсивному теплообмену.
Достигается это тем, что:
- В первом варианте, газонаполненная кровля здания или сооружения, размещаемая на его несущих конструкциях, содержащая жесткую оболочку, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, - снабжена образованными, по крайней мере с двух противоположенных сторон ее периметра, посадочными местами для установки ее на демпферы, размещенные между ней и несущей конструкцией здания или сооружения. При этом, газонаполненная кровля здания или сооружения выполнена из изолированных друг от друга секций, образующих несущую конструкцию газонаполненной кровли и/или заполнена вспененным жестким материалом с открытыми порами, в которых размещен гелий. Газонаполненная кровля здания или сооружения заполнена гелием из условия, по крайней мере, компенсации по крайней мере, 50% массы кровли. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена системой дистанционно управляемых клапанов и соединенных с регистрирующим устройством датчиков давления гелия, размещенных в оболочке. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена датчиками давления, предпочтительно тензометрическими, размещенными в посадочных местах кровли и связанными с регистрирующим устройством.
- Во втором варианте, в газонаполненной кровле здания или сооружения, размещаемой на его несущих конструкциях, содержащей жесткую оболочку, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, - оболочка выполнена по форме параллелепипеда или части боковой поверхности цилиндра или в виде купола, предпочтительно по форме поверхности полусферы и снабжена замковыми устройствами размещенными, по крайней мере с двух противоположенных сторон ее периметра, для соединения с несущей конструкцией здания или сооружения, посадочными местами для установки ее на демпферы, размещенные между
ней и несущей конструкцией здания или сооружения. Газонаполненная кровля здания или сооружения выполнена из изолированных друг от друга секций, образующих несущую конструкцию газонаполненной кровли и/или заполнена вспененным жестким материалом с открытыми порами, в которых размещен гелий. Газонаполненная кровля здания или сооружения заполнена гелием из условия, по крайней мере, компенсации, по крайней мере, 50% массы кровли. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена системой дистанционно управляемых клапанов и соединенных с регистрирующим устройством датчиков давления гелия, размещенных в оболочке. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена датчиками давления, предпочтительно тензометрическими, размещенными в посадочных местах кровли и связанными с регистрирующим устройством.
- В третьем варианте газонаполненная кровля здания или сооружения, размещаемая на его несущих конструкциях, содержащая жесткую оболочку, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, - снабжена средствами автономного перемещения по воздуху, предпочтительно в виде винтовых движителей с электроприводом, жестко закрепленными на ней, и замковыми устройствами размещенными, по крайней мере с двух противоположенных сторон ее периметра, для соединения с несущей конструкцией здания или сооружения, посадочными местами для установки ее на демпферы, размещенные между ней и несущей конструкцией здания или сооружения. Газонаполненная кровля здания или сооружения выполнена из изолированных друг от друга секций, образующих несущую конструкцию газонаполненной кровли и/или заполнена вспененным жестким материалом с открытыми порами, в которых размещен гелий. Газонаполненная кровля здания или сооружения заполнена гелием из условия, по крайней мере, компенсации, по крайней мере, 50% массы кровли. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена системой дистанционно управляемых клапанов и соединенных с регистрирующим
устройством датчиков давления гелия, размещенных в оболочке. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена датчиками давления, предпочтительно тензометрическими, размещенными в посадочных местах кровли и связанными с регистрирующим устройством. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена смонтированными на ней солнечными панелями для генерации электрического тока, используемого для питания электрических двигателей электропривода движителей или для зарядки связанных с ними аккумуляторных батарей.
- В четвертом варианте газонаполненная кровля здания или сооружения, размещаемая на его несущих конструкциях, содержащая жесткую оболочку, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, при этом оболочка образована из телескопически размещенных и/или разъемно соединенных между собой секций, предпочтительно, опирающихся друг на друга с образованием лабиринтного уплотнения стыка. Газонаполненная кровля здания или сооружения, в которой каждая, образующая несущую конструкцию газонаполненной кровли, секция изолирована друг от друга, разделена внутри ее объема на герметичные секции и/или заполнена вспененным жестким материалом с открытыми порами, в которых размещен гелий. Газонаполненная кровля здания или сооружения, в которой, по крайней мере часть ее телескопически размещенных секций, снабжена опорами качения или скольжения и заполнена гелием из условия, по крайней мере, компенсации от 30% до 100% массы кровли. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена системой дистанционно управляемых клапанов и соединенных с регистрирующим устройством датчиков давления гелия, размещенных в оболочке. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена датчиками давления, предпочтительно тензометрическими, размещенными в местах опирания кровли и связанными с регистрирующим устройством.
На фиг.1 представлена плоская газонаполненная кровля по форме параллелепипеда, опирающаяся на несущую конструкцию сооружения,
На фиг.2 представлена газонаполненная кровля по форме боковой поверхности цилиндра.
На фиг.3 представлена газонаполненная кровля с ребристой формой поверхности.
На фиг.4 представлена газонаполненная кровля с защитой для уменьшения ветровых нагрузок.
На фиг.5 представлена газонаполненная кровля из изолированный друг от друга секций, разбивающий конструкцию на отдельные объемы.
На фиг.6 представлена газонаполненная кровля с заполнением секций вспененным жестким материалом (удерживающим форму секций при увеличении нагрузки на них) с открытыми порами, в которых размещен гелий.
На фиг.7 представлена газонаполненная кровля из телескопически размещенных секций, при этом каждая из секций разбита на отдельные секции, последовательно соединенные между собой стыком с лабиринтным уплотнением.
На фиг.8 представлена газонаполненная кровля с системой датчиков давления, установленных в полостях кровли, и тензометрическими датчиками для определения величины нагружения кровлей несущей конструкции сооружения.
На фиг.9 представлена газонаполненная кровля с движителями и солнечными батареями (источниками электрической энергии).
Газонаполненная кровля здания или сооружения размещена на его несущих конструкциях 1 и содержит жесткую оболочку 2, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного (стойкого к воздействию ультрафиолета и к сезонному перепаду температур) или из листового металла - стали, меди и т.п., заполненную гелием (негорючим и не поддерживающим горение газом, значительно легче воздуха). Кровля
снабжена образованными, по крайней мере с двух противоположенных сторон ее периметра, посадочными местами 3 для установки ее на демпферы 4, размещенные между ней и несущей конструкцией 1 здания или сооружения. Газонаполненная кровля здания или сооружения выполнена из изолированных друг от друга секций 5 (фиг.5), образующих несущую конструкцию газонаполненной кровли и/или заполнена вспененным жестким материалом 6 (фиг.6) с открытыми порами, в которых размещен гелий. Газонаполненная кровля здания или сооружения заполнена гелием из условия, по крайней мере, компенсации по крайней мере, 50% (порог эффективного снижения давления на несущую конструкцию) массы кровли и снабжена защитой 7 для уменьшения ветровых нагрузок. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена системой дистанционно управляемых клапанов (не показаны) и соединенных с регистрирующим устройством датчиков 8 давления гелия, размещенных в оболочке. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена датчиками 9 давления, предпочтительно тензометрическими, размещенными в посадочных местах кровли и связанными с регистрирующим устройством 10. В газонаполненной кровле здания или сооружения, размещаемой на его несущих конструкциях, содержащей жесткую оболочку, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, - оболочка может быть выполнена по форме параллелепипеда (фиг.1) или части боковой поверхности цилиндра (фиг.2) или в виде купола, предпочтительно по форме поверхности полусферы и снабжена замковыми устройствами 11 размещенными, по крайней мере с двух противоположенных сторон ее периметра, для соединения с несущей конструкцией здания или сооружения, посадочными местами для установки ее на демпферы 4, размещенные между ней и несущей конструкцией здания или сооружения. Газонаполненная кровля здания или сооружения, размещаемая на его несущих конструкциях, содержащая жесткую оболочку, выполненную из конструкционного
материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, - снабжена средствами 12 автономного перемещения по воздуху, предпочтительно в виде винтовых движителей 13 с электроприводом, жестко закрепленными на ней. Замковые устройства 11 размещены, по крайней мере с двух противоположенных сторон ее периметра для соединения с несущей конструкцией здания или сооружения. Газонаполненная кровля здания или сооружения снабжена смонтированными на ней солнечными панелями 14 для генерации электрического тока, используемого для питания электрических двигателей электропривода движителей или для зарядки связанных с ними аккумуляторных батарей. Газонаполненная кровля здания или сооружения, размещаемая на его несущих конструкциях, содержит жесткую оболочку, выполненную из конструкционного материала, предпочтительно полимерного или из листового металла, заполненную гелием, которая оболочка образована из телескопически размещенных 15, 16 (фиг.7) и/или разъемно соединенных между собой секций 15 или 16, предпочтительно, опирающихся друг на друга с образованием лабиринтного уплотнения 17 стыка. Газонаполненная кровля здания или сооружения, в которой, по крайней мере часть ее телескопически размещенных секций, снабжена опорами 18 качения или скольжения и заполнена гелием из условия, по крайней мере, компенсации от 30% до 100% массы кровли, что обеспечивает наилучшие условия перемещения секций при сохранении кровлей своих функций.
При монтаже газонаполненной кровли на сооружение, она предварительно заполняется гелием, что обеспечивает ей требуемую подъемную силу. Управление монтажом обеспечивается известными средствами с использованием растяжек, ограничивающих перемещение по горизонтали или по вертикали. Для монтажа может быть использован собственные средства 12 - движитель 13.
Обслуживание кровли может производиться как на ее проектном положении, так и при обратном перемещении ее на подготовленную площадку.
Эксплуатация кровли значительно снижает энергозатраты на ее полное удаление (установку) с сооружения, либо частичное телескопическое перемещение составляющих ее секций.
Наличие датчиков давлении гелия в секциях (полостях) кровли позволяет поддерживать ее в проектном положении за счет регулирования подъемной силы и без возникновения каких-либо перегрузок на опорах, что контролируется тензометрическими датчиками. Регулирование давления (подъемной силы) производится с использованием установленных в секциях клапанов.