Luftstödd struktur - Air-supported structure
En luft-uppburen (eller luft-uppblåsta) struktur är varje byggnad som härleder sin strukturella integritet vid användning av intern trycksatt luft för att blåsa upp ett böjligt material (dvs strukturell väv) hölje , så att luft är huvudstöd av strukturen, och där åtkomst sker via luftlås.
Konceptet implementerades i stor skala av David H. Geiger med USA: s paviljong vid Expo '70 i Osaka, Japan 1970.
Det är vanligtvis kupolformat , eftersom denna form skapar den största volymen för minsta mängd material. För att bibehålla strukturell integritet måste strukturen vara under tryck så att det inre trycket är lika med eller överstiger eventuellt yttre tryck som appliceras på strukturen (dvs. vindtryck ). Strukturen behöver inte vara lufttät för att bibehålla strukturell integritet - så länge trycksystemet som levererar inre tryck ersätter eventuellt luftläckage kommer strukturen att förbli stabil. All tillgång till konstruktionsinteriören måste vara utrustad med någon form av luftsluss - typiskt antingen två uppsättningar parallella dörrar eller en svängdörr eller båda. Luftstödda strukturer är säkrade med tunga vikter på marken, markankare , fäst på en fundament eller en kombination av dessa.
Bland dess många användningsområden är: sport- och rekreationsanläggningar, lager , tillfälliga skydd och radomer . Strukturen kan antingen vara helt, delvis eller endast takburen. En helt luftburen konstruktion kan vara avsedd att vara en tillfällig eller halvtillfällig anläggning eller permanent, medan en struktur med endast ett luftstött tak kan byggas som en permanent byggnad.
Vad som kommer att bli den största luftstödda kupolen i världen byggs för närvarande på IBM-campus i East Fishkill , New York. Beräknas öppna under 2019 (fördröjd två gånger), kommer Sport Kingdome funktionen (49 m) en 160 fot höga tak och (33 tusen m 350.000 kvadratfot 2 ) av träningsutrymme för friidrotts.
Design
Form
Formen på en luftstödd struktur begränsas av behovet av att ha hela höljeytan jämnt trycksatt . Om detta inte är fallet kommer strukturen att stödjas ojämnt och skapa rynkor och stresspunkter i det smidiga kuvertet som i sin tur kan få det att misslyckas.
I praktiken innebär varje uppblåst yta en dubbel krökning. Därför är de vanligaste formerna för luftstödda strukturer halvklot, ovaler och halvcylindrar.
Strukturera
De viktigaste belastningarna som verkar mot det luftbärade höljet är inre lufttryck, vind eller vikt från snöuppbyggnad. För att kompensera mot vindkraft och snöbelastning justeras strukturens inflation därefter. Moderna strukturer har datorstyrda mekaniska system som övervakar dynamiska belastningar och automatiskt kompenserar inflationen för det. Ju bättre kvalitet på strukturen, desto högre krafter och vikt kan den uthärda. De bästa kvalitetsstrukturerna tål vindar upp till 120 km / h (190 km / h) och snövikt till 40 pund per kvadratmeter gård (21,7 kg per kvadratmeter).
Lufttrycket på kuvertet är lika med det lufttryck som utövas på den inre marken, vilket driver hela strukturen uppåt. Därför måste den förankras säkert mot marken (eller till underkonstruktionen i en takkonstruktion).
För konstruktioner med bred spänning krävs kablar för förankring och stabilisering. Förankring kräver ballast (vikter). Tidiga förankringsdesigner innefattade sandpåsar, betongblock, tegelstenar eller liknande, vanligtvis placerade runt omkretsen på tätningskanten. De flesta moderna designstrukturer använder egna förankringssystem.
Risken för plötslig kollaps är nästan försumbar eftersom strukturen gradvis kommer att deformeras eller sjunka när den utsätts för tung belastning eller kraft (snö eller vind). Endast om dessa varningsskyltar ignoreras eller inte märks, kan uppbyggnaden av en extrem belastning spricka i kuvertet och leda till en plötslig tömning och kollaps.
En vanlig missuppfattning är att dessa strukturer inte är avsedda att vara permanenta anläggningar, men alla större företag som deltar i denna bransch överensstämmer med någon form av The International Building Codes. För att vara en permanent anläggning måste dessa kupoler konstrueras enligt samma byggkoder som en traditionell struktur.
Luftstödda strukturer eller kupoler är också allmänt kända som "bubblor".
Material
Materialen som används för luftbärade strukturer liknar dem som används i dragkonstruktioner , nämligen syntetiska tyger som glasfiber och polyester . För att förhindra försämring från fukt och ultraviolett strålning är dessa material belagda med polymerer som PVC och teflon .
Beroende på användning och placering kan strukturen ha innerfoder gjorda av lättare material för isolering eller akustik. Material som används i moderna luftstödda strukturer är vanligtvis genomskinliga, därför är det inte nödvändigt att använda belysningssystem inuti strukturen under dagtid.
Lufttryck
Det inre lufttrycket som krävs för luftstödda strukturer är inte så mycket som de flesta förväntar sig och verkligen inte märkbart när de är inne. Mängden tryck som krävs är en funktion av materialets vikt - och byggnadssystemen upphängda på det (belysning, ventilation etc.) - och vindtryck. Ändå uppgår det bara till en liten bråkdel av atmosfärstrycket . Internt tryck mäts vanligen i tum vatten , inAq , och varierar fraktionerat från 0,3 inAq för minimal uppblåsning till 3 inAq för maximalt, med 1 inAq som en standardtrycksnivå för normala driftsförhållanden. När det gäller de vanligaste punden per kvadrattum motsvarar 1 inAq bara 0,037 psi (2,54 mBar, 254 Pa).
Anmärkningsvärda luftstödda kupoler
I drift
- Bennett Indoor Athletic Complex , Toms River, New Jersey , USA
- Dalplex (friidrottskomplex), Halifax , Nova Scotia , Kanada
- Olympic Training Center Velodrome , Colorado Springs , Colorado , USA
- Edmonton Soccer Dome , Edmonton , Alberta , Kanada
- Harry Jerome Sports Center , Burnaby, British Columbia , Kanada.
- Krenzler Field , Cleveland State University , Cleveland, Ohio , USA
- Tokyo Dome , Tokyo , Japan
Tidigare anmärkningsvärda kupoler
- BC Place , Vancouver , British Columbia , Kanada (Tidigare den största luftstödda arenan i världen. Taket ändrades till ett infällbart tak 2011)
- Greater Binghamton Sports Complex , Binghamton, New York , USA. (Taket kollapsade i december 2020)
- Burswood Dome , Perth, Västra Australien (Rivningen påbörjades i juni 2013)
- Carrier Dome , Syracuse, New York , USA (luftstött tak tappades ut för sista gången den 16 mars 2020, med ett stålramstödstak installerat den september)
- DakotaDome , Vermillion, South Dakota , USA (luftstött tak ersattes av ett stålkonstalt tak 2001)
- Donald N. Dedmon Center , Radford, Virginia , USA (luftstött tak ersattes av stålstål och tygtak 2009)
- Hubert H. Humphrey Metrodome , Minneapolis, Minnesota , USA (Roof deflated 18 January 2014, revs i februari 2014)
- O'Connell Center , Gainesville, Florida , USA (luftstött tak ersattes av stålramstöd 1998)
- RCA Dome , Indianapolis, Indiana , USA (rivdes i december 2008)
- Pontiac Silverdome , Pontiac, Michigan , USA (tömdes i början av januari 2013; rivs i december 2017)
- St. Louis Science Center Exploradome, St. Louis, Missouri , USA (rivdes 2013)
- UNI-Dome , Cedar Falls, Iowa , USA (luftstött teflon / glasfibertak ersattes med ett stålramstödt rostfritt stål / glasfibertak 1998)
- Yuengling Center (ursprungligen USF Sun Dome), Tampa, Florida , USA (luftstött teflon / glasfibertak ersattes med ett stålramstödt tak 2012)
Liknande begrepp
- Blimps , tillämpningen av denna teknik på luftskepp , med hjälp av tryckskillnaden mellan deras lyftgas och den yttre atmosfären för att ge strukturell integritet.
- Ballongtankar , tillämpningen av denna teknik på raketer, med tanktryck för styvhet.
Referenser
externa länkar
Media relaterade till uppblåsbara byggnader på Wikimedia Commons