Iš kokių medžiagų gaminami pūčiamieji arkiniai, atsparūs stipriems vėjams?

Pagrindinės vėjui atsparios medžiagos pūčiamiesiems arkiniams

Ripstop nilonas su PU danga: aukštas tempimo stiprumas ir matmenų stabilumas

Geriausia medžiaga vėjui atspariems pūčiamiesiems arčiams šiuo metu yra ripstop nilonas su PU danga. Kodėl taip? Audinys turi ripstop tinklelius, kurie neleidžia audiniui plyšti. PU danga užtikrina stabilumą staigiai kintant slėgiui, kas ypač svarbu stipraus vėjo sąlygomis, kai vidinis oro srautas tampa turbulentus. Pagal ASTM F1914-98 standartą, skirtą pūčiamosioms konstrukcijoms, ši medžiaga gali atlaikyti 40–50 psi vėjo slėgį ir įrodyta, kad ji neišsilenkia ir neišsiviešėja. 2023 m. Tekstilės instituto tyrimai parodė, kad šis audinys išlaiko daugiau kaip 98 % pradinės tempiamosios tvirtumo reikšmės po 200 pūtimų ciklų. Be to, ši medžiaga yra pranašesnė už įprastinį vinilą ir sėkmingai išlaikė vėjo tunelio bandymus – jos našumas buvo 50 % geresnis. Oro nutekėjimo greitis mažesnis nei 0,05 kubinio pėdos per minutę, kas įrodo, kad konstrukcija išliks standi susidūrus su staigiais vėjo gūsiais.

Vinilas prieš hibridinę konstrukciją: kompromisas tarp standumo, svorio ir lankstumo

Vinilas turi didelį standumą, nes jo tankis yra apie 1,3 g/cm³, todėl jis puikiai veikia kaip balastas prieš vėjo kėlimo jėgą. Trūkumas tas, kad transportuojant įranga gali būti apie 30 % sunkesnė nei iš nilono pagaminta. Šią problemą puikiai išsprendžia hibridinės konstrukcijos. Šiose hibridinėse konstrukcijose sustiprintas vinilas naudojamas tik tam tikruose vietose, kur susikaupia didžiausias įtempimas (pvz., tvirtinimo taškuose), o likusios arkinės konstrukcijos dalys pagamintos iš lengvo, bet stipraus ripstop nilono. Tokia konstrukcija leidžia žymiai sumažinti bendrą svorį, vienu metu užtikrinant maždaug 80 % vėjo apkrovos atsparumo, kurį užtikrintų vinilas. Lauko bandymai parodė, kad šio tipo hibridinė konstrukcija gali atlaikyti vėją iki 45 mph be papildomų atraminės lynų naudojimo. Tai daro jas ypatingai efektyviomis asfaltuotose paviršiuose, akmenyse ir kitose vietose, kur įprasti žemės kauliukai būna neefektyvūs.

Pasirinkti medžiagų turi atlaikyti ištempimą montavimo metu bent penkiolika procentų be nuolatinės deformacijos, kad įrengimai būtų vienodi įvairiose vietose ir skirtingomis orų sąlygomis.

Kaip medžiagos savybės veikia faktinę našumą prieš vėją

Audinių vėjo apkrovos talpa, susijusi su ASTM D5034 nustatyta tempimo stipriu

Vėjo slėgis yra vienas pagrindinių audinio projektavimo veiksnių. Audiniai, kurių tempimo stipris viršija 180 PSI, išlieka nepažeisti esant vėjui, pučiantį 55–60 mph greičiu. 59 mph vėjo greitis sukuria 9,2 svaro (pound) slėgį kvadratiniam pėdai, ką reikia atsiminti renginių organizatoriams. Tam tikrų lankų tipų atveju, kuriems naudojami 4 klasės ASTM D5034 (200 lbf/in stiprio) audiniai, lankų konstrukcijos gali išlaikyti net 35 % didesnį vėjo apkrovos dydį nei standartinio vinilo lankų konstrukcijos. 2023 m. žurnale „Structural Engineering International“ paskelbta studija parodė, kad lankai, pagaminti iš stipresnių nei 100 lbf/in audinių, audinių stochastinėse audinių tyrimuose sugenda 68 % dažniau nei lankai, pagaminti iš silpnesnių nei 100 lbf/in audinių. Aukščiau paminėtos studijos rodo, kad mažiausią tempimo stiprio klasifikaciją turintys audiniai turi didžiausią sugadinimo riziką.

Siūlių ir vožtuvų sustiprinimas leidžia pašalinti įtempimų koncentracijas srityse, kurios gali sukelti kritinius gedimus.

UV atsparumo, šalčio kietėjimo ir drėgmės valdymo poveikis lauko naudojimui

Nuo pradinės stiprybės iki aplinkos sąlygų atsparumo – ilgalaikis vėjo atsparumas priklauso nuo visų šių veiksnių. Yra trys kritiniai tarpusavyje susiję parametrai:

UV spindulių atsparumas: netvarkyti polimerai po 2000 valandų saulės šviesos poveikio praranda 43 % tempiamosios stiprybės, o stabilizuoti polimerai – tik 8 %

Šalčio sukeltos trapumo atsparumas: negalėjimas išlaikyti lankstumo žemesnėje kaip 20 °F (–7 °C) temperatūroje yra nepriemaišinis reikalavimas. Medžiagos, kurios negali išlaikyti lankstumo žemesnėje kaip 14 °F temperatūroje, dėl vėjo apkrovos sugenda penkis kartus dažniau.

Drėgmės valdymas: naudojant hidrofobinį dangą galima įsisąstyti 80 % vandens, pašalinant iki 15 svarų/kv. jardų vandens.

Visos šios savybės veikia sinergiškai: UV stabilizuotas PVC yra šaltai lankstus 40 % ilgiau nei įprastas vinilas. Drėgmę šalinančios sluoksnio struktūros taip pat padidina vėjo pasipriešinimą. 2023 m. lauko konstrukcijų našumo ataskaita patvirtino šias sąlygas. Lankai, turintys visas tris šias savybes, gali išlaikyti 50 mylių per valandą (mph) stiprumo vėją 3,2 karto ilgiau nei jų neapdoroti atitikmenys pirmuosius 3,2 karto ilgiau nei jų neapdoroti atitikmenys prie kranto.

Pagrindinės konstrukcijos savybės vėjo atsparumui medžiagos lygyje

Patikimi užtrauktukai, įmontuoti D formos žiedai ir sustiprinti siūlai pufuojamiems lankams

Kiekvienam pūčiamajam arkiniam konstrukcijai reikia protingo inžinerinio sprendimo ir sustiprintų siūlų, kad būtų galima atlaikyti gamtos jėgas, o mūsų siūlai yra sustiprinti stipriu poliesteriniu juostuotu medžiaga, kuri padeda sumažinti slėgio kaupimąsi perpaskirstydama vėjo apkrovas į kitas juostuotas medžiagas, taip mažindama apkrovas siūlų vietose. Taip pat įmontuojame D-formės žiedus tam tikrose vietose visoje konstrukcijoje. Šie maži metaliniai žiedai padeda kompensuoti didelius pakėlimo jėgų poveikį, kuris gali pasireikšti esant vėjui iki 50 mph, pritvirtindami konstrukcijos viršutinę dalį prie žemės žemiau jos – tai padeda atlaikyti vėjo jėgas, viršijančias 700 svarų. Mūsų užtrauktukai taip pat yra specialūs: jie turi persidengiančius sandarinimus ir dvigubo kelio konstrukciją, kad būtų lengviau išlaikyti slėgį; tačiau jie taip pat gali būti neatsargiai palikti atviri viršuje arba uždaryti montavimo metu arba nuimant konstrukciją. Visos šios savybės kartu sukuria patikimą kelią, padedantį sumažinti vėjo slėgį ir apkrauti tvirtinimo elementus.

Prieglaudų gamintojai uraganų veikiamose vietovėse supranta, kad sausos medžiagos techniniai reikalavimai yra tik dalinai naudingi statant uraganams atsparias prieglaudas ir kad kitos statybos metodai yra bent jau vienodai, o dažnai net svarbesni.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kas yra pūčiamieji arkiniai konstrukciniai elementai?

Pūčiamieji arkiniai konstrukciniai elementai yra laikinosios pūčiamosios konstrukcijos, kurios, būdamos įpūstos, sudaro savarankišką arką.

Kokia yra vėjo atsparumo reikšmė pūčiamiesiems arkiniams konstrukciniams elementams?

Vėjo atsparumas yra esminis pūčiamųjų arkinės formos konstrukcijų stabilumui ir jų išlikimo laikui nepalankiomis orų sąlygomis.

Kokia yra ripstop nylono privalumų pūčiamųjų arkinės formos konstrukcijų gamyboje?

Pūčiamųjų arkinės formos konstrukcijų gamyboje ripstop nylonas yra naudingesnis už kitas medžiagas dėl didesnės tvirtumo, kurį užtikrina aukšta tempiamoji stiprybė ir atsparumas plyšimui.

Ką hibridinės konstrukcijos suteikia pūčiamiesiems arkinės formos konstrukciniams elementams?

Hibridinėse konstrukcijose skirtingų medžiagų derinys yra veiksmingesnis pūčiamųjų arkinės formos konstrukcijų statyboje.

Kodėl pučiamoms arkoms reikia sustiprintų siūlių?

Pučiamų arkų bendroji stabilumas yra didesnis, kai naudojamos sustiprintos siūlės, nes jos išsklaido įtempimą ir padidina stabilumą.