Файл: Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие.pdf

§61. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПЛАСТМАСС

Внастоящее время еще не разработаны общие методы рас­ чета элементов конструкций из пластмасс, учитывающие струк­ турные особенности этих материалов. Поэтому расчет их на рас­ тяжение, сжатие, изгиб, скалывание и т. д. ведется на основе общих принципов расчета строительных конструкций по предель­ ным состояниям (по несущей способности и деформациям), по формулам, приведенным в главе I I I , с использованием соответ­ ствующих значений расчетных сопротивлений и модулей упруго­ сти. Рядом экспериментальных исследований подтверждается возможность применения этих формул с учетом некоторых осо­ бенностей пластических масс.

ских масс в строительных конструкциях, так же как и любого материала, зависит от его физико-механических свойств.

сопротивления и длительного модуля упругости материала, т. е.

отношением — удельной деформативностью материала. Чем

больше это отношение, тем деформативнее конструкция и тем сложнее задача полного использования несущей способности ма-

R R

териала. Значения —— и для конструкционных пластмасс и,

для сравнения, некоторых других материалов — стали и сосны приведены в работе [9].

При расчете центрально-сжатых элементов с учетом устой­ чивости необходимо знать коэффициенты продольного изгиба ф (табл. 33). Работа центрально-сжатых стержней из пластмасс в условиях продольного изгиба еще мало изучена. Для большин­ ства пластмасс коэффициент продольного изгиба получается в пределах применимости формулы Эйлера. Но поскольку пре­ делы пропорциональности для различных пластмасс недостаточ­ но изучены, то в практических расчетах предварительно прини­ мают при кратковременных нагрузках следующие условные пре-

260

гибкость, при которой можно определять <р по значениям графы 2.

Расчетные сопротивления конструкционных пластмасс при любом виде напряженного состояния определяются по норма­ тивным сопротивлениям соответствующих пластмасс, умножен­ ным на произведение всех поправочных коэффициентов, учитыва­ ющих качество и состояние материала в эксплуатационных усло­ виях сооружения:

261

условия эксплуатации конструкции, даны в приложениях X V I I I и XIX.

Изгибаемые элементы из пластмасс рассчитываются на проч­ ность и на жесткость по формулам сопротивления материалов. Как уже отмечалось, пластмассы обладают малым модулем упру­ гости и поэтому для определения сечения изгибаемых элементов решающим является расчет по деформациям.

При расчете прогиба изгибаемых элементов необходимо учи­ тывать как нормальные, так и касательные напряжения. Вызы­ ваемые касательными напряжениями сдвиги ввиду малого моду­ ля сдвига могут оказать существенное влияние на прогиб балки. Чтобы определить прогибы балок с учетом влияний деформаций сдвига, пользуются следующими формулами [8]:

для балок на двух опорах с равномерно распределенной на­ грузкой

для балок на двух опорах с сосредоточенной силой Р посре­ дине пролета

где Е- модуль упругости с учетом длительного действия на­ грузки;

/ — момент инерции поперечного сечения балки.

Величина |3 для различных форм поперечного сечения опре­ деляется из следующих выражений:

для прямоугольного сечения

6 2 = 0,25( 1 + ц.)/г2 ;

d — диаметр круглого сечения; h — высота сечения.

Расчет конструкций, на которые действуют только постоян­ ные нагрузки (собственный вес конструкций, вес установленного на конструкцию стационарного оборудования, внутреннее давле­ ние воздуха в оболочках пневматических конструкций) и времен­ ные длительные нагрузки, действующие от нескольких суток до нескольких месяцев (снег, сезонные колебания температуры),

262

ведется по длительным расчетным сопротивлениям R и длитель­ ным модулям упругости Е, G.

Конструкции, на которые действуют только кратковременные нагрузки и нагрузки с расчетными периодами действия до одних суток (ветровые *, суточные колебания температуры наружного воздуха, вес людей, инструмента и материалов для монтажных работ), рассчитываются по кратковременным расчетным сопро­ тивлениям и кратковременным модулям упругости (15).

При расчете конструкций, на которые влияют длительно действующие (постоянные пли временные) и кратковременные нагрузки, в рекомендациях ЦНИИС К [16] принято: если напря­ жения от кратковременной нагрузки не превышают 50% от сум­ марных напряжений, расчет ведется по длительным характерис­ тикам (Е, G); если же напряжения от кратковременной нагрузки превышают 50% от суммарных напряжений, то величины R и Е увеличивают на 30%, т. е.

§ 62. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАСС

Основными областями эффективного применения пластмасс в строительных конструкциях являются кровельные и стеновые ограждающие конструкции, внутренние перегородки и другие детали зданий и сооружений. Использование этих пластмасс, обладающих легкостью, прочностью и высокими изоляционными свойствами, значительно уменьшает вес здания и повышает их тепло- и звукоизоляционные качества.

Трехслойные плиты и панели состоят из прочных тонких лис­ тов наружных обшивок из алюминия, асбестоцемента или стекло­ пластика, которые выполняют функции основных несущих и защитных элементов, и легкого, относительно более толстого среднего слоя (срединки) из тепло- и звукоизоляционного кон­ струкционного материала-—пенопласта, сотопласта, а также древесноволокнистых твердых или сверхтвердых сот, заполнен­ ных эффективными утеплителями — мипорой, минераловатными изделиями и т. п.

Кроме тепло- и звукоизоляционных функций, средний слой трехслойных плит и панелей обеспечивает совместную работу наружных слоев, воспринимает сдвигающие усилия при работе панелей на изгиб, придает устойчивость сжатой обшивке и увели­ чивает прочность обшивки на продавливание.

Наружные обшивки, кроме высокой прочности, должны об­ ладать достаточной стойкостью против атмосферных воздействий (выветривание, влияния колебаний температуры, солнечной ра­ диации, влаги и других факторов). Внутренние обшивки должны

* Ветровые нагрузки для пневматических конструкций следует рассмат­ ривать как временные длительные.

263

обладать хорошими пароизоляционными свойствами и необходи­ мой био- и огнестойкостью. Обрамляются панели большей частью тем же материалом, что и обшивки, которые выполняют чисто защитные, а иногда и несущие функции.

а

Рис. 122. Схема трехслойных панелей:

•план; б — продольный разрез панели; в — поперечный разрез панелей типов 1 и 2; г — то же, панелей типа 3; д — то же, панелей типа 4.

Трехслойные панели стен проектируются, как правило, на­ весными и прикрепляются к элементам основного каркаса зда­ ния при помощи закладных частей и металлических деталей.

264