Гиперболические оболочки. Конструирование и особенности расчета.

Среди деревянных оболочек с поверхностью двоякой кривизны гиперболические оболочки получили наиболь­шее распространение. Это в значительной степени объ­ясняется возможностью таких оболочек образовывать свою криволинейную поверхность посредством прямоли­нейных образующих. Из ряда геометрических форм б прямолинейными образующими в строительстве чаще всего применяют два типа поверхности — гиперболиче­ский параболоид (гипар) и параболоид вращения. Эти поверхности называются неразвертывающимися или ко­сыми линейчатыми поверхностями. Благодаря этому свойству оболочки могут быть выполнены из прямолиней­ных элементов-досок, брусков, фанерных полос и т. п. Наиболее часто в покрытии применяют оболочки в фор­уме гиперболического параболоида с прямолинейными бортовыми элементами. Покрытия могут состоять из од­ного гипара, двух, трех и более, образуя многосекцион­ные оболочки. Этими конструкциями перекрывают зда­ния с квадратным, прямоугольным, многоугольным и кри­волинейными планами.Поверхность гипара образуется различными способа­ми способ трансформации плоского четырехугольника в простран­ственный смещением по вертикали одного или двух диагонально расположенных углов, или скручиванием про­тиволежащих прямолинейных элементов контура отно­сительно один другого (рис. 1Х.46, а).

Достоинствами пологих гипаров, является простота образова­ния линейчатой поверхности, повышенная устойчивость.

Недостаток гиперболических оболочек—некоторая зыбкость и достаточно высокие для древесины касатель­ные напряжения,

Деревянные гиперболические оболочки состоят из пролетного строения и бортовых элементов (рис. 1Х.46,г). Сечение оболочки при пролетах до 8—10 м состоит из двух слоев шпунтованных досок толщиной 20—" 25 мм, уложенных параллельно диагоналям. При проле­те 10—12 м сечение оболочки выполняют из трех-четы­рех слоев досок или брусков. Слои располагаются под углом 45° относительно один другого в различных соче­таниях, комбинируя направления вдоль прямолинейных образующих и параллельно сжатой или растянутой ди­агонали. Толщину слоя досок или брусков определяют расчетом и конструктивной схемой укладки, учитывая, что слои, положенные параллельно образующим, необхо­димо скручивать относительно продольной оси. Фанерные оболочки могут состоять из фанерных по­лос, укладываемых в два или три слоя по направлению параллельному прямолинейным образующим или кривой линейным диагоналям, а также из ребристых клеефанерных панелей с одной или двумя общивками.

Как деревянные, так и клеефанерные оболочки могут быть построечного изготовления и сборными, монти­руемыми из отдельных частей. Клеефанерные панели в этом случае изготовляют на весь пролет оболочки с закручиванием концевых сечений относительно продольной оси.

Среди форм пластмассовых пространственных покры­тий гиперболические оболочки составляют около 10 %. Однако, если не считать тонкостенные мембраны, работа­ющие только на растяжения, то примеров жестких ги­перболических оболочек остается не так много. К ним относятся однослойные стеклопластиковые оболочки в форме гипаров толщиной 3—5 мм со стороной до 12 м. Приближенный расчет гипаров можно выполнить по безмоментной теории - в оболочке опреде­ляют нормальные и касательные усилия (напряжения).

Сдвигающее усилие в бортовом элементе,

где а—угол наклона бортового элемента к горизонтальной пло­скости.

Распор в однолепестковом гипаре

Для гладких однослойных стеклопластиковых оболо­чек, решающим критерием в определении толщины является не прочность, а устойчивость. Во избежание выпучивания пластмассовой оболочки сжимающие напряжения в ней не должны превышать 1/3 критических, вычисляемых для

гиперболических прямоугольных в плане оболочек по формуле

sкр= (hd/abÖ3(1-m^2))×E

где Е — модуль упругости; m — коэффициент Пуассона; d— толщи­на оболочки; Н— подъем оболочки; а, b— размеры сторон оболочки в плане.

В производственных зданиях, с большими размерами в плане, с естественным освещением со стороны кровли применяют покрытия шедового типа, состоящие из дере­вянных или клеефанерных коноидальных оболочек, Фор­ма поперечного сечения таких оболочек может быть параболической, эллиптической, круговой. В другом на­правлении оболочка состоит из прямолинейных образую­щих. Часто верхняя часть оболочки опирается на арку, а нижняя — на ее затяжку.

65.Стеклопластики. Виды стеклоплстиков, способы их получения. Области применения.

Стеклопластики - пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связующего(ненасыщ. полиэфирные, эпоксид-ные и фенолоформальдегидные смолы). Наполнители -стекловолокнистые, свойствами которых определяются физико-механические характеристики стеклопластиков.

Стеклянное волокно- арматура для стеклопластика,а смола- связующее и защита стеклю волокна от влияния внешней сре­ды и способствует равномерному распределению уси­лий, возникающих в них. По химическому составу стекло, из которого выра­батывают волокна, может быть щелочным с содержани­ем окиси натрия 5—15 % и малощелочным с меньшим его содержанием. Прочность щелочного стекловолокна ниже прочности малощелочного и в значительно большей степени снижается при увлажнении. В связи с этим для изготовления стеклопластиков применяют малощелоч­ное стекловолокно.

Стекловолокно получают: расплавленная в печи стеклянная масса, проходя через фильерные отверстия на дне печи, образует капли, которые увлекают за собой тонкие волокна. Затем эти волокна наматываются на вращающийся барабан.Во время выработки стеклянные волокна следует замасливать. Применяют три вида замасливателей — парафиновый, парафиновую эмульсию и спиртоканифольный. Стеклянное волокно имеет ка­чества, присущие стеклу—негорючесть, высокую тепло­стойкость, плотность, прозрачность, а также хор. мех. показатели.

Принцип получения стеклопластикового пресс-материала состоит в совмещении различ­ными способами связующего и стекловолокнистого на­полнителя, образуется композиция, удобная для дальнейшей переработки в изделие мето­дом прямого или литьевого прессования.

Пресс-материалы типа СВАМ(с текловолокнистый анизотропный материал) получают не­посредственно при выработке первичной стеклонити, применяя связующее в качестве замасливателя.

Пресс-материалы типа АГ-4С- однонаправленная лента, получаемая на основе круче­ных стеклянных нитей и анилино-фенолоформальдегидной смолы. Пресс-материалы типа АГ-4С предназначены для по­лучения высокопрочных изделий методом прямого прес­сования или намотки.

Пресс-материалы типа АГ-4В- стекловолокнит, получаемый на основе срезов первич­ной стеклонити и смолы Р-2М. Специально подготов­ленный стекловолокнистый наполнитель смешивают с фенолоформальдегидной смолой в смесителях. Затем выгружают и сушат. Режимы прессования определяют заранее в зависимости от вида и толщины изделия. Использование стеклопластиков в строительстве имеет немало технико-экономических преимуществ, благодаря которым они используются в строительстве в виде ограждающих конструкций (стеновые и. кровельные панели), несущих строительных конструк­ций, архитектурно-строительных деталей и изделий, санитарно-технических изделий, декоративно-облицовочных материалов, арматуры и опалубки для бетонных конст­рукций.

Большое распространение получают кровельные стеклопластиковые материалы.У нас в стране выпускают гладкие

и волнистые листы из стеклопластиков на основе смолы ПН-1. Эти материалы имеют удовлетворительные физи­ко-механические свойства, небольшой объемный вес, светопрозрачность и хороший внешний вид. Их исполь­зуют для устройства световых фонарей, покрытий про­мышленных и общественных зданий, навесов, балконных ограждений и др. Стеклопластики на полиэфирных смолах применяют для стеновых и кровельных панелей неотапливаемых зданий, трехслойных панелей, различных профильных изделий, а также в качестве защитного покрытия желе­зобетонных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, а также периодическим заморажива­нию и оттаиванию.

Наиболее эффективными конструкциями из пласт­масс являются пространственные конструкции в виде оболочек покрытия, в которых благодаря рациональной геометрической форме в значительной степени компен­сируется такой недостаток пластмасс, как повышенная деформативность вследствие относительно