Светопрозрачные панели. Расчет и конструирование

Министерство образования  и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра инженерных конструкций

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

тема: «Светопрозрачные панели. Расчет и конструирование»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новокузнецк, 2012

 

Оглавление

 

Светопрозрачные панели. Общие сведения 2

Конструирование панелей 3

Расчет панелей 6

Примеры современных  светопрозрачных конструкций 10

Список литературы 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Светопрозрачные панели. Общие сведения

В зарубежном строительстве  из всех типов стеклопластика основное применение нашел светопрозрачный  стеклопластик, который с успехом  используется в виде листовых элементов  волнистого профиля.

Светопрозрачные ограждения нашли широкое применение в стенах и кровле, а также в элементах  вспомогательных сооружений: навесах, киосках, ограждениях парков и мостов, балконов, лестничных маршей и др.

Светопрозрачные покрытия применяются  в промышленных, общественных (покрытия бассейнов, кортов и других спортивных сооружений, торговых центров, выставочных  манежей), сельскохозяйственных зданиях (теплицах, оранжереях), в жилых зданиях (зимних садах). Покрытия могут быть как "тёплыми" так и "холодными", в зависимости от назначения внутренних помещений. К теплым покрытиям предъявляются  следующие требования: конструкция  должна обеспечить, кроме статической  прочности, теплоизоляцию, дренаж конденсата.

В холодных ограждениях промышленных зданий волнистые листы из стеклопластика сочетаются с волнистыми листами  из асбестоцемента, алюминия и стали. Это дает возможность наиболее рационально  использовать стеклопластик, применяя его в виде отдельных включений  в кровлю и стены в количествах, диктуемых светотехническими соображениями, а также соображениями огнестойкости. К прогонам и фахверку листы стеклопластика крепятся теми же крепежными деталями, что и листы из других материалов.

Светопрозрачные ограждения стен и покрытия могут быть либо сплошными по всей поверхности, либо отдельными участками, прозрачными  или окрашенными в различные  цвета. Желательно использовать самоочищающиеся  светопрозрачные покрытия.

Светопрозрачные конструкции  применяют в форме волнистых  листов, куполов и трехслойных  панелей, для которых используют пластмассы, сочетающие высокое светопропускание и достаточную прочность, — полиэфирные  стеклопластики, органическое стекло и винипласт.

Трехслойные панели для стен и покрытий начали применять в  США и западноевропейских странах  в послевоенные годы вначале для  одноэтажного стандартного домостроения и временных зданий, а затем  в качестве навесных панелей в  промышленных и общественных зданиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструирование панелей

По конструктивному признаку светопропускающие конструкции можно разделить: на основе системных профилей - алюминия, стали, ПВХ с заполнением из одинарного стекла, стеклопакетов акрилового и поликарбонатного стекла; и конструкции из самонесущих элементов - полимерные материалы- плоские и волнистые листы из экструдированного ПВХ.

Волнистые прозрачные листы  укладывают в покрытиях вдоль  ската на деревянные или стальные прогоны. Диаметр применяемых болтов и шурупов не менее 6 мм. Для свободы  перемещения листов при температурных  воздействиях отверстия под болты  и шурупы делают на 2 мм больше их диаметров.

В зависимости от технологии изготовления стеклопластиковые панели могут быть клееными или цельноформованными. Клееные панели изготовляют путем соединения на клею плоских обшивок с элементом среднего слоя. Клееные конструкции позволяют в зависимости от потребности сравнительно широко варьировать высоту и шаг элементов среднего слоя. Их основным недостатком является большее по сравнению с цельноформованными панелями число технологических операций, что делает более сложным их изготовление, а также менее надежное соединение обшивок с ребрами.

Цельноформованные панели получаются непосредственно из исходных компонентов  – стекловолокна и связующего, из которых формуется коробчатый элемент путем намотки волокна  на оправки прямоугольной формы. Такие элементы еще до отверждения  связующего спрессовываются в панель путем создания бокового и вертикального  давления. Ширина этих панелей определяется длиной коробчатых элементов и применительно  к модулю промышленных зданий принимается  равной 3 м.

 

Светопрозрачные плиты для  отапливаемых зданий выполняют, как  правило, трехслойными, плоской или  криволинейной формы. Они состоят  из одного или двух, склеенных между  собой, слоев волнистого светопрозрачного стеклопластика, к которым с обеих  сторон приклеивают еще по плоскому листу. Средний слой такой панели может быть выполнен в виде решетки  или ребер из алюминия или пластмассы типа "Полигаль- Титан". По контуру  панели устраивают усиленное обрамление из металлических профилей или стеклопластика, которое служит для защиты плиты  от механических повреждений при  изготовлении, транспортировке и  монтаже. Все три слоя выполняют и несущие функции. Небольшая собственная масса панелей и плит со средним слоем из пенопласта (200—700 кг/м2) обеспечивает эффективность их применения в первую очередь для зданий, строящихся в отдаленных и труднодоступных районах.

Трехслойные светопрозрачные  ребристые плиты бывают цельноформованными, что исключает процесс склеивания.

 

 

 

Расчет панелей

Волнистые светопрозрачные  листы рассчитывают на изгиб по двум предельным состояниям. По первому  – проверяют прочность и местную  устойчивость листа, по второму –  прогиб листа.

Расчет конструкций из волнистых листов, при надлежащем их креплении на опорах, может производиться  по формулам, принятым для балок  с недеформируемым контуром, т. е. по формулам сопротивления материалов.

Геометрические характеристики волнистых листов на единицу ширины определяются по следующим формулам.

Момент инерции

Момент сопротивления

Площадь поперечного сечения

α₀ вычисляется из условия

В этих формулах  М и Q –  максимальные изгибающий момент и поперечная сила.

 

Момент инерции, момент сопротивления  и площадь поперечного сечения  одной волны могут быть определены также по таблице 1.

Внутренние усилия и прогибы  листов вычисляются по схеме балки, расчетный пролет которой равен  расстоянию между прогонами или  другими несущими конструкциями  в свету.

В случае опирания листа  на стальные или железобетонные прогоны  определение внутренних усилий и  прогибов допускается производить  с учетом упругой податливости крепления. Податливость крепления при растяжении в см/кг в расчете на один крепежный  болт принимается равной:

Прочность листа проверяют  по нормальным напряжениям

и по касательным напряжениям

Местную устойчивость волнистого листа проверяют по формуле

Трехслойные светопрозрачные  конструкции в ряде случаев имеют  дополнительные закрепления на опорах, необходимые в связи с повышенной гибкостью конструкций из стеклопластика, имеющего низкий модуль упругости.

Расчет панелей с закрепленными  опорными кромками может быть произведен с использованием работ, в которых  рассмотрены случаи шарнирного закрепления  опор и закрепления с частичной  заделкой.

Для поперечного изгиба панелей  равномерно распределенной нагрузкой  расчет производится по следующим формулам:

а) при шарнирном закреплении  опорных кромок

б) при частичной заделке  опорных кромок водится понятие  о коэффициенте опорной пары , который определяется отношением фактической величины изгибающего момента в опорных сечениях панели при данной степени из заделки М_о.у к той величине момента, которая соответствует полной заделке обоих ее концов.

При этом

Величины  носят название параметров Бубнова и могут быть определены для значений от 0 до 24 по рисунку, а для значений больше 24 по таблицам.

Расчет панелей с полной заделкой опорных кромок можно производить  по обычным формулам сопротивления материалов, так как и в этом случае влияние продольных растягивающих усилий незначительно. Но осуществление полной заделки конструктивно относительно сложно. Гораздо проще осуществляется частичная заделка опорных кромок путем выпуска за торец панели части верхней или нижней обшивки. При этом кроме реактивной продольной силы Т возникает опорный момент, который в зависимости от направления уменьшает или увеличивает прогиб и напряжения в пролете панели. Если сечение панели симметрично относительно нейтральной оси, то величина опорного момента при частичной заделке приближенно определяется по формуле

Знак «+» относится  к случаю верхней частичной заделки, знак «-» - к случаю нижней частичной  заделки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры современных светопрозрачных  конструкций

- Аванзини групп делает превосходные интерьерные дизайнерские панели из всех материалов, которые бывают.

Интересны панели из дерева со сквозной фрезеровкой и последующей  заливкой полостей светопрозрачным  полимером.

 

 

- Светопрозрачные панели Миродаль. Панели имеют два слоя светопрозрачного или полупрозрачного полотна. Световой поток от светильников, установленных на потолочных перекрытиях за панелью, проходит через светопрозрачную панель практически без потерь, при этом мягким рассеянным потоком заполняет все пространство помещения. Создаются идеальные условия освещенности, например, для демонстрации художественных произведений (живопись, скульптура). Не случайно первыми после изобретения  светопрозрачными панелями были переоборудованы всемирно известные музеи – Дрезденская картинная галерея и Манчестерский музей искусств.

 

- Поликарбонат используется для модульных панелей и плит, и представляет собой  термопластичный  техно-полимер  с отличным:

 механическим свойством  - сопротивление удару,

 оптическии свойством  – прозрачность,

 тепловым свойством  - тепловая изоляция.

 

 

- Fastlock (Фастлок) – современные кровельные светопрозрачные панели из особо гибкого пластика (поликарбонат), предназначены для сооружения всех видов навесов – на стоянках транспорта, закрытых верандах и террасах. Панели находят самое широкое применение в современных условиях. С их помощью монтируют навесы на автостоянках или террасах, пергол, зенитных фонарей для навесов над погрузочными платформами и для любых других аналогичных целей. При монтаже панелей Fastlock выдерживается максимальное расстояние между опорными элементами около 60 см. К стропильной ноге крепятся защелками, одна складка вкладывается в другую. Панели выдерживают большие нагрузки, например – вес человека или большую снежную массу зимой, не теряя формы и не прогибаясь.

Список литературы

 

1. Шишкин В. Е. Конструкции из дерева и пластмасс. Госстройиздат, 1996

2. Губенко А. Б. Строительные  конструкции с применением пластмасс.  М. Стройиздат, 1970

3. Режим доступа

http://pridumal.livejournal.com/274.html

http://www.promstroi.md/ru/Polikarbonat.html

http://www.gutter.ru/fastlock/fastlock.htm