Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Использование трехслойных конструкций в строительстве
1.1. Исторический аспект развития трехслойных конструкций 10
1.2. Применение трехслойных "конструкций в качестве ограждающих в строительстве 12
1.3. Использование трехслойных конструкций в строительстве как несущих систем 15
1.4. О целесообразности применения: трехслойных конструкций в пространственных покрытиях зданий и сооружений 17
1.5. Основные выводы 21
ГЛАВА 2. Теоретические аспекты прочности и устойчивости фрагментов трехслойного многогранного купола
2.1. Численное изучение прочности и устойчивости малоразмерного двухъярусного купола из несущих трехслойных шестиугольных панелей, стыкующихся попарно в узлах 23
2.2. Численное изучение напряженного и деформированного состояния отдельной, наиболее напряженной панели двухъярусного многогранного купола из несущих трехслойных шестиугольных панелей, стыкующихся попарно в узлах 54
2.3. Общая устойчивость конструкции многогранного купольного покрытия из шестиугольных трехслойных панелей 63
2.4; Анализ устойчивости шестиугольной трехслойной панели многогранного купола, при приложении к ее углам перемещений, возникающих от загружения конструкции осесимметркчной нагрузкой 79
2.5. Местная потеря устойчивости несущих слоев трехслой ной панели многогранного купола90
2.6 Основные результаты и выводы по главе 94
ГЛАВА 3. Экспериментальное изучение крупномас штабной модели многогранного двухъярусного купола
3.1.. Цели и задачи эксперимента 96
3.2. Описание модели исследуемого купола. 97
3.3. Использованное оборудование 109
3.4.. Методика проведения кратковременных испытаний крупномасштабной модели трехслойного многогранного купола из плоских шестиугольных панелей ,
стыкующихся попарно вузлах
3.5. Испытания модели многогранного купола на действие осесимметричной вертикальной статической нагрузки, сосредоточенной в узлах стыковки панелей
3.6. Испытания модели многогранного купола на действие асимметричной вертикальной статической нагрузки, сосредоточенной в узлах стыковки панелей 132
3.7. Основные выводы по главе 138
ГЛАВА 4. Рекомендации по конструированию и возведению многогранных трехслойных куполов из шестиугольных панелей, стыкующихся углами
4.1. Рекомендации по конструированию 142
4.2. Рекомендации по возведению 148
4.3. Основные выводы по главе 150
Заключение 152
Библиографический список 155
- Применение трехслойных "конструкций в качестве ограждающих в строительстве
- Численное изучение напряженного и деформированного состояния отдельной, наиболее напряженной панели двухъярусного многогранного купола из несущих трехслойных шестиугольных панелей, стыкующихся попарно в узлах
- Методика проведения кратковременных испытаний крупномасштабной модели трехслойного многогранного купола из плоских шестиугольных панелей
- Рекомендации по возведению
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях современной рыночной экономики в области капитального строительства особо актуальна тематика применения эффективных строительных материалов и конструкций в зданиях и сооружениях.
Одними из наиболее перспективных и экономичных пространственных конструкций являются купола, позволяющие перекрывать большие пространства, обладая при этом малым весом, и создающие выразительные архитектурные композиции. Кроме того, возможны варианты, когда купольные конструкции совмещают в себе ограждающие и несущие функции.
В качестве основных направлений развития куполов можно выделить: поиск новых конструктивных форм, применение эффективных строительных материалов и новых прогрессивных технологий изготовления и монтажа, совмещение несущих и ограждающих функций.
Все эти направления в полной мере нашли свое выражение в многогранных куполах из трехслойны* панелей. Обладая малым весом, высокой степенью индустриальности, хорошими теплотехническими свойствами, возможностями перекрывать значительные пространства, многогранные трехслойные купола вполне отвечают требованиям, предъявляемым к современным конструкциям.
Исследования в области формообразования и статической работы многогранных куполов, которые проводились в нашей стране и за рубежом, в большинстве своем, относились к каркасным куполам. В тех же случаях, когда рассматривались конструкции куполов с несущими слоистыми панелями, влияние отдельных слоев панелей на работу конструкции в целом не принималось в расчет или же не учитывалось должным образом.
Разработанные варианты купольных покрытий изучены недостаточно и
>ис. «і-лЦИОНАЛЬНА» і
SHMHOTEKA І
4'
требуют дальнейшего исследовали*. ,<'
Указанное обстоятельство обуславливает актуальность проведения теоретических и экотеримвитальных'исследований," которые должны быть
и ,.- in , vll>r('."i r^ ' '. гелі, .-."">/)- ' Г, Г';.<Г' 1 «V.O '-4.11 ЧТ if ' < іІИ!г"<
использованы при проектировании куполов данного типа.
' ' Цель' исследования. Целью настоящей диссертационной работы
является экспериментально-теоретическое исследование поведения
многогранного купола из несущих шестиугольных трехслойных панелей,
сжующихся' углами, под ' действием' статической нагрузки, получение
соответствующих закономерностей и выводов.
' Задачи исследования: """
' Задачи исследования включали в себя: '
теоретическое и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния рассматриваемого купола под нагрузкой;
количественное и качественное сравнение результатов эксперимента с результатами, полученными расчетным путем;
изучение вопросов потери местной и общей устойчивости отдельных элементов и кугкт в целом;'' '"'а' *' "''""''
- ' выявление требований',' предъявляемых к материалам конструкции,
"' устаїювление пределов их применимости;'
разработка практических рекомендации по расчету и проектированию многогранных ' куполов из ' несущих" шестиугольных трехслойных панелей, стыкующихся углами; " '" " ' ''
разработка некоторых конструктивных решений панелей и узловых сопряжений с учетом' особенностей напряжённо-деформированного
"'состояния и способов соединения элементов.'
'" Достоверность результатов выполненных исследований,' защищаемых в работе, обусловлена сопоставлением результатов расчета купольной конструкций на различные виды нагрузок с соответствующими данными экспериментальных исследований.
Научная новизна. Оценены несущая способность и устойчивость не изучавшейся ранее-* конструкции многогранного купола из несущих, шестиугольных трехслойных панелей, стыкующихся углами. Экспериментально исследована работа купола с применением разработанного и запатентованного автором узлового сопряжения панелей в виде шарового шарнира. На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по конструированию куполов данного типа.'
Практическая ценность работы. Рассматриваемое в данной работе купольное покрытие, состоящее из шестиугольных трехслойных несущих панелей, стыкующихся углами, и треугольных свегопрозрачных вставок [48),' является принципиально новой конструктивной формой, отличающейся особой спецификой работы. Анализ напряженно-деформированного состояния этого купола позволяет выявить особенности его работы, а также ряд требований к составляющим его элементам и материалам, из которых они изготовлены, и выдать практические рекомендации по его проектированию и расчету.
На зашиту выносятся результаты экспериментально-теоретического
изучения несущей способности многогранного купола из шестиугольных
трехслойных панелей, стыкующихся углами. \
Апробация работы и результаты. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях в Ростовском государственном строительном университете, г Ростов-на-Дону, 2000 - 2004 г.г. Основные результаты диссертации опубликованы в 5 печатных работах, получен патент Российской Федерации на изобретение (№2190733).
Внедрение результатов. Работа выполнялась в рамках межвузовской научно-технической программы «Строительство». Результаты включены в отчет по этой программе.
Результаты, касающиеся формообразования куполов, исследуемых в
работе, а также экспериментального их изучения, включены в спецкурс «Пространственные, строительные конструкции покрытий», читаемый для магистров 5 курса обучения специальности ПГС.
Получен патент на изобретение узлового соединения шестиугольных
трехслойных панелей, между собой. Его описание также включено в
спецкурс ,- . і , . .
Отдельные результаты, касающиеся конструктивного оформления трехслойных панелей были рассмотрены в качестве альтернативных вариантов в ООО ЦНИИ ПГОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Н. П. Мельникова в качестве альтернативных в цилиндрических фонарях, как элементы частичной замены кровельного покрытия при проектировании торгового атриума в г. Махачкала.
Структура работы. Диссертация объемом 179 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. В заключение каждой из глав приводятся выводы по главе. Работа имеет 100 иллюстраций, 10 таблиц, библиографию из 120 наименований.
Применение трехслойных "конструкций в качестве ограждающих в строительстве
Идея создания трехслойных конструкций, успешно сочетающих в себе малый удельный вес, значительную жесткость и достаточную прочность, в разное время независимо приходила в головы многим выдающимся инженерам и ученым, в том числе и Леонардо Да Винчи. Исходя из этого, трудно дать точный ответ о времени изобретения трехслойных конструкций, однако доподлинно известно, что официально первым описал основные принципы слоистых конструкций и опубликовал их В. Фэйрбэйрн в 1849 году [89]. Также известно, что первой пространственной конструкцией, в которой в полной мере были воплощены трехслойные конструкции (или конструкции типа «Сэндвич», как их называют за рубежом) был самолет второй мировой войны «Москит», состоявший на вооружении Британских ВВС [83]. Несущие слои трехслойных конструкций самолета «Москит» состояли из фанеры, а в качестве заполнителя была использована древесина бальзового дерева.
После окончания второй мировой войны авиастроение было немыслимо без применения трехслойных конструкций, позволяющих снизить вес, увеличить скорость и габариты самолетов нового поколения. Данное обстоятельство послужило стимулом для интенсивного развития теории расчета трехслойных конструкций.
Параллельно с развитием теории расчета шло массовое внедрение трехслойных конструкций в авиацию, ракетостроение, судостроение, строительство. Приблизительно с конца 50-х годов XX века легкие слоистые конструкции начали активно применяться и в области строительства в большинстве экономически развитых стран мира. В последние же годы применению в строительстве слоистых (в частности, трехслойных) конструкций уделяется особое внимание. Созданы и широко используются высокопроизводительные технологические линии по изготовлению конструкций типа «Сэндвич». В нашей стране в 70-е годы прошлого века в Воронеже, Куйбышеве, Челябинске, Орске были построены заводы легких металлических конструкций, выпускающие также и трехслойные панели [10, 40]. На сегодняшний день в России трехслойные конструкции типа «Сэндвич» выпускаются практически повсеместно [97 — 103]. Разработана система нормативной документации [58, 62 — 64], выпущены чертежи типовых конструкций [77].
Огромный вклад в развитие теории расчета трехслойных конструкций внесли А. Л. Рабинович [61], А. П. Воронович [19], В. М Плеханов [57], Е. Reissner [114, 115], W. Ericksen [86 - 88], Н. March [105], N. Hoff [95, 96], W. Hemp [94], P. Williams [117], G. Gough [92], J. Goodier [90, 91], H. Cox [85], С Libove [104], H. Neuber [108], С Norris [109, 110], G. Thurstone [116], заложившие основы теории расчета трехслойных конструкций, используемые и по сей день.
Дальнейшее развитие теория расчета и проектирования трехслойных пластин и оболочек получила в трудах А. Я. Александрова [3], С. А. Амбарцумяна [4], Л. Э. Брюккера [7, 8], А. С. Вольмира [17, 18], Н. К. Галимова [20], Э. И. Григолюка [26], В. И. Королева [33], Л. М. Куршина [34, 35], А. П. Прусакова [60], П. П. Чулкова [80], а также Л. Вуда [118], Л. Марквардта [106, 107], М. Рэйвилла [113], Л. Хэрриса [93], С. Юссуффа [120], Н. Пэйгано [111], Ф. Плэйнтена [112], X. Аллена [83].
В указанных выше работах преимущественно рассматривалось напряженно-деформированное состояние в трехслойных сплошных пластинах и оболочках правильной геометрической формы. В то же время, в связи с появлением новых конструкционных материалов, а также новых конструктивных форм куполов и оболочек, отличающихся наличием изломов поверхности, несплошностью, неабсолютной симметрией входящих в их состав элементов, совмещающих ограждающие и несущие функции, особо важными моментами при проектировании являются выяснение степени применимости имеющихся методов расчета к конкретной рассматриваемой конструкции трехслойного купола или оболочки и выбор метода, наиболее отвечающего особенностям ее напряженно-деформированного состояния. Выбор того или иного конкретного метода расчета может быть обоснован только при проведении теоретических и экспериментальных исследований и последующем сравнении их соответствующих результатов. Кроме того, новые конструктивные формы всегда отличаются определенной спецификой работы. Определение этой специфики, а именно характера распределения усилий в элементах конструкции и характера ее деформирования от действия реальной нагрузки или ее аналога, является основной задачей, поставленной в этой работе.
Заметим, что в настоящее время пришедшие из авиационной промышленности трехслойные конструкции, используемые в ней качестве несущих и ограждающих, в строительстве, в основном, применяются как ограждающие. В то же время известные австрийские специалисты в области трехслойных конструкций К. Штамм и X. Витте в своей монографии [81], говоря о перспективах развития трехслойных конструкций, утверждают, что последние особенно подходят для несущих конструкций с большими пролетами, и что «... обширный диапазон возможных комбинаций материалов и конструктивных форм оставляет еще большое поле деятельности для изобретательской мысли конструктора».
Численное изучение напряженного и деформированного состояния отдельной, наиболее напряженной панели двухъярусного многогранного купола из несущих трехслойных шестиугольных панелей, стыкующихся попарно в узлах
В имеющихся на сегодняшний день работах, относящихся к рассматриваемому куполу [9, 12], исследовались напряжения и деформации, возникающие от действия нагрузки. Вопросы общей устойчивости данной конструкции до настоящего времени не исследовались.
Характер потери общей устойчивости тонких упругих оболочек качественно отличается от характера потери устойчивости упругих стержней и пластинок [5]. Стержень или пластина идеально правильной формы сохраняют первоначальную форму равновесия при значениях сжимающих сил меньших их критического значения. При этом стержень и пластина на графиках устойчивости 5 /(Р), где 5 - перемещение, а Р - нагрузка, имеют прямолинейные или близкие к ним участки. При дальнейшем плавном увеличении сжимающей нагрузки первоначальная прямолинейная форма равновесия перестает быть устойчивой и взамен ее появляется новая изгибная также устойчивая форма равновесия. Другими словами, при определенных значениях сжимающей нагрузки, как у стержня, так и у пластинки возможны устойчивые изгибные формы равновесия, бесконечно близкие к прямолинейным. При нагрузках больших их критического значения поведение пластинки отличается от поведения стержня лишь тем, что пластинка с закрепленными краями в отличие от стержня обычно способна и после потери устойчивости (уже в деформированном состоянии) воспринимать нагрузку.
Для упругих стержней и пластинок, работающих на сжатие, характерно одно значение критической нагрузки, Рщр. (эйлерова критическая нагрузка).
Для тонких упругих оболочек закрепленных таким образом, что допускается изгибная деформация оболочки растяжений и сдвигов срединной поверхности, также существует одно значение критической нагрузки, при превышении которого оболочка плавно, без хлопков переходит в новую изгибную форму равновесия. В случае, когда закрепления краев оболочки исключают возможность чисто изгибной деформации поведение тонких упругих оболочек при потере устойчивости качественно отличаются от упругих стержней и пластинок.
Для упругих сплошных оболочек характерны три значения критических значений и соответствующих им напряжений [5J: - Рв. кр. (0"в. кр.) - верхняя (эйлерова) критическая нагрузка (верхнее критическое напряжение), при превышении которого перестает быть устойчивой начальная безразлично-устойчивая равновесная форма; - Рн. кр. (0"н. кр.) - нижняя критическая нагрузка (нижнее критическое напряжение), при превышении которого у оболочки идеально правильной формы оказывается возможной отличная от начальной изгибная форма равновесия; - Рхл. (0хл.) - критическая нагрузка (критическое напряжение) при котором происходит выпучивание оболочки, сопровождающееся резким хлопком, в процессе которого возникают пластические деформации- При достижении или превышении нагрузкой (напряжением) значения Р , (о ) потерю устойчивости оболочки следует считать равносильной разрушению [5].
Значение нагрузки Рм. оболочки идеально правильной формы обычно лежит между Рв. кр. и Р„. кр., и тем ближе к верхнему значению, чем точнее изготовлена рассматриваемая оболочка [5].
Значение верхней критической нагрузки определяется с помощью линеаризованных дифференциальных уравнений теории оболочек.
Для определения нижних критических нагрузок необходимо решать сложные дифференциальные уравнения нелинейной теории оболочек.
В практических расчетах тонких гибких сплошных оболочек напряжения от расчетной нагрузки должны составлять определенную долю от верхнего критического напряжения.
Согласно геометрии исследуемого купола, его срединная поверхность является описанной вокруг сферического сегмента. Конструкция же рассматриваемого купола состоит из отдельных трехслойггых шестиугольных панелей, соединенных в узлах таким образом, что образуются треугольные проемы, расположенные в конструкции регулярно, которые заполняются ненесущим свегопрозрачным материалом. Поэтому нахождение критических напряжений с помощью дифференциальных уравнений оболочек является чрезвычайно сложной и трудоемкой математической задачей с заранее приближенным результатом.
Существующие методики расчета общей устойчивости сферических сетчатых, ребристых и ребристо-кольцевых металлических куполов, как правило, основаны на приведении имеющейся конструкции к гладкой сферической оболочке того же радиуса, для которой имеются готовые решения. В результате таких приведений получают приближенные решения. Исследуемая конструкция купольного покрытия, состоящая из отдельных шестиугольных трехслойных панелей, стыкующихся углами, во-первых, не является в полной мере сферической, так как узлы стыковки панелей не лежат на сфере (срединные поверхности панелей описывают сферу и каждая панель имеет только одну точку касания к ней), во-вторых, не является сплошной. Исходя из этого, приведение такого купола к гладкой сферической оболочке не имеет смысла, поскольку это принципиально разные оболочки.
В данной работе исследование общей устойчивости многогранной купольной оболочки выполнялось с помощью расчетного программного комплекса для ПЭВМ COSMOSM.
В качестве объекта исследования была выбрана крупномасштабная модель многогранного купола, расчетная схема которого представлена на рис. 3-4. Для данной модели купольной оболочки с помощью программного комплекса ANSYS были определены напряжения и деформации (визуализации главных напряжений представлены на рис. 34 — 35) от действия нагрузки, показанной на рис. 4. Кроме того, в ходе эксперимента рассматриваемая модель купола была испытана на действие указанной нагрузки и результаты экспериментального исследования подтвердили выполненный ранее статический расчет.
Методика проведения кратковременных испытаний крупномасштабной модели трехслойного многогранного купола из плоских шестиугольных панелей
Впервые для купола рассматриваемого типа, имеющего дискретную структуру, численно исследовано влияние проемов и жесткостей вставок, заполняющих проемы между основными несущими панелями, на его общее напряженно-деформированное состояние. В результате проведенных численных исследований было выявлено: - уровень максимальных напряжений, возникающих в элементах несущих панелей рассматриваемой конструкции при нагрузках, сопоставимых с реальными, не превышает расчетных сопротивлений материалов. При этом в обшивках панелей не возникает текучесть, что свидетельствует об их работе в упругой стадии; - при заполнении проемов купола трехслойными панелями-вставками с обшивками из различных материалов более чем в 2 раза по сравнению с проемным куполом снижается уровень концентрации напряжений в угловых зонах основных несущих панелей, что свидетельствует о включении в статическую работу панелей-вставок. В то же время влияние вида материалов, из которых могут состоять обшивки заполняющих проемы треугольных панелей на напряженно-деформированное состояние конструкции ничтожно мало.
Детальный, расчет наиболее напряженной приопорнок панели купола показал следующее: - наиболее напряженным участком панели является участок в пределах угловой вставки на опоре; - исходя из полученных в ходе численного исследования напряжений в элементах панели возможно изменение размеров угловых вставок от предложенных ранее 1/6 - 1/8 до 1/10 - 1/12 максимальной стороны панели.
Получены зависимости максимальных главных, эквивалентных и касательных напряжений в элементах несущих панелей от соотношения модулей упругости материалов входящих в их состав слоев. Согласно этим зависимостям наиболее предпочтительным материалом для обшивок несущих панелей является алюминий, поскольку при его использовании наблюдается наименьшее расхождение между величинами напряжений в наружных и внутренних обшивках, что свидетельствует о более эффективном использовании материалов этих несущих слоев.
Впервые для купола данного типа исследованы его общая устойчивость, а также общая и местная устойчивость отдельно взятой наиболее напряженной панели. Для рассматриваемого в работе варианта купола получен коэффициент запаса устойчивости п = 4.5 при величине нагрузки на расчетную модель в 3.5 раза превышающей реальную, что говорит о значительном запасе устойчивости. Для выделенной из купола наиболее напряженной панели при тех же условиях получен коэффициент запаса, в 8.3 раза превышающий коэффициент запаса устойчивости для всего купола. Таким образом, потеря устойчивости всего купола первична по отношению к потере устойчивости панелей.
Получены зависимости коэффициента запаса общей устойчивости исследуемого варианта купола от толщин слоев, а также от соотношения модулей упругости материалов слоев несущих панелей.
Как уже отмечалось ранее, до настоящего времени многогранные пластинчатые купола из плоских трехслойных панелей, в частности, рассматриваемая в данной работе конструкция, были недостаточно изучены. Исследования, которые проводились ранее по данной проблематике [11, 14, 28], в большинстве своем касались рассмотрения статической работы отдельно взятых элементов купольной конструкции.
В рамках этой диссертационной работы было проведено экспериментальное исследование конструкции многогранного купола, состоящего из несущих плоских трехслойных шестиугольных панелей, стыкующихся попарно в углах, и треугольных проемов. В ходе экспериментального исследования были проведены кратковременные испытания модели многогранного купола, выполненной в масштабе 1:2 по отношению к реальной конструкции, осесимметричной вертикальной статической нагрузкой, кратной реальной (снеговой), асимметричной вертикальной нагрузкой, прилагаемой в узлах стыковки панелей в пределах одного сектора, осесимметричной статической нагрузкой, прилагаемой в узлах сопряжения панелей верхнего яруса с верхним распорным контуром, и сосредоточенной нагрузкой, прилагаемой в узлах стыковки приопорных панелей и панелей верхнего яруса купола.
Целями указанного выше исследования являлись: 1. Выявление величины экспериментальных напряжений и перемещений под воздействием осесимметричной и асимметричной статической нагрузки, близких или превышающих реальные значения снеговой и постоянной нагрузок.
Экспериментальная модель представляла собой многогранный двухъярусный купол, состоящий из плоских шестиугольных несущих трехслойных панелей трех типоразмеров и треугольных проемов [48] (рис. 60, 61). Купол опирался на жесткую пространственную раму (рис. 62), выполненную из профилей металлопроката.
Состав несущих трехслойных панелей купола следующая: материал верхних и нижних обшивок панелей - сталь оцинкованная 0.8 кп толщиной t = 0.55 мм [24], материал заполнителя - полистирол вспенивающийся, с поверхностной обработкой частиц, марки ПСВ-С5ІЗ толщиной 8 = 70 мм и плотностью р = 25 кг/м3 по ТУ 4710PK430I00009667 ТОО-002-2002. В углах панелей, между обшивками, имеются деревянные угловые вставки ромбовидной формы трех типоразмеров, в зависимости от горизонтального угла а (рис. 70).
Рекомендации по возведению
Ввиду новизны рассматриваемой в данной работе многогранной купольной конструкции и, как следствие, отсутствии практического опыта в вопросах ее конструирования и монтажа, предлагаемая тематика является довольно актуальной, поскольку их освещение позволит проектировщику лучше разобраться в специфике работы конструкции, а следовательно и выбрать для нее наиболее рациональные конструктивную схему и метод возведения.
При конструировании любой конструкции, прежде всего, необходимо исходить из предъявляемых к ней требований. Не является исключением и исследуемое в этой работе купольное покрытие.
К многогранной купольной оболочке из шестиугольных трехслойных панелей, стыкующихся углами, предъявляются следующие основные требования: - противопожарные (по степени огнестойкости и распространению огня); - по теплотехническим свойствам; - по коррозионной стойкости по отношению к агрессивным воздействиям окружающей среды (внутренней и внешней); - по защите от солнечной радиации; - по герметичности; - по несущей способности.
Соответствие купольного покрытия противопожарным и теплотехническим требованиям достигается путем подбора материалов панелей и толщины заполнителя согласно строительным нормативным документам [70, 72, 73].
Соответствие требованиям коррозионной стойкости может быть достигнуто тремя путями: - за счет применения декоративно-антикоррозионных (органозоль, акриловые эмали, акрил силиконовые эмали, меламино-алкидные эмали, ал-кидный лак и др.) или полимерных (краска ОД-ХВ221 по грунтовкам АК-0138 или К4-018Я грунтовка ЭП-0140, суспензии фторопласта марок Ф-2СД, Ф-2МСД и др.) покрытий; - за счет применения материалов обшивок мало подверженных коррозии (например, алюминиевые или титановые сплавы, нержавеющие стали, стеклопластики) [15] г - за счет применения стальных обшивок защищенных цинкованием или алюминированием [15].
Выбор конкретного варианта антикоррозионной защиты зависит, во-первых, от степени агрессивности среды, а во-вторых, от экономической целесообразности.
В южных районах для защиты от солнечной радиации помещения, перекрываемого таким куполом, необходимо подбирать цвет и материал покрытия наружных обшивок с таким расчетом, чтобы уменьшить влияние солнечной радиации.
Соответствие требованиям герметичности может быть достигнуто благодаря применению уплотняющих прокладок, мастик и герметиков, выпускаемых промышленностью. Для герметизации и уплотнения швов между панелями, панелями и светопрозрачными вставками, могут использоваться: - прокладки резиновые пористые, изготавливаемые из резиновой смеси типа З-НР-73-51 на основе полихлоропренового каучука; - мастика герметизирующая нетвердеющая «Бутэпрол-2М», изготавливаемая на основе синтетических каучуков, наполнителей, пластификаторов и адгезионных добавок. Мастика сохраняет свои физико-механические показатели при температуре от -40 до +70 С; - мастика герметизирующая нетвердеющая «Гэлан», изготавливаемая на основе синтетического каучука, наполнителей, масел и технологических добавок. Она обладает способностью сохранять свои свойства при температурах от —40 до +80 С; - герметики марок У-ЗОМ и УТ-ЗІ, изготовленные на основе жидкого теокола, и обладающие способностью вулканизации при температуре 18-30 С. Они применяются в различных климатических условиях при температурах от -60 до +130 С, включая тропические; - клей-герметик «Эластосил 11-06» представляет пастообразную компо зицию на основе низкомолекулярного каучука, наполнителей катализа торов. Продукт вулканизируется после выдавливания из тары за счет контакта с влагой воздуха с образованием резиноподобного материала. Поскольку темой этой работы является исследование напряженно деформированного состояния рассматриваемой конструкции, сакцентируем внимание именно на требованиях к несущей способности купола, и в сле дующем паршрафе приведем рекомендации по конструированию многогран ных куполов из шестиугольных трехслойных панелей, стыкующихся углами.
Под конструированием конструкции многогранного купола будем понимать конструирование входящих в его состав панелей и узлов соединения.
Проектирование зданий и сооружений с покрытием в виде многогранных куполов из шестиугольных трехслойных панелей, стыкующихся углами, следует начинать с определения перекрываемого пространства и выбора стрелы подъема купола, поскольку от этого зависит выбор размеров панелей покрытия.
В соответствии с требованиями [71] величина снеговой и ветровой нагрузок, действующих на сферическую поверхность купола, зависит от соот 143
ношения стрелы подъема (высоты) и диаметра в уровне основания. Поэтому при проектировании покрытия необходимо по возможности принимать такое соотношение стрелы подъема и диаметра основания (f/d), при котором касательные нагрузки были бы минимальными. Особенно это важно в климатических районах, где ветровая и снеговая нагрузки являются преобладающими. Например, в северных районах при значительных снеговых нагрузках на покрытие и практически весьма затруднительной очистке снега, купольное покрытие должно проектироваться таким образом, чтобы снег либо откладывался в минимальном объеме, либо сдувался. Высокие купола (при стреле подъема 1/3 — 1/2 диаметра) обуславливают минимальные снеговые нагрузки. Однако при таких соотношениях размеров купола возникает угроза снежных обвалов с покрытия. В таких зданиях над входами и въездами в здание необходимо устройство козырьков, рассчитанных на нагрузки от обрушивающегося снега, а вокруг здания, где возможно обрушение снега, необходимо устраивать ограждения, куда не должны попадать люди. В опасных местах не должно размещаться оборудование.
