лекции ч2
.pdf
МЕХАНИЧЕСКОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЛАСТМАСС
Этот вид соединения используется в соединениях между собой термопластичных и разнородных пластмасс. Обычно применяется для соединения обшивок и рёбер в трёхслойных конструкциях. В качестве рабочих связей используются полнотелые или трубчатые заклёпки, самонарезающиеся винты ( саморезы), болты, шурупы.
КОМБИНИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Соединение из пластмасс выполняется склеиванием в сочетании с различными механическими соединениями. Различают : клеезаклёпочные, клеевинтовые, клееболтовые соединения. Механические связи повышают сопротивление клеевой прослойки действию отдирающих напряжений. Клеевая прослойка при этом значительно снижает пики напряжений при нагружении заклёпок, болтов и др.
Благодаря адгезии клея к материалу связей происходит стопорение резьбовой пары, в результате винты и шурупы не могут самопроизвольно выкручиваться при динамических и температурных воздействиях.
К РАСЧЁТУ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
Расчёт элементов из пластмасс производится по двум группам предельных состояний. При различных видах напряженного состояния в расчётах в принципе используются те же формулы, что и в деревянных конструкциях. Однако, при этом необходимо учесть, что прочностные и упругие характеристики различны для разных видов пластмасс. Так например, при расчёте на устойчивость коэффициент продольного изгиба при одной и той же гибкости будет разный .
Для сравнения: при гибкости 75 для древесины φ=0.533, для полиэфирного стеклопластика φ =0.195, для оргстекла φ=0.103.
Несущая способность нагеля из древесно-слоистого пластика при изгибе будет почти в два раза меньше чем нагеля из стеклопластика АГ4С и более чем в три раза меньше несущей способности нагеля из стали А240.
При назначении расчётных сопротивлений пластмасс необходимо учитывать влияние температуры, влажности и особенно время действия нагрузки. Учёт производится по аналогии с деревянными конструкциями путём введения поправочных коэффициентов. В зависимости от длительности действия нагрузки в расчёт по несущей способности и деформативности включаются длительные и кратковременные прочностные и упругие характеристики : R, E, G иRk EkGk .
ТРЁХСЛОЙНЫЕ ПАНЕЛИ ИЗ ПЛАСТМАСС
Панели могут изготавливаться полностью из пластмасс, либо комбинированными в сочетании с другими материалами. По светопропускной способности панели могут быть светопроницаемыми и глухими. По конструктивному решению панели можно разделить на ребристые и со сплошным средним слоем. В зависимости от назначения ребристые панели могут содержать утеплитель.
Обшивки панелей могут изготавливаться как из плоских так и волнистых листов. По материалу это могут быть: стеклопластики, древесные пластики, винипласт, оргстекло, поликарбонат. Обшивки могут быть выполнены как, из одинаковых материалов, так и из разных. Но чаще всего это одинаковый материал и равной толщины.
Рёбра в панелях могут выполняться из цельной, клееной древесины, фанерных профилей, волнистых стеклопластиков и стеклопластиковых труб.
Сплошной средний слой в панелях выполняется из лёгких и эффективных теплоизоляционных материалов. В настоящее время широко применяются вспенивающиеся внутри панели материалы, например, вспенивающийся пенополиуретан, обладающий хорошей отгезией практически ко всем материалам.
Трёхслойные панели в зависимости от конструктивного решения среднего можно разделить на четыре типа:
-с часто расположенными рёбрами;
-с редко расположенными рёбрами;
-со сплошны средним слоем , контурным обрамлением и утеплителем, приклеиваемым
кобшивкам;
-с сплошным средним слоем – пенели «сэндвич».
Панели покрытия рассчитываются на собственный вес и снег при пологих крышах и ветер, если конструкции имеют значительный строительный подъем.
При расчёте панелей всех типов необходимо соблюдать следующие требования: |
|
|
|
|||
|
200 c0 /δ 4; /c 10; |
_ |
_ |
|
|
|
E |
|
|
|
|||
Eпр |
|
|
|
|||
Eпр /G 10000; |
|
2 |
), |
|||
_ |
|
|
(1 μ |
|
||
Eпр |
|
|
|
|
|
|
Где - приведённый модуль упругости материала обшивок; Е – модуль упругости материалаδ обшивок; |
||||||
G – модуль сдвига среднего слоя; |
- коэффициент Пуассона материала обшивок; |
- толщина обшивок; |
||||
с0 –расстояние в свету между обшивками; с= с0 +δ.
Конструкции светопрозрачных панелей
А
Б
А- панели со средним слоем из досок, плоских и волнистых стеклопластиковых листов поставленных на ребро; Б- панели со средним слоем из волнистого полиэфирного стеклопластика, уложенного плашмя; 1- наружные обшивки; 2- ребристый средний слой; 3- обрамление по контуру панели; 4- жёсткий пенопласт; 5- клеевой шов.
Панели со сплошным средним слоем
Конструкции обрамления
1 |
3 |
2 |
2 |
4
5 |
3 |
1 |
|
5 |
4 |
1 –наружные обшивки; 2 – обрамление; 3– крепёжные уголки; 4 – заклёпки; 5 – болты.
Обшивки панелей могут быть как плоскими, так и волнистыми, выполненными из стеклопластиков и тонких алюминиевых листов. Средний слой может быть выполнен из формованного пенопласта или пенополиуретана, а также путем их вспенивания в полости панели. С целью экономии утеплителя средний слой может быть выполнен с пустотами. Средний слой приклеивается к обшивкам, элементы обрамления между собой и с обшивками соединяются на клею, заклепках и болтах. Соединение может быть и комбинированнымклеезаклепочным или клееболтовым. Ширина панелей до 1.5 м, длиной панели могут быть до 6 м.
ОСНОВЫ РАСЧЁТА ПАНЕЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС
|
|
|
|
|
|
ПАНЕЛИ I ТИПА |
|
|
|
К данному типу относятся панели, у которых |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расстояние «а» между продольными рёбрами меньше |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эп.σ |
или равно 0,05 пролёта и выполняется условие |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
E J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
p |
0.8a/ , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EобJоб |
|||
δ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Eр Jp , Eоб Jоб –изгибная жесткость рёбер и обшивок. |
||||
|
|
|
|
|
bp |
а |
bp |
а |
bp |
а |
bp |
|
+ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
bоб |
|
|
|
|
|
|
|
Высота рёбер принимается 0.1-0.5 ширины обшивки. |
|||
|
|
Предпосылки к расчёту: |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
–нормальные напряжения воспринимаются обшивками и частично рёбрами, сдвигающие напряжения рёбристым средним слоем;
–эпюра распределения нормальных напряжение по ширине обшивок имеет равномерный характер.
R
Максимальная высота рёбер назначается из условия жёсткости bp 0.6bоб E p ,
р.пр
где R |
p |
- расчётное сопротивление материала рёбер; |
Е |
Е (1 μ2 ) |
|
|
|
р.пр |
р |
р |
|
Нормальные напряжения проверяются как в обшивках, так и в рёбрах. В расчёт включаются приведённые геометрические характеристики. Приведение осуществляется к материалу того элемента ,
в котором проверяются нормальные напряжения. Пример: |
Jпр np Jp Jоб |
|
, |
|
|
||||||
|
|
|
|
р |
Еоб |
Ер |
|
|
|||
|
|
Мhв(н) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Нормальные напряжения в рёбрах |
σ |
Rc(p). |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Jпрp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормальные напряжения в сжатой обшивке |
|
σ |
Мhв |
|
Rв.об. |
|
|
||||
|
в.об |
|
|
||||||||
|
|
с |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Jпр |
|
|
QSв(н) |
|
||
Прочность клеевого шва между рёбрами и обшивками: |
τ |
|
Rск |
||||||||
|
p |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
n b J |
пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p p |
|
|
Расчёт по деформациям производится без учёта касательных напряжений |
|
f 5gн 4 /( 384Ер Jпрp ) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
данному типу относятся панели, у которых |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПАНЕЛИ II ТИПА |
|
|
|
|
|
|
|
|
расстояние «а» между продольными рёбрами больше |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,05 пролёта и выполняется условие |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эп.σ |
|
|
|
|
|
Ep Jp |
|
0.8a/ . |
||
δ |
в.об |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
EобJоб |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предпосылки расчёта: |
||||
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– нормальные напряжения воспринимаются |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обшивками и частично рёбрами, сдвигающие -ребрами; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
δн.об |
bp |
|
|
a |
|
|
bp |
|
|
a |
|
bp |
|
|
a |
|
|
bp |
|
|
+ |
|
|
– эпюра распределения нормальных напряжение |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по ширине обшивок имеет неравномерный характер. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bоб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Особенность работы сжатой обшивки, подкреплённой редко расположенными рёбрами, заключатся |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
в том, что она теряет устойчивость, но продолжает работать в закритическом состоянии. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Проверка прочности, жёсткости, а также приведённые геометрические характеристики поперечного |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
сечения определяются аналогично панелям 1 типа, но .с в введением в расчёт приведённой ширины |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
обшивок с учётом неравномерности распределения напряжений. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Приведённая ширина верхней обшивки |
|
bв.пр |
bобk (np 1) bpnp ; |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нижней обшивки |
|
bн.пр bобk(np 1) bpnp. |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
где k –коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений; |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
– редукционный коэффициент, учитывающий потерю устойчивости сжатой обшивки |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
σкр |
, |
|
σ ψEв.пр (δв |
/bоб ) |
, Eв.пр Eв (1 μ |
2 |
), –зависит от bоб/ . |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Верхняя обшивка дополнительно рассчитывается на действие монтажной сосредоточенной нагрузки |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
интенсивностью рм= 12Н/см2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
При условии |
|
|
|
1,524 |
|
|
|
|
|
σ |
|
β р (b /δ |
|
) R |
–работает на изгиб. |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
b /δ |
|
E |
|
/p |
|
в.и |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об в |
|
|
|
в.пр |
|
м |
|
|
|
1 м об в.об |
|
|
и |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
β3Ев.пр ( |
δв.об |
β2и) Rp |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
При условии |
|
b /δ |
1,524 |
E |
/p |
|
σв.р |
– работает на растяжение. |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об в |
|
|
|
в.пр |
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
bоб |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
где |
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
1, 2 , 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
3 |
pмbоб |
/ Eв.об |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
– коэффициенты, зависящие от геометрических параметров панели. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
