СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАСТМАСС

Светопрозрачные конструкции

Светопрозрачные конструкции применяются за рубежом в виде вол­нистых листов, колпаков, трехслойных панелей и пространственных конструкций.

Волнистые листы и купола из стеклопластика и других светопроз­рачных материалов. Прежде всего нужно отметить широкий ассорти­мент этой продукции по типоразмерам, окраске, свойствам, высокие светотехнические и физико-механические характеристики этих материа­лов, выпускаемых за рубежом.

/ — волнистый лист 177/51; 2 — волнистый лист 100/27; 5— опорная подставка (сталь­ная); 4 — опорная подставка (деревянная); 5 —болт; 6 — шуруп по дереву; 7 — шайба с уплотняющей прокладкой

Волнистые листы применяются в виде отдельных вставок в сочета­нии с волнистыми листами из других материалов (асбестоцемент, ме­таллы).

Одновременно со светопрозрачными листами фирмы предлагают потребителям тщательно разработанные и комплектно поставляемые детали крепления волнистых листов (рис. 2.25). Характерно примене­ние защищенных (гальванизированных, оцинкованных и т. д.) болтов, гаек и шайб, использование водонепроницаемых шайб и колпаков к го­ловкам болтов (материал — пластмасса); повсеместно указывается на необходимость (во избежание температурных напряжений) сверлить от­верстия в листах на 3 мм большим диаметром, чем диаметр болта. Не­которые фирмы («Мэрли») категорически запрещают применять гвозде­вые крепления. Рекламируются коньковые элементы — бруски из пено­пласта, отформованные по волне профильного листа («Файлон», «Ай-Си-Ай»).

Фирменные проспекты включают варианты узлов крепления и при­мыкания светопрозрачных листов к волнистым листам из других мате­риалов. В этих как бы типовых деталях дана частота расстановки кре­пежных болтов с несколькими конструктивными вариантами. Особый интерес представляют полутеплые (двухслойные) ограждения из свето­прозрачных листов, осуществляемые по прогонам (без предварительно­го изготовления панелей). Во многих проспектах даны указания отно­
сительно минимального радиуса, по которому волнистый лист может быть согнут при установке на место (рис. 2.26). Так, листы из стекло­пластика с длиной волны в 127 и 135 мм рекомендуется гнуть по радиу­су не менее 9 м («Файлон»), из оргстекла в зависимости от размера волны — по радиусу не менее чем 3,9 и даже 18 («Ай-Си-Ай»), из вини­пласта для волны 72 мм — 2,4 м («Мэрли»). Волнистые листы с боль­шой волной независимо от материала не рекомендуется гнуть или о них Сказано, что они изгибаются с трудом.

В проспектах фирм, выпускающих светопрозрачные конструкции, указаны наименования фирм, поставляющих мастики, уплотняющие элементы (полоски, ленты часто из пенополиурета­на), клеи, средства очист­ки. Кстати, указано («Файлон»), что стекло­пластик можно очищать всеми средствами, приме­няемыми в быту, кроме хлорной извести и кау­стической соды. Вини­пласт р еко мен дуется мыть мыльной водой, слегка обтирая его по­верхность щеткой.

Несущая способность волнистых листов из стек- копластиков регламенти­руется в основном вели­чиной пролета И разме - ^.26. Светопрозрачное покрытие с волнистыми Ром волны («Файлон»). листами стеклопластика, изогнутыми вдоль обра-

V ' зующеи

Так, при ширине волны

6 = 146 мм, высоте H= = 44 мм указан пролет

1380 мм, а для полутеплого ограждения с применением того же про­филя — 1830 мм. Диаметр болтов 6—8 мм, шаг болтов над опорами — на каждом гребне волны или через волну, стыковые болты с соседними листами — через 300—380 мм. Все стыки по контуру листа уложены на уплотнении, длина нахлестки (по скату) 150 мм.

Фирмы «Ай-Си-Ай» и «Мэрли» рекомендуют для волнистых листов из винипласта пролеты от 9 до 1,4 м (в зависимости от размеров волн). При этом уклон кровли рекомендуется не менее 5°. При уклоне 5—15° требуется нахлестка 150 мм с уплотнением или 250 мм без уплотнения, при уклоне 15—30° — нахлестка 150 мм с уплотнением и 200 мм без уп­лотнения, а при уклоне более 30°—150 мм. Перекрои в пролете — 100 мм. Волнистые листы из оргстекла, по данным фирмы «Ай-Си-Ай», могут применяться при тех же пролетах, что и листы соответствующих профилей из других материалов.

Колпаки из светопрозрачных пластмасс выпускаются из различных видов и в широком ассортименте (см. главу 1). Английская фирма «Ро­берте» применяет для изготовления колпаков обычный и самозатуха­ющий стеклопластик (светопропускание 80%), оргстекло (светопропус - кание 90%) и армированный проволокой винипласт (светопропускание 75%) (рис. 2.27). Выпускаются 8 типоразмеров колпаков и 24 типораз­мера стаканов к ним. Колпаки различаются размерами в плане: от 560X560 мм до 1170X1170 и 910X1460 мм (отверстие в свету пример­
но на 100 мм меньше в каждом направлении. Стаканы из алюминия 1 Снабжены теплоизолирующим слоем 2 и гидроизоляцией 4.

Угол наклона а (к вертикали) может быть 14, 23, 43 и 47° (по 2—4 разновидности на каждый из 8 размеров куполов).

Кроме того, между стаканом и куполом может устанавливаться жалюзийная вентиляционная решетка 3.

Французская фирма «Арос» выпускает купола из стеклопластиков круглого очертания диаметром от 780 до 5470 мм, а прямоугольного с размерами сторон от 690 до 5470 мм.

По прейскуранту английской фирмы «Роберте» фонарь (без венти­лятора) размером 460X460 мм в среднем стоит: из стеклопластика —

22,6 руб.; из оргстекла — 23,9 руб. и из винипласта — 23,6 руб. Фонарь размером 1070X1070 мм соответст­венно стоит 45—51 руб. Таким об­разом, наиболее дешевы стеклопла­стиковые купола.

Трехслойные светопрозрачные панели. Из трехслойных панелей наибольший интерес представляют клееные панели фирмы «Коуолл» (США) и панели капиллярной структуры, разработанные западно­германской фирмой «Дойче Капил­ляр Пластик».

Панели фирмы «Коуолл» нашли широкое распространение в США для промышленных и общественных здании, е[16] качестве среднего слоя в этих панелях применяется решетка из алюминиевых профилей двутаврового сечения. Эта решетка конструи­руется таким образом, что непрерывные алюминиевые элементы направ­лены по длине панели, а короткие отрезки того же профиля устанавлива­ются в шахматном порядке в поперечном направлении. Продольные эле­менты располагаются через 20 см, поперечные — через 50 см. Получае­мый таким образом алюминиевый каркас оклеивается с обеих сторон плоскими листами светопрозрачного стеклопластика. Примененный в каркасе двутавр с отогнутыми полками дает возможность получить на­дежный стык между панелями, не прибегая к специальному обрамлению. Для склеивания панелей «Коуолл» используются эластичные клеи, ком­пенсирующие разность деформаций стеклопластика и алюминия при ко­лебаниях температуры.

Панели «коуолл» изготовляются длиной 2,4; 3; 3,6 и 6 м при стан­дартной ширине 1,2 м и толщине до 70 мм. Вес их не превышает 7,3 кг}м2, светопрозрачность и зависимость от оптических свойств стек­лопластика— от 5 до 65%. По данным фирмы термическое сопротивле­ние этих конструкций на 75% выше, чем у обычного остекления.

Внедрению панелей «коуолл» в строительство предшествовали все­сторонние их испытания: статические, огневые и другие. Статические испытания показали высокую несущую способность панелей. Панель толщиной 70 мм выдержала при продольном изгибе нагрузку в 5 т/пог. м. Теплотехнические испытания показали, что коэффициент теплопередачи панели составляет 1,08—2,50 ккал/м2 • ч • град*. При натурных испытаниях

Панелей в эксплуатируемом сооружении в течение двух суровых зим конденсата не было. Панели «коуолл» уже применены в тысячах зда­ний, главным образом в стеновых ограждениях.

Некоторые виды панелей имеют небольшие открывающиеся окон­ные проемы (по-видимому, вентиляционного назначения). Панели «коу­олл» используются и в покрытиях, например в павильоне США на Брюссельской всемирной выставке (1958 г.). Панели подобные «коуолл» выпускаются фирмой «Панел Стракчер Инк» и другими фирмами.

Дальнейшим развитием таких конструкций являются светопрозрач­ные панели, в которых средний слой изготовлен в виде решетки из стек-

Лопластика. Такая решетка имеет ячейки размером 100x150 мм при максимальных размерах самой панели, соответствующих панели «коу­олл»,— 1,2X6 м и толщине от 12,5 до 75 мм. Коэффициент теплопере­дачи панелей равен 1,71 ккал/м2- наград. Эти цельностеклопластиковые панели изготовляются фирмой «Арчитекторэл Пластикс Корпорейшн» и предназначены для применения в стенах и кровле.

Трехслойные панели капиллярной структуры состоят из сердечника (капилляропласта), оклеенного с двух сторон плоскими листами из стеклопластика или оргстекла. Они могут изготовляться длиной до 10 м и шириной до 2 м. Блоки среднего слоя — капилляропласты име­ют размеры по длине и ширине 350x150 мм. Они располагаются при изготовлении панелей вразбежку. Это расположение удачно и в эстети­ческом отношении. Один экструдер обеспечивает изготовление 2— 3 тыс. м2 капилляропласта в месяц.

Теплоизоляционные свойства капилляропласта, как указывалось, весьма высоки. При объемном весе 200—150 кг/м3 он имеет Я =0,04 н - -5- 0,03.

Высокие теплоизоляционные свойства капилляропласта дают су­щественную экономию на отоплении и препятствуют образованию кон­денсата даже при высокой относительной влажности воздуха в поме­щении и низких температурах (рис. 2.28). Капилляропласт обладает высокой светопрозрачностью, которая для видимой части солнечного спектра составляет от 65 до 73%. Заметим, что светопропускание велико только для видимой части спектра; для ультрафиолетовой области оно

Практически равно нулю, а в инфракрасной области очень ограниченно (рис. 2.29). Светопропускание почти не зависит от толщины плиты.

Капилляропласты обеспечивают приятный рассеянный, но не ослеп­ляющий свет.

Благодаря высокой жесткости капилляропласта панели обладают большой прочностью на местные нагрузки перпендикулярно плоскости

Панели. Панель толщиной

10 мм с обшивками из стек­лопластика толщиной 0,75 мм выдержала нагруз­ку от штампа 500 кг на пло­щади 100 см панель толщи­ной 40 мм—1100 кг.

В связи с указанными преимуществами трехслой­ные плиты капиллярной структуры находят разнооб­разное применение: для кровли и стен промышлен­ных зданий (рис. 1.14 и 2.30), спортивных залов (рис. 2.31), плавательных бассейнов, в качестве под­весных потолков и перегоро­док.

Различаются атмосфе - ростойкие типы плит для на­ружных ограждений и более дешевые — для внутренних элементов.

В зависимости от вида материалов, применяемых для изготовления панелей капиллярной структуры, могут значительно изменяться их тех-

!

Рис. 2.30. Стены котельной из трехслойных светопрозрачных элементов плит

Капиллярной структуры

Нические характеристики. Так, например, применение для среднего слоя поликарбонатов позволяет не только повысить прочность, но и значи­тельно улучшает теплостойкость. Такие панели могут найти применение в помещениях с высокой температурой. Решение вопроса огнестойко­сти, неизбежно возникающего при использовании пластмассовых ма­териалов, при этом значительно облегчается.

Светопрозрачные пространственные конструкции. Несущая способ­ность светопрозрачных конструкций определяется обычно максималь­но допустимыми прогибами, т. е. жесткостью конструкций. Этот недо­статок может быть в значительной мере сглажен применением конструк­ций пространственной формы. Таким путем удается получить легкие

Покрытия, выполняемые из сборных элементов небольшого числа типо­размеров.

Как указывалось выше (см. главу 1), применяемые за рубежом пространственные светопрозрачные конструкции весьма разнообраз­ны— это купола (рис. 2.32), своды, висячие и другие конструкции. Про­леты их могут достигать 50 м. На выставке ЧССР в Москве был приме­нен свод пролетом 6 ж, жесткость которого обеспечивается корытооб­разными ребрами, изготовленными в одно целое с гладкой поверхностью элементов, из которых он собран. Идея сочетания в одном конст­рукционном элементе гладкой поверхности с ребрами жесткости исполь­зована и в конструкциях трехшарнирных рам. Теплица в ФРГ, собран­ная из таких элементов, имеет пролет 9 м и высоту в коньке 4 м. Ее возвели 6 человек за 2 дня. Аналогичная конструкция пролетом до 10 м Использована в нескольких сельскохозяйственных и складских объектах ЧССР.

Большепролетные однослойные конструкции из стеклопластиков ре­шаются в виде куполов, собираемых из заранее изготовленных скорлуп двух-трех типоразмеров, края их отогнуты и соединяются болтами при сборке.

В связи с небольшой толщиной стеклопластика и малой его несу­щей способностью на сжатие проводился ряд изысканий по получению таких конструкций (воронкообразных, пирамидальных), в которых стек­лопластик работал бы на растяжение при любых видах загружения. Воронкообразные конструкции применены в США, Канаде, Франции и

Швейцарии. Самое крупное сооружение такого вида — выставочный павильон с размерами в плане 108X72 му построенный в 1964 г. в Швей­царии на Национальной выставке в Лозанне (рис. 2.33). Покрытие па­вильона состоит из 24 ячеек размером 18X18 м. Каркас ячейки покры-

Тия имеет стальные стержни, по которым натянуты полотнища из свего­прозрачного стеклопластика, изогнутые по поверхности гиперболического параболоида. Нижние концы стержней опираются на полую сталь­ную колонну. С помощью тяжей и распорок осуществляется предвари­тельное напряжение конструкции. При этом стеклопластик оказывается растянутым во всех направлениях и при любой, даже неравномерной нагрузке в нем не возникает сжимающих усилий. Благодаря этому стеклопластиковые полотнища имеют толщину всего 3 мм.