Світлопрозорі та інші конструкції зі склопластику. Склопластикові профілі Корозія бетону в морській воді

Порівняно великий ефект дає застосування склопластикових конструкцій, схильних до впливу різних агресивних речовин, які швидко руйнують звичайні матеріали. У 1960 р. виготовлення корозиестойких склопластикових конструкцій лише США було витрачено близько 7,5 млн. дол. (загальна вартість світлопрозорих склопластиків, вироблених 1959 р. США, становить приблизно 40 млн. дол.). Інтерес до корозії стойких склопластикових конструкцій пояснюється, за даними фірм, в першу чергу їх хорошими економічними експлуатаційними показниками. Їх вага набагато менше сталевих або дерев'яних конструкцій, вони значно довговічніші за останні, легко зводяться, ремонтуються і очищаються, можуть бути виготовлені на основі самозагасаючих смол, а світлопрозорі ємності не потребують водомірного скла. Так, серійна ємність для агресивних середовищ висотою 6 м і діаметром 3 м важить близько 680 кг, в той час як подібна сталева ємність важить близько 4,5 т. становить частину ваги сталевої труби при однаковій здатності, що несе; хоча склопластикова труба у виготовленні обійшлася в 1,5 рази дорожче, вона економічніша за сталеву, оскільки, за даними зарубіжних фірм, термін служби таких споруд, виготовлених зі сталі, обчислюється тижнями, з нержавіючої сталі - місяцями, подібні ж споруди зі склопластику експлуатуються без пошкодження роками. Так, труба висотою 60 ж та діаметром 1,5 м експлуатується сьомий рік. Раніше ж встановлена ​​труба з нержавіючої сталі прослужила лише 8 місяців, а її виготовлення та встановлення обійшлися лише вдвічі дешевше. Таким чином, вартість труби зі склопластику окупилася вже за 16 місяців.

Прикладом довговічності в умовах агресивного середовища є також ємності зі склопластику. Подібні ємності можна зустріти навіть у споконвічно російських лазнях, так як вони не схильні до впливу високих температур, детальніше інформацію про різне якісне обладнання для лазень можна знайти на сайті http://hotbanya.ru/. Така ємність діаметром та висотою 3 м, призначена для різних кислот (у тому числі сірчаної), з температурою близько 80° С експлуатується без ремонту 10 років, прослуживши у 6 разів більше, ніж відповідна металева; лише одні ремонтні витрати на останню за п'ятирічний період дорівнюють вартості ємності зі склопластику. В Англії, ФРН та США широке поширення також знайшли ємності у вигляді складів та резервуарів для води значної висоти. Поряд із зазначеними великогабаритними виробами у ряді країн (США, Англія) у серійному порядку зі склопластиків виготовляються труби, секції повітроводів та інші подібні елементи, призначені для експлуатації в умовах агресивних середовищ.

Вибираючи конструкційні матеріали для будівництва будівель та інфраструктури, інжненри часто зупиняють свій вибір на різних видах склопластику (FRP), що пропонують оптимальне поєднання властивостей міцності і довговічності.

Широке промислове застосування склопластику почалося в тридцяті роки минулого століття, проте до теперішнього часу його використання часто обмежено недоліком знань про те, які види цього матеріалу можна застосовувати в тих чи інших умовах. Існує безліч видів склопластиків їх властивості, а отже, і сфери застосування можуть багато в чому відрізнятися. Загалом переваги використання цього виду матеріалів такі:

Низька питома вага (на 80% менше ніж у сталі)
Стійкість до корозії
Низька електро- та теплопровідність
Проникність для магнітних полів
Висока міцність
Простота догляду

У зв'язку з цим склопластик є гарною альтернативою традиційним конструкційним матеріалам – сталі, алюмінію, дереву, бетону тощо. Особливо ефективно його використання в умовах сильного корозійного впливу, оскільки виготовлені з нього вироби служать значно довше і практично не потребують догляду.
Крім того, застосування склопластику виправдане і з економічної точки зору, і не тільки тому, що вироби виготовлені з нього служать значно довше, а й через його низьку питому вагу. За рахунок низької питомої ваги досягається економія на витратах на перевезення, а також спрощується та здешевлюється монтаж. Як приклад можна навести використання склопластикових містків на станції водоочищення, монтаж яких був виконаний на 50% швидше за застосовувані раніше сталеві конструкції.

[I]Містки зі склопластику, встановлені на причалі

Незважаючи на те, що всі сфери застосування склопластику в будівельній індустрії неможливо перерахувати, проте більшість з них може бути зведена в три групи (типу): структурні елементи конструкцій, грати та стінові панелі.

[U] Структурні елементи
Існують сотні різних типів структурних елементів конструкцій, що виготовляються із склопластику: платформи, містки, сходи, поручні, захисні кожухи тощо.

[I]Сходи зі склопластику

[U]Грати
Для виготовлення ґрат зі склопластику може застосовуватися як лиття, так і пултрузія. Виготовлені таким чином грати використовуються як настили, платформи і т.д.

[I] Решітка зі склопластику

[U]Стінові панелі
Виготовлені зі склопластику стінові панелі в основному використовуються в менш відповідальних областях, наприклад, комерційних кухнях і ванних кімнатах, проте їх також застосовують і в таких особливих областях, як протипульні екрани.

Найчастіше вироби зі склопластику застосовують у наступних областях:

Будівництво та архітектура
Виробництво інструментів
Харчова промисловість та індустрія напоїв
Нафтогазова галузь
Водопідготовка та водоочищення
Електроніка та електротехніка
Будівництво басейнів та аквапарків
Водний транспорт
Хімічна промисловість
Ресторанний та готельний бізнес
Електростанції
Целюлозо - паперова промисловість
Медицина

При виборі конкретного виду склопластику для використання у тій чи іншій галузі необхідно відповісти на такі питання:

Чи будуть у робочому середовищі агресивні хімічні сполуки?
Яка має бути несуча здатність?
Крім того, необхідно враховувати такі фактори як пожежну безпеку, оскільки далеко не всі види склопластиків мають у своєму складі антипірени.

На основі цієї інформації, виробник склопластику, виходячи з таблиць характеристик, підбирає оптимальний матеріал. При цьому необхідно переконатися, що таблиці характеристик відносяться до матеріалів саме цього виробника, оскільки характеристики вироблених матеріалів різних виробників можуть багато в чому відрізнятися.

Склопластикові профілі - це візуально-відомі, стандартні профілі, призначені для різного застосування у будівництві та дизайні, виготовлені зі склопластику.

Маючи ті ж зовнішні параметри, як і профілі з традиційних матеріалів, профільований склопластик, має ряд унікальних характеристик.

Склопластикові профілі мають один із найвищих показників у співвідношенні міцності до ваги порівняно з будь-якими іншими структурними виробами, а також чудову антикорозійну стійкість. Вироби мають високу стійкість до ультрафіолетового випромінювання, широкий діапазон робочих температур (-100°C до +180°C), а також пожежостійкість, що дозволяє використовувати даний матеріал у різних областях будівництва, особливо при експлуатації в зонах небезпечної напруги, і в хімічній промисловості.

ВИРОБНИЦТВО СКЛОПЛАСТИКОВИХ ТРУБ І ПРОФІЛІВ

Профілі виготовляються методом пултрузії, особливість технології которого полягає в безперервній протяжці ровінгу з ниток-волокон, попередньо просоченого багатокомпонентною системою на основі сполучних з різних смол, затверджувачів, розріджувачів, наповнювачів, барвників.

Скловолокно просочується смолою, а потім пропускається через розігріту фільєру потрібної форми, в якій смола твердне. Внаслідок цього виходить профіль заданої форми. Склопластикові профілі по поверхні зміцнені нетканим спеціальним полотном (мат), завдяки якому вироби набувають додаткової жорсткості. Каркас профілю обтягується флісом, просоченим в епоксидній смолі, який наділяє виріб стійкістю до ультрафіолетового випромінювання.

Особливістю пултрузійної технології є випуск прямолінійних виробів із постійним перерізом по всій довжині.

Перетин склопластикового профілю може бути будь-яким, а його довжина визначається відповідно до побажань замовника.

Структурний профіль зі склопластику поставляється в широкому діапазоні форм, включаючи двотавр, рівнополочний трикутник, рівнополочний профіль, квадратну трубу, круглу трубу, а також куточок для закладки при бетонуванні різних розмірів, який можна використовувати замість традиційного металевого куточка, схильного до швидкого руйнування від іржі.

Найчастіше склопластиковий профіль виготовляється з ортофталевої смоли.

Залежно від умов експлуатації можливе виготовлення профілів з інших видів смол:

• - вінілестерова смола: призначена для експлуатації в умовах, де потрібна від матеріалу висока корозійна стійкість;

- епоксидна смола: має особливі електричні властивості, завдяки чому вироби з неї є оптимальними при експлуатації в зонах небезпечної напруги;

- акрилова смола: вироби з неї мають низький димовиділення у разі пожежі.

СКЛОПЛАСТИКОВІ ПРОФІЛІ СТАЛЬПРОМ

У нашій компанії Ви можете придбати стандартні та нестандартні склопластикові профілі будь-яких розмірів відповідно до побажань та вимог. Основний перелік склопластикових профілів наступний:

	Куточок Габарити цього матеріалу можуть бути різними. Використовуються практично у всіх конструкціях зі склопластику. Конструктивно застосовуються в склопластикових сходових клітинах, освітлювальних установках, в основах містків, переходів зі склопластикового настилу. Умовне позначення куточка: a – ширина, b - висота, c – товщина.
	С-подібний профіль (С-профіль) Завдяки своїй корозійній стійкості склопластикові С-подібні профілі застосовуються переважно у хімічній промисловості. Умовне позначення С-подібного профілю: a – ширина, b - висота, c – ширина отвору, d – товщина.
	Балка склопластикова Може використовуватися або як деталь комплексного рішення або як незалежна конструкція (склопластикові перила). Умовне позначення балки: a – ширина, b – висота.
	Двотаври Склопластикові двотаври найчастіше використовуються як несучі конструкції, які перекривають великі прольоти і здатні нести різні навантаження. Двутаври є оптимальним конструктивним рішенням у вигляді основи для склопластикового настилу, сходових кліток, освітлювальних установок, містків та ін. Умовне позначення двотавра: a – ширина, b - висота, c – товщина.
	Профіль "Капелюх" Використовується як ізолюючий профіль переважно у електронній промисловості. Умовне позначення профілю: a – ширина, b – розмір верхньої частини профілю, c – товщина.
	Прямокутні труби Вироби здатні нести вертикальні навантаження, так і горизонтальні. Умовне позначення труби: a – ширина, b - висота, c – товщина стінок.
	Склопластиковий пруток використовується як склопластикова антена, сонячні парасольки, профілі в моделебудуванні та ін. Умовні позначення дроту: a – діаметр.
	Таври Застосовуються як додаткові конструкції в склопластикових містках, сценах, несучих поверхнях та ін. Умовні позначення тавру: a – висота, b – ширина, c – товщина.
	Труба круглого перерізу Такі труби зі склопластику не застосовуються у конструкціях із внутрішнім тиском. Умовні позначення труб: a – зовнішній діаметр, b – внутрішній діаметр.
	Призначений для використання в якості основи конструкції, наприклад, сходів, сходових або робочих майданчиків, подібних. Умовні позначення швелера: a – ширина, b - висота, c/d – товщина стінок.
	Z-подібний профіль (Z-профіль) Призначений для застосування у газоочисних спорудах. Умовні позначення профілю: a – ширина верхньої частини профілю, b - висота, c – ширина нижньої частини профілю.
	Габарити цього матеріалу можуть бути різними. Використовуються практично у всіх конструкціях зі склопластику.

У зарубіжному будівництві з усіх типів склопластику основне застосування знайшов світлопрозорий склопластик, який успішно використовується в промислових будівлях у вигляді листових елементів хвилястого профілю (як правило, у поєднанні з хвилястими листами з азбестоцементу або металу), плоских панелей, куполів, просторових конструкцій.

Світлопрозорі огороджувальні конструкції служать заміною трудомістким та малоекономічним віконним блокам та ліхтарям верхнього світла промислових, громадських та сільськогосподарських будівель.

Світлопрозорі огорожі знайшли широке застосування у стінах та покрівлі, а також в елементах допоміжних споруд: навісах, кіосках, огорожах парків та мостів, балконів, сходових маршів та ін.

У холодних огорожах промислових будівель хвилясті листи зі склопластику поєднуються з хвилястими листами з азбестоцементу, алюмінію та сталі. Це дає можливість найбільш раціонально використовувати склопластик, застосовуючи його у вигляді окремих включень у покрівлю та стіни у кількостях, що диктуються світлотехнічними міркуваннями (20-30% загальної площі), а також міркуваннями вогнестійкості. До прогонів та фахверку листи склопластику кріпляться тими ж кріпильними деталями, що й листи з інших матеріалів.

Останнім часом у зв'язку зі зниженням цін на склопластики та отриманням самозагасаючого матеріалу світлопрозорий склопластик почали застосовувати у вигляді великих або суцільних площ в огороджувальних конструкціях промислових та громадських будівель.

Типорозміри хвилястих листів охоплюють всі (або майже всі) можливі комбінації з профільними листами з інших матеріалів: азбестоцементу, плакованої сталі, хвилястої сталі, алюмінію та ін. прийняті у США та Європі. Приблизно також великий асортимент профільних листів з вініпласту (фірма «Мерлі») та оргскла (фірма «Ай-Сі-Ай»).

Одночасно зі свєгопрозорими листами споживачам пропонують і комплектні деталі їх кріплення.

Поряд зі світлопрозорими склопластиками останніми роками в низці країн все більшого поширення набуває також жорсткий світлопрозорий вініпласт переважно у вигляді хвилястих листів. Хоча цей матеріал більший, ніж склопластик, чутливий до температурних коливань, має менший модуль пружності і, за низкою даних, менш довговічний, проте має певні перспективи у зв'язку з широкою сировинною базою і певними технологічними перевагами.

Куполизі склопластику і оргскла знайшли широке поширення за кордоном у зв'язку з високими світлотехнічними характеристиками, невеликою вагою, відносною простотою виготовлення (особливо куполів з оргскла) та ін. У США та Західній Європі застосовуються переважно одношарові куполи, у країнах з холоднішим кліматом (Швеція, Фінляндія та ін.) - двошарові з повітряним прошарком і спеціальним пристосуванням для відведення конденсату, зробленим у вигляді невеликого жолоба по периметру опорної частини купола.

Область застосування світлопрозорих куполів - промислові та громадські будівлі. Масовим випуском їх зайнято десятки фірм у Франції, Англії, США, Швеції, Фінляндії та інших країнах. Куполи зі склопластику зазвичай випускаються розміром від 600 до 5500 мм,А з оргскла від 400 до 2800 мм.Є приклади застосування куполів (складових) значно більших розмірів (до 10 мі більше).

Є також приклади застосування куполів з армованого вініпласту (див. розділ 2).

Світлопрозорі склопластики, які ще зовсім недавно застосовувалися тільки у вигляді хвилястих листів, зараз починають широко використовуватися і для виготовлення великогабаритних конструкцій, особливо стінових та покрівельних панелей стандартних розмірів, здатних конкурувати з подібними конструкціями традиційних матеріалів. Лише одна американська фірма «Колуолл», що випускає тришарові світлопрозорі панелі завдовжки м,застосувала їх у кількох тисячах будівель.

Особливий інтерес представляють розроблені принципово нові світлопрозорі панелі капілярної структури, що мають підвищену теплоізоляційну здатність при високій світлопрозорості. Ці панелі є сердечником з термопласту з капілярними каналами (капіляропласту), обклеєний з двох сторін плоскими листами зі склопластику або оргскла. Сердечник є по суті світлопрозорий сотопласт з осередками невеликих розмірів (0,1-0,2 мм).Він містить 90% твердої речовини та 10% повітря і виготовляється в основному з полістиролу, рідше – оргскла. Можливе також застосування полокарбонату – термопласту підвищеної вогнестійкості. Основною перевагою цієї свігопрозорої конструкції є високий термічний опір, що дає суттєву економію на опаленні та перешкоджає утворенню конденсату навіть за високої вологості повітря. Слід також відзначити підвищений опір її зосередженим, у тому числі ударним навантаженням.

Стандартні розміри панелей капілярної структури -3X1 м, але можуть виготовлятися довжиною до 10 мта шириною до 2 м.На рис. 1.14 показано загальний вигляд та деталі промислової будівлі, де як світлові огорожі покрівлі та стін застосовані панелі капілярної структури розміром 4,2X1 м.Панелі укладаються по довгим сторонам на V-подібні прокладки та стикуються зверху за допомогою металевих накладок на мастиці.

У СРСР склопластик знайшов у будівельних конструкціях дуже обмежене застосування (для окремих дослідних споруд) у зв'язку з недостатньою його якістю та обмеженим асортиментом

(Див. розділ 3). В основному випускаються хвилясті листи з невеликою висотою хвилі (до 54 мм),які застосовуються переважно у вигляді холодних огорож для будівель «малих форм» - кіосків, навісів, легких навісів.

Тим часом, як показали техніко-економічні дослідження, найбільший ефект може дати застосування склопластику в промисловому будівництві як світлопрозорі огорожі стін та покрівлі. При цьому виключаються дорогі та трудомісткі ліхтарні надбудови. Ефективним є також застосування світлопрозорих огорож у суспільному будівництві.

Огородження, виконані суцільно зі світлопрозорих конструкцій, рекомендуються для тимчасових громадських та допоміжних будівель та споруд, в яких застосування світлопрозорих огорож із пластмас продиктовано підвищеними світлотехнічними або естетичними вимогами (наприклад, виставкові, спортивні будівлі та споруди). Для інших будівель та споруд загальна площа світлових прорізів, що заповнюються світлопрозорими конструкціями, визначається світлотехнічним розрахунком.

ЦНДІПромбудівель спільно з ЦНДІБК, Харківським Промбудбудпроектом та ВНДІ склопластиків та скловолокна розробив ряд ефективних конструкцій для промислового будівництва. Найпростішою конструкцією є світлопрозорі листи, що укладаються по каркасу в поєднанні з хвилястими листами з непро
візуальних матеріалів (азбестоцементу, сталі або алюмінію). Переважно використовувати склопластик з поперечною хвилею в рулонах, що унеможливлює стику листів по ширині. При поздовжній хвилі доцільно використовувати листи збільшеної довжини (на два прольоти) для скорочення числа стиків над опорами.

Ухили покриттів у разі комбінації хвилястих листів зі світлопрозорих матеріалів з хвилястими листами з азбестоцементу, алюмінію або сталі слід призначати відповідно до вимог,

Пред'являються до покриття з непрозорих хвилястих листів. При влаштуванні покриттів суцільно зі світлопрозорих хвилястих лгстів ухили повинні бути не менше 10% у разі стикування листів по довжині ската, 5% у разі відсутності стиків.

Довжина нахлістки світлопрозорих хвилястих листів у напрямку скату покриття (рис. 1.15) має бути 20 смпри ухилах від 10 до 25% та 15 смпри ухилах понад 25%. У стінових огорожах довжина нахлестки має бути 10 див.

Серйозну увагу при застосуванні таких рішень необхідно звертати на влаштування кріплень листів до каркасу, які багато в чому визначають довговічність конструкцій. Кріплення хвилястих листів до прогонів здійснюється болтами (до сталевих та залізобетонних прогонів) або шурупами (до дерев'яних прогонів), встановленими на гребені хвиль (рис. 1.15). Болти та шурупи повинні бути оцинковані або кадмовані.

Для аркушів з розмірами хвиль 200/54, 167/50, 115/28 та 125/35 кріплення ставляться на кожній другій хвилі, для аркушів з розмірами хвиль 90/30 та 78/18 – на кожній третій хвилі. Усі крайні гребені хвиль кожного хвилястого листа мають бути закріплені.

Діаметр болтів і шурупів приймають за розрахунком, але не менше 6 мм.Діаметр отвору під болти та шурупи має бути на 1-2 ммБільше діаметра кріпильного болта (шурупа). Металеві шайби під болти (шурупи) повинні бути вигнуті кривизною хвилі і забезпечені еластичними герметизуючими підкладками. Діаметр шайби приймається за розрахунком. У місцях кріплення хвилястих листів встановлюють дерев'яні або металеві підкладки, що перешкоджають осіданню хвилі на опорі.

Стик упоперек спрямування ската може здійснюватися болтовими або клейовими з'єднаннями. При болтових з'єднаннях довжина нахлестки хвилястих листів береться щонайменше довжини однієї хвилі; крок болтів 30 див.Стики хвилястих листів на болтах слід герметизувати стрічковими прокладками (наприклад, з еластичного пінополіуретану, просоченого поліізобутиленом) або мастиками. При клейовому з'єднанні довжину нахлестки приймають за розрахунком, а протяжність одного стику не більше 3 м.

Відповідно до прийнятих у СРСР установок на капітальне будівництво основну увагу в дослідженнях приділено великорозмірним панелям. Одна з таких конструкцій складається з металевого обрамлення, що працює на проліт 6 м і опертих на нього хвилястих листів, що працюють на проліт 1,2-2,4 м .

Переважний варіант із заповненням подвійними листами, як щодо більш економічний. Панелі такої конструкції розміром 4,5X2,4 мбули встановлені в дослідному павільйоні, спорудженому у Москві.

Перевагою описаної панелі з металевою рамою є простота виготовлення та використання матеріалів, що випускаються в даний час промисловістю. Однак більш економічними і перспективними є тришарові панелі з обшивками з плоских листів, що мають підвищену жорсткість, кращі теплотехнічні властивості і потребують мінімальної витрати металу.

Невелика вага таких конструкцій дозволяє застосовувати елементи значних розмірів, проте їх проліт, як і хвилястих листів, обмежується гранично допустимими прогинами і деякими труднощами технологічного порядку (необхідність великогабаритного пресового устаткування, стикування листів тощо. буд.).

Залежно від технології виготовлення склопластикові панелі можуть бути клеєними або цільноформованими. Клеєні панелі виготовляють шляхом з'єднання на клею плоских обшивок з елементом середнього шару: ребрами зі склопластику, металу або антисептованої деревини. Для їх виготовлення можуть бути широко використані стандартні склопластикові матеріали, що виробляються безперервним методом: плоскі та хвилясті листи, а також різні профільні елементи. Клеєні конструкції дозволяють залежно від потреби порівняно широко варіювати висоту та крок елементів середнього шару. Їх основним недоліком, однак, є більше порівняно з цільноформованими панелями число технологічних операцій, що робить більш складним їх виготовлення, а також менш надійне, ніж цільноформованих панелях, з'єднання обшивок з ребрами.

Цілісноформовані панелі виходять безпосередньо з вихідних компонентів - скловолокна та сполучного, з яких формується коробчастий елемент шляхом намотування волокна на оправлення прямокутної форми (рис. 1.16). Такі елементи ще до затвердіння сполучного спресовуються в панель шляхом створення бокового та вертикального тиску. Ширина цих панелей визначається довжиною коробчастих елементів і стосовно модулю промислових будівель приймається рівною 3 м.

Рис. 1.16. Світлопрозорі цільноформовані панелі зі склопластиків

А - схема виготовлення: 1 - намотування склопластикового наповнювача на оправки; 2 - бічне стиснення; 3-вертикальний тиск; 4-готова панель після вилучення оправок; б-загальний вигляд фрагмента панелі

Застосування для цільноформованих панелей безперервного, а не рубаного скловолокна дозволяє отримати в панелях матеріал з підвищеними значеннями модуля пружності та міцності. Найважливішою перевагою цільноформованих панелей є також одностадійність процесу та підвищена надійність з'єднання тонких ребер середнього шару з обшивками.

В даний час ще важко віддати перевагу тій чи іншій технологічній схемі виготовлення світлопрозорих склопластикових конструкцій. Це можна буде зробити лише після того, як буде налагоджено їх виробництво та отримано дані щодо експлуатації різних видів світлопрозорих конструкцій.

Середній шар клеєних панелей може влаштовуватись у різних варіантах. Панелі з хвилястим середнім шаром порівняно прості у виготовленні та мають гарні світлотехнічні властивості. Проте висота таких панелей обмежується максимальними розмірами хвилі.

(50-54мм), у зв'язку з чим а)250^250г250 такі панелі мають огорожу

Нічну жорсткість. Найбільш прийнятні щодо цього є панелі з ребристим середнім шаром.

При підборі розмірів поперечного перерізу світлопрозорих ребристих панелей особливе місце займає питання про ширину і висоту ребер та частоту їх розміщення. Застосування тонких, невисоких і рідко розставлених ребер забезпечує більше світлопропускання панелі (див. нижче), але разом з тим призводить до зниження її несучої здатності і жорсткості. При призначенні кроку ребер слід також враховувати несучу здатність обшивки в умовах її роботи на місцеве навантаження та проліт, що дорівнює відстані між ребрами.

Проліт тришарових панелей завдяки їхній значно більшій жорсткості, ніж у хвилястих листів, може бути доведений для плит покрівлі до 3 м,а для панелей стін – до 6 м.

Тришарові клеєні панелі із середнім шаром із дерев'яних ребер застосовані, наприклад, для службових приміщень Київського відділення ВНІІНСМ.

Особливий інтерес представляє використання тришарових панелей для влаштування зенітних ліхтарів у покрівлі промислових та громадських будівель. Розробка та дослідження світлопрозорих конструкцій для промислового будівництва проводилися в ЦНДІПромбудівництв спільно з ЦНДІБК. На основі комплексних досліджень вкотре
працюй ряд цікавих рішень зенітних ліхтарів зі склопластику та оргскла, а також здійснено досвідчені об'єкти.

Зенітні ліхтарііз склопластику можуть вирішуватися у вигляді куполів або панельної конструкції (рис. 1.17). У свою чергу, останні можуть бути клеєними або цільноформованими, плоскими або криволінійними. У зв'язку зі зниженою несучою здатністю склопластику спирання панелей проводиться по довгих сторонах на сусідні глухі панелі, які для цієї мети мають бути посилені. Можливий також пристрій спеціальних опорних ребер.

Оскільки переріз панелі, як правило, визначається розрахунком її за прогинами, у частині конструкцій використана можливість зменшення прогинів шляхом відповідного кріплення панелі на опорах. Залежно від конструкції такого кріплення та жорсткості самої панелі прогин панелі може бути зменшений як за рахунок розвитку опорного моменту, так і появи «ланцюгових» зусиль, що сприяють розвитку в панелі додаткових напруг, що розтягують. В останньому випадку необхідно передбачити конструктивні заходи, які б виключали можливість зближення опорних кромок панелі (наприклад, шляхом кріплення панелі до спеціальної рами або до сусідніх жорстких конструкцій).

Значне зменшення прогинів може бути досягнуто шляхом надання панелі просторової форми. Криволінійна панель склепінчастого типу краще, ніж плоска, працює на статичні навантаження, а її контур сприяє кращому видаленню бруду і води із зовнішньої поверхні. Конструкція цієї панелі аналогічна прийнятій для світлопрозорого покриття басейну в Пушкіному (див. нижче).

Зенітні ліхтарі у вигляді куполів зазвичай прямокутного контуру влаштовуються, як правило, подвійними, враховуючи наші порівняно суворі кліматичні умови. Вони можуть встановлюватися окремо.

4 О. Б. Губенко

Нами куполами або бути зблокованими на плиті покриття. Поки що в СРСР практичне застосування знайшли лише куполи з органічного скла у зв'язку з відсутністю склопластику потрібної якості та розмірів.

У покритті московського Палацу піонерів (рис. 1.18) над залом лекторію встановлено з кроком близько 1,5 м 100 сферичних куполів діаметром 60 див.Цими банями висвітлюється площа близько 300 м2.Конструкція куполів височить над покрівлею, що забезпечує їх найкраще очищення та скидання дощової води.

У цьому будинку над зимовим садом застосована інша конструкція, що складається з трикутних пакетів, склеєних із двох плоских листів органічного скла, укладених по сталевому каркасу сферичного обрису. Діаметр купола, утвореного просторовим каркасом, близько 3 м.Пакети з органічного скла ущільнювали в каркасі гумою пористою і герметизували мастикою У 30-м. Тепле повітря, яке накопичується в підкупольному просторі, перешкоджає утворенню конденсату на внутрішній поверхні купола.

Спостереження за банями з органічного скла московського Палацу піонерів показали, що безшовні світлопрозорі конструкції мають незаперечні переваги перед збірними. Пояснюється це тим, що експлуатація сферичного купола, що складається з трикутних пакетів, більш скрутна, ніж безшовних куполів малого діаметра. Плоска поверхня склопакетів, часте розташування елементів каркасу та герметизуюча мастика ускладнюють стік води та здування пилу, а в зимовий час сприяють утворенню снігових заметів. Ці фактори значно знижують світлопропускання конструкцій і призводять до порушення герметизації між елементами.

Світлотехнічні випробування цих покриттів дали добрі результати. Було встановлено, що освітленість від природного світла горизонтальної площі лише на рівні підлоги залу лекторія майже така сама, як із штучному освітленні. Висвітлення є майже рівномірним (коливання 2-2,5%). Визначення впливу снігового покриву показало, що за товщині останнього 1-2 смосвітленість приміщення знижується на 20%. При плюсових температурах сніг підтає.

Зенітні куполи з оргскла знайшли також застосування під час будівництва ряду промислових будівель: Полтавського заводу алмазних інструментів (рис. 1.19), Смоленського заводу з переробки, лабораторного корпусу Ногінського наукового центру АН СРСР та ін. Конструкції куполів у зазначених об'єктах аналогічні. Розміри куполів по довжині 1100 мм,за шириною 650-800 мм.Куполи двошарові, опорні склянки мають похилі грані.

Стрижневі та інші несучі конструкціїіз склопластику застосовуються порівняно рідко, у зв'язку з його недостатньо високими механічними властивостями (особливо малою жорсткістю). Область застосування цих конструкцій носить специфічний характер, пов'язаний з особливими умовами експлуатації, як, наприклад, при вимогі підвищеної корозійної стійкості, радіопрозорості, високої транспортабельності та ін.

Порівняно великий ефект дає застосування склопластикових конструкцій, схильних до впливу різних агресивних речовин, які швидко руйнують звичайні матеріали. У 1960 р. на виготовлення корозійностійких склопластикових конструкцій тільки
у США було витрачено близько 7,5 млн. дол. (загальна вартість світлопрозорих склопластиків, вироблених 1959 р. у США, становить приблизно 40 млн. дол.). Інтерес до корозійностійких склопласти- кових конструкцій пояснюється, за даними фірм, насамперед їх хорошими економічними експлуатаційними показниками. Їхня вага

Рис. 1.19. Куполи з органічного скла на покрівлі Полтавського заводу алмазних інструментів

А – загальний вигляд; б – конструкція опорного вузла: 1 – купол; 2 - жолоб для збирання конденсату; 3 - морозостійка губчаста гума;

4 - Дерев'яна рама;

5 - притискна металева клямера; 6 -фартух з оцинкованої сталі; 7 - гідроізоляційний килим; 8 - ущільнена шлаковата; 9 - металева опорна склянка; 10 -Плитний утеплювач; 11 - асфальтова стяжка; 12 -відсипання з гранульованого

Шлаку

Набагато менше сталевих або дерев'яних конструкцій, вони значно довговічніші за останні, легко зводяться, ремонтуються і очищаються, можуть бути виготовлені на основі самозагасаючих смол, а світлопрозорі ємності не потребують водомірного скла. Так, серійна ємність для агресивних середовищ висотою 6 мта діаметром 3 мважить близько 680 кг, тоді як подібна сталева ємність важить близько 4,5 т.Вага витяжної труби діаметром 3 мта висотою 14,3 мупризначеної для металургійного виробництва, становить 77-Vio ваги сталевої труби при однаковій здатності, що несе; хоча склопластикова труба у виготовленні обійшлася в 1,5 рази дорожче, вона економічніша за сталь.
ній, оскільки, за даними зарубіжних фірм, термін служби таких споруд, виготовлених зі сталі, обчислюється тижнями, з нержавіючої сталі - місяцями, подібні споруди зі склопластику експлуатуються без пошкодження роками. Так, труба висотою 60 ж і діаметром 1,5 мексплуатується сьомий рік. Раніше ж встановлена ​​труба з нержавіючої сталі прослужила лише 8 місяців, а її виготовлення та встановлення обійшлися лише вдвічі дешевше. Таким чином, вартість труби зі склопластику окупилася вже за 16 місяців.

Прикладом довговічності в умовах агресивного середовища є також ємності зі склопластику. Така ємність діаметром і висотою 3 ж, призначена для різних кислот (у тому числі сірчаної), з температурою близько 80 ° С експлуатується без ремонту 10 років, прослуживши у 6 разів більше, ніж відповідна металева; лише одні ремонтні витрати на останню за п'ятирічний період дорівнюють вартості ємності зі склопластику.

В Англії, ФРН та США широке поширення також знайшли ємності у вигляді складів та резервуарів для води значної висоти (рис. 1.20).

Поряд із зазначеними великогабаритними виробами у ряді країн (США, Англія) у серійному порядку зі склопластиків виготовляються труби, секції повітроводів та інші подібні елементи, призначені для експлуатації в умовах агресивних середовищ.

Серед безлічі нових різноманітних конструкційних синтетичних матеріалів найбільше поширення для будівництва малих суден отримали склоппластики, що складаються зі скловолокнистого армуючого матеріалу і сполучного (найчастіше - на основі поліефірних смоли). Ці композиційні матеріали мають цілу низку переваг, що зумовили їх популярність серед конструкторів і будівельників малих суден.

Процес затвердіння поліефірних смол та отримання склопластиків на їх основі може відбуватися при кімнатній температурі, що дозволяє виготовляти вироби без нагріву та підвищеного тиску, що, у свою чергу, виключає необхідність у складних процесах та дорогому обладнанні.

Поліефірні склопластики мають високу механічну міцність і не поступаються, в деяких випадках, стали, володіючи при цьому набагато меншою питомою масою. Крім того, склопластики мають велику демпфуючу здатність, що дозволяє корпусу судна витримувати великі ударні і вібраційні навантаження. Якщо ж сила удару перевищить критичне навантаження, то руйнування в пластмасовому корпусі, як правило, локальні і не поширюються на велику площу.

Стеклопластик має відносно високу стійкість до дії води, масла, дизельного палива, атмосферних впливів. Зі склопластику іноді виготовляють паливні і водяні цистерни, причому напівпрозорість матеріалу дозволяє спостерігати рівень рідини, що зберігається.

Корпуси невеликих суден зі склопластику зазвичай монолітні, що виключає можливість проникнення води всередину; вони не гниють, не кородують, забарвлювати їх можна раз на кілька років. Для спортивних суден важлива можливість отримання ідеально гладкої зовнішньої поверхні корпусу, що володіє низьким опором тертя при русі у воді.

Однак як конструкційний матеріал склопластик має і деякі недоліки: порівняно не високу жорсткість, тенденцію до повзучості при дії постійних навантажень; з'єднання деталей зі склопластику мають порівняно низьку міцність.

Склопластики на основі поліефірних смол виготовляються при температурі 18 - 25 0 С і не вимагають додаткового нагрівання. Затвердіння поліефірних склопластиків протікає у дві стадії:

1 стадія - 2 - 3 діб (матеріал набирає приблизно 70% своєї міцності);

2 стадія - 1 - 2 місяці (нарощування міцності до 80 - 90%).

Для досягнення максимальної міцності конструкції необхідно, щоб вміст сполучного склопластика було мінімально достатнім для заповнення всіх зазорів армуючого наповнювача з ланцюгом отримання монолітного матеріалу. У звичайних склопластиках співвідношення сполучна - наповнювач становить зазвичай 1:1; в цьому випадку сумарна міцність скляних волокон використовується на 50 - 70%.

Основними армуючими скловолокнистими матеріалами є джгути, полотна (скломати, рубане волокно і склотканини).

Застосування тканих матеріалів з використанням кручених склониток як армуючих наповнювачів для виготовлення корпусів катерів і яхт зі склопластиків навряд чи виправдане як економічно, так і технологічно. Навпаки, неткані матеріали для тих же цілей є дуже перспективними і обсяг їх застосування зростає з кожним роком.

Найбільш дешевий напопнітеп - це склоджгути. У джгуті скляні волокна розташовані паралельно, що дозволяє отримати склопластик, що має високу міцність при розриві і поздовжньому стиску (по довжині волокна). Тому джгути застосовуються для одержання виробів, де необхідно домогтися переважної міцності в одному напрямку, наприклад, балок набору. При будівництві корпусів нарізані (10 - 15 мм) джгути використовують для ущільнення конструктивних зазорів, що утворюються при виконанні різного роду з'єднань.

Рубані склоджгути служать також для виготовлення корпусів невеликих катерів, яхт, одержуваних шляхом напилення волокон у суміші з смолою поліефірної на відповідну форму.

Склохолсти - рулонні матеріали з хаотичною укладанням склониток у площині листа - теж виготовляють із джгутів. Склопластики на основі полотен мають нижчі характеристики міцності, ніж склопластики на основі тканин, внаслідок більш низької міцності самих полотен. Але склополотни, дешевше, мають значну товщину при малій щільності, що забезпечує їх хороше просочення сполучною.

Шари стеклохолстов можуть зв'язуватися в поперечному напрямку хімічно (за допомогою сполучних) або механічною прошивкою. Такі армуючі наповнювачі укладаються по поверхні з великою кривизною легше ніж тканини (тканина утворює складки, вимагає попереднього розкрою і припасування). Хопсти, застосовують переважно при виготовленні корпусів шлюпок, мотолодок, яхт. У комбінації зі склотканинами полотна можуть застосовуватися для виготовлення корпусів суден, до яких пред'являються більш високі вимоги міцності.

Найбільш відповідальні конструкції виготовляються на основі склотканин. Найчастіше застосовуються тканини сатинового переплетення, які забезпечують більш високий коефіцієнт використання міцності ниток у склопластику.

Крім того, в дрібному суднобудуванні широко використовують джгутову склотканину. Вона виготовляється з некручених ниток - джгутів. Ця тканина має більшу вагу, меншу щільність, але й меншу вартість, ніж тканини з кручених ниток. Тому застосування джгутових тканин дуже економічно, враховуючи, до того ж, меншу трудомісткість при формуванні конструкцій. При виготовленні шлюпок, катерів джгутова тканина часто застосовується для зовнішніх шарів склопластику, внутрішні ж шари викладаються з жорсткого склополотна. Цим досягається здешевлення конструкції з одночасним забезпеченням необхідної міцності.

Дуже специфічне застосування односпрямованих джгутових тканин, що мають переважну міцність в одному напрямку. Такі тканини при формуванні суднових конструкцій укладають так, щоб спрямування найбільшої міцності відповідало найбільшим діючим напругам. Це буває потрібно при виготовленні, наприклад, рангоуту, коли необхідно враховувати поєднання міцності (особливо в одному напрямку), легкості, конусності, товщини стінки, що змінюється, і гнучкості.

Поскопку основні навантаження на рангоут (зокрема, на щоглу) діють в основному вздовж осей, саме використання однонаправлених джгутових тканин (при розташуванні волокон вздовж рангоуту забезпечує необхідні міцнісні характеристики методу. і т. п.), який згодом може вилучатися або залишатися всередині щогли.

В даний час велике застосування при виготовленні катерів, яхт і шлюпок знайшли так звані тришарові конструкціїз легковісним заповнювачем у середині.

Трехслойна конструкція складається з двох зовнішніх несучих шарів, виконаних з міцного листового матеріалу малої товщини, між якими розміщується більш легкий, хоча і менш міцний заповнювач.Призначення заповнювача забезпечити спільну роботу та стійкість несучих шарів, а також зберегти задану відстань між ними.

Спільна робота шарів забезпечується за рахунок їх з'єднання з заповнювачем та передачі останнім зусиль з одного шару на інший; стійкість шарів забезпечується, оскільки заповнювач створює їм практично безперервну опору; необхідне відстань між шарами зберігається за рахунок достатньої жорсткості заповнювача.

У порівнянні з традиційними одношаровими, тришарова конструкція має підвищену жорсткість і міцність, що дозволяє зменшити товщину оболонок, панелей і число ребер жорсткості, що супроводжується істотним зменшенням маси конструкції.

Тришарові конструкції можуть виготовлятися з будь-яких матеріалів (деревини, металу, пластмас), проте найбільш широкого поширення вони набули при використанні полімерних композиційних матеріалів, які можуть використовуватися як для несучих шарів, так і для заповнювача, а їх з'єднання один з одним забезпечується склеюванням.

Крім можливості зменшення маси, тришарові конструкції мають інші позитивні якості. У більшості випадків крім своєї основної функції утворювати корпусну конструкцію - вони виконують і ряд інших, наприклад, надають властивості теплової та звукової ізоляції, забезпечують запас аварійної плавучості тощо.

Тришарові конструкції завдяки відсутності або скорочення елементів набору дозволяють більш раціонально використовувати внутрішні об'єми приміщень, прокладати електротраси та деякі трубопроводи в самому заповнювачі, полегшити підтримку чистоти в приміщеннях. Завдяки відсутності концентраторів напруг і виключенню можливості появи втомних тріщин тришарові конструкції мають підвищену надійність.

Однак не завжди вдається забезпечити хороший зв'язок між несучими шарами та заповнювачем через відсутність клеїв з необхідними властивостями, а також недостатньо ретельного дотримання технологічного процесу склеювання. Внаслідок порівняно малої товщини шарів більш ймовірні їх пошкодження і фільтрація води через них, яка може поширитися по всьому об'єму.

Дивлячись на це тришарові конструкції широко застосовуються для виготовлення корпусів шлюпок, катерів і невеликих суден (довжиною 10 - 15м), а також виготовлення відкріпних конструкцій: палуб, надбудов, рубок, перебірок і т. п. Зауважимо, що корпуси катерів і корпусів катерів яких простір між зовнішньою і внутрішньою обшивками заповнюється пінопластом з метою забезпечення плавучості, строго кажучи, не завжди можуть бути названі тришаровими, так як вони не являють собою плоскі або криволінійні тришарові пластини з малою товщиною запобіжника. Такі конструкції правильніше називати двообшивочними або двокорпусними.

Найбільш доцільно виконувати у тришаровому виконанні елементи рубок, перебирання тощо, які мають зазвичай плоскі нескладні форми. Ці конструкції розташовуються у верхній частині корпусу, і зменшення їх маси позитивно позначається на стійкості судна.

Застосовувані в даний час тришарові суднові конструкції зі склопластику за родом заповнювача можна класифікувати таким чином: з суцільним наповнювачем з пінопласту, деревини бальзи; зі стільниковим заповнювачем зі склопластику, алюмінієвої фольги; коробчасті панелі з полімерних композиційних матеріалів; комбіновані панелі (коробчасті з пінопластом). Несучі шари за своєю товщиною можуть бути симетричними та несиметричними щодо серединної поверхні конструкції.

За методом виготовленняТришарові конструкції можуть бути склеюваними, зі спінюваним запопнювачем, що формуються на спеціальних установках.

Як основні компоненти виготовлення трьохшарових конструкцій застосовуються: стеклоткани марок Т – 11 – ГВС – 9 і ТЖС-О,56-0, стеклосетки різних марок; поліефірні смоли маруї ПН-609-11М, епоксидні смоли марки ЕД - 20 (або інших марок, подібних до властивостей), пінопласти марок ПХВ - 1, ПСБ - С, ППУ-3с; важкозгоряння шаруватий пластик.

Тришарові конструкції виготовляють монолітними або збирають із окремих елементів (секцій) залежно від розмірів та форми виробів. Другий спосіб більш універсальний, тому що застосовується для конструкцій будь-яких габаритів.

Технологія виготовлення тришарових панелей складається з трьох самостійних процесів: виготовлення або підготовки несучих шарів, виготовлення або підготовки запобіжника та складання та склеювання панелі.

Несучі шари можуть виготовлятися попередньо або безпосередньо при формуванні панелей.

Заповнювач також може бути застосований або у вигляді готових плит, або спінюватися за рахунок підвищення температури або змішування відповідних компонентів в процесі виготовлення панелей. Стільниковий заповнювач виготовляється на спеціалізованих підприємствах і поставляється у вигляді нарізаних плит певної товщини або у вигляді стільникових блоків, що вимагають розрізання. Плитковий пінопласт ріжеться та обробляється на столярних стрічкових або циркульних пилках, рейсмусових та інших деревообробних верстатах.

Вирішальний вплив на міцність і надійність трислонних панелей надає якість склеювання несучих споїв з заповнювачем, яке, у свою чергу, залежить від якості підготовки поверхонь, що склеюються, якості утворюється клейового прошарку і дотримання режимів склеювання. Операції підготовки поверхонь та нанесення клейових прошарків докладно розглянуті у відповідній літературі зі склеювання.

Для склеювання несучих шарів із стільниковим заповнювачем рекомендуються клеї марок БФ - 2 (гарячого затвердіння), К-153 та ЕПК-518-520 (холодного затвердіння), а з плитковими пінопластами клеї марок К-153 та ЕПК-518-520. Останні забезпечують більш високу міцність склеювання, ніж клей БФ-l, і вимагають спеціального устаткування створення необхідної температури (близько 150 0 З). Однак їх вартість У 4 - 5 разів вище, ніж вартість клею БФ - 2, а час затвердіння становить 24 - 48 годин (час затвердіння БФ - 2 - 1 година).

При спінюванні пінопластів між несучими шарами нанесення клейових прошарків на них, як правило, не потрібно. Після склеювання і необхідної витримки (7 - 10 діб) може вироблятися механічна обробка панелей: обрізка, свердління, вирізка отворів і т.п.

При збиранні конструкцій з тришарових панелей слід враховувати, що у вузлах з'єднань зазвичай відбувається навантаження панелей зосередженими навантаженнями і Вузли необхідно посилювати спеціальними вставками з щільнішого, ніж запобіжник, матеріалу. Основними видами сполук є механічні, формовані та комбіновані.

При кріпленні деталей насичення на трехспойних конструкціях необхідно передбачати внутрішні посилення в запопнітепе, особливо при застосуванні механічного кріплення. Один із способів такого посилення, а також технологічна послідовність виконання вузла показані на малюнку.