3.9 Пространственные конструкции из дерева и пластмасс

Важными свойствами пластмасс являются: относительно высокая прочность, водонепроницаемость, светопропускаемость, химическая стойкость, легкость формования и универсальность применения. В настоящее время пласт­массы применяют главным образом для ненесущих конструктивных эле­ментов.

В дальнейшем следует ожидать расширения области применения пластмасс и для несущих конструкций. Возможно создание как цельнопластмассовых несущих конструкций, так и конст­рукций из других материалов в сочетании с пластмассами.

Применение пластмасс может оказаться наиболее эффективным именно в пространственных конструкциях. Работы в этом направ­лении, ведущиеся во многих странах, не вышли еще из стадии экспери­ментов, тем не менее стало очевидным, что развитие высокоиндустриаль­ных методов производства конструкций из пластмасс безусловно обеспе­чивает широкую перспективу их применения

Жесткие конструкционные пластмассы. Эти материалы используют­ся главным образом для тонкостенных конструкций типа оболочек, а также для внешних слоев (обшивок) трехслойных конструкций. Наибо­лее широко применяются в конструкциях стеклопластики, главным обра­зом на основе полиэфирных, эпоксидных и фенольных смол. Их механи­ческие свойства в значительной степени определяются видом армирую­щего стекловолокнистого наполнителя и смолы (связующего).

Существенный недостаток стеклопластиков — относительно низкий модуль упругости, меняющийся для различных видов материала в до­вольно широких пределах. Следствием этого являются значительные деформации, которые необходимо учитывать, в частности, и в растянутых элементах конструкций. При постоянной нагрузке в мате­риале развиваются деформации ползучести. С течением времени под нагрузкой снижается и прочность материала, что следует учитывать при назначении допускаемых напряжений для стеклопластиков.

Жесткие пенопласты (полиуретановые, полистирольные, фенольные и др.) применяют главным образом для среднего слоя (заполнителя) трехслойных конструкций, а также для однослойных конструкций типа оболочек. Механические свойства этих материалов меняются в очень широких пределах; поэтому во всех случаях рекомендуются предвари­тельные испытания материала. Прочность и модуль упругости пенопла­стов весьма невелики. В общем более высокую прочность и жесткость имеют поливинилхлоридные, полиуретановые и эпоксидные пенопласты, а также поли­стирольные, вспениваемые в виде блоков, более низкую — фенольные пе­нопласты и полистирольные пенопласты, вспениваемые в полости кон­струкций.

Схемы деревянных несущих конструкций покрытия

(клееная балка, ферма, металлодеревянная ферма)

В некоторых случаях технико-экономический анализ подтверждает высокую эффективность применения деревянных конструкций.

В ряде производств с агрессивными средами, в покрытиях складов, гаражей, мастерских и др. использование клееных деревянных и клеефанерных конструкций, защищенных современными средствами от гниения и возгорания, позволяет снизить стоимость строительства и обеспечить высокую долговечность здания.

Разработаны несущие и ограждающие конструкции из клееной древесины для покрытий производственных зданий: клееные дощатые и клеефанерные балки, клееные сегментные металлодеревянные фермы, трехшарнирные арки, панели покрытий, а также оболочки и складки.

В металлодеревянных фермах элементы, работающие на сжатие, делают деревянными, а на растяжение – металлическими.

Широкое использование пространственных покрытий из дерева не совсем целесообразно по экономическим соображениям даже в богатых лесом странах.

Схема каркаса из гнутых (деревянных) рам

1- рама, 2 – клеефанерные плиты, 3 – связи