1. Основные физические и механические характеристики пластмасс. Сравните их с другими традиционными материалами.

Пластические массы — синтетические вещества органического проис­хождения, для переработки которых в изделия используются их пласти­ческие свойства.

По своему составу пластмассы — полимерные многокомпонентные слож­ные материалы, состоящие из отдельных частей, взятых в том или ином сочетании.

Главными их компонентами являются:

1) связующие вещества;

2) наполнители;

3) пластификаторы;

4) смазки;

5) вещества, ускоряющие процесс полимеризации;

6) красители;

7) порообразователи и т. д.

В зависимости от технологического процесса производства, применяе­мого наполнителя и связующего различают пластмассы композиционные, слоистые и литые, а по природе применяемой смолы — термопластичные и термореактивные.

Обобщая некоторые физико-механические характеристики для всех синтетических смол, применяемых в строительстве, можно установить сле­дующие для них показатели: удельный вес для всех смол колеблется в пре­делах от 0,92 (для полиэтилена) до 2,3, а для наиболее распространенных составляет 1,3÷1,5.

Пределы прочности для тех же смол: при растяжении R_p — от 100 до 900, при изгибе — от 100 до 1400 и при сжатии R_c —от 200 до 1500 кГ/см².

Приведенные показатели прочности значительно превышают те же па­раметры для обычного бетона.

Теплостойкость перечисленных смол определяется (по Мартенсу) в пре­делах 70—120° С.

При повышении температуры прочность смол снижается, а при длитель­ном ее действии даже при небольших нагрузках, повышается их деформативность — текучесть. Термореактивные смолы при повышении температуры оказываются более стабильными, чем термопластичные. Все синтетические смолы в той или иной степени способны гореть.

2. Конструктивные решения однопролетных рам из прямолинейных материалов.

3. Статические схемы и конструктивные решения однопролетных рам.

4. Соединение элементов из пластмасс.

5. Порядок расчета однопролетных трехшарнирных гнутоклееных рам.

Трехшарнирные рамы сплошного сечения рекомендуется расчитывать, придерживаясь

следующей последовательности. Выбирается положение расчетной (силовой) оси рамы. Для удобства расчета ось рамы проводят через центры опорных и ключевого шарниров параллельно внешнему контуру стоек и ригеля, так как элементы трехшарнирных рам имеют переменную высоту сечения, а размеры сечений заранее неизвестны. Различие в

положении расчетной и действительной (нейтральной) осей учитывается на стадии

конструктивного расчета введением в расчетные формулы дополнительного момента от

продольной силы, приложенной внецентренно.

На осях стоек и ригеля назначают положение расчетных точек. Обычно их 24

на стойке, 13 в карнизном узле и 35 на ригеле полурамы в зависимости от пролета.

Обязательным является назначение расчетных точек в шарнирах, на биссектрисе карнизного узла (в рамах из прямолинейных клееных блоков дополнительно на сечениях, находящихся на нормали к наружным граням и проходящих через внутренний угол), с шагом не реже 1,5 – 3 м на стойке и ригеле.

Осуществляют сбор нагрузок. Методика сбора нагрузок на конструкцию описана в

разделе 4.2.1.

4. Выполняют статический расчет. Некоторого сокращения времени и объема

вычислений в статическом расчете можно добиться, определив сначала усилия от единичной нагрузки q=1 Н/м, расположенной равномерно на одной (например, левой) половине рамы (см.рис. 6.16). Формулы для вычисления реакций и усилий от такой нагрузки имеют несколькоупрощенный вид:

Усилия в правом ненагруженном ригеле:

6. Применение конструкционных пластмасс в строительстве

Основным требованием к строительным материалам для несущих кон­струкций является их легкость и прочность. К таким материалам в настоя­щее время относятся все конструкционные пластмассы, которые сейчас начинают применяться (стеклопластики для кровельных покрытий и стен зданий в виде гофрированных листов, древесно-слоистые пластики и т. п.).

в настоящее время применение конструк­ционных пластмасс в несущих конструкциях допускается лишь в порядке экспериментального строительства. Пластмассы рекомендуется применять в комбинации с другими материалами с одновременным наблюдением за их поведением при длительной работе.

Конструкционные пластмассы применяются главным образом в виде армированных материалов, в состав которых входит смола, являющаяся связующим веществом, и наполнитель, играющий ту же роль, что и арма­тура в железобетоне. Такой материал для элементов строительных конструк­ций имеет малый вес и высокую механическую прочность, значительно пре­восходящую в отдельных случаях прочность обычных материалов: бетона, стекла, керамики и древесины.

К материалам, которые в настоящее время применяются в конструкциях в комбинации с пластмассами, относятся: асбестоцемент, алюминиевые сплавы, древесина, фанера и др. В качестве термозвукоизоляционных материалов в конструкциях в на­стоящее время применяются все виды пенопластов, минераловатные изделия на основе синтетической связки, эластичные пенополиуретаны и др.

К конструкционным пластмассам в настоящее время относятся: стекло­пластики, оргстекло (полиметилметакрилат), жесткий винипласт, поли- стирольные и поливинилхлоридные пенопласта, синтетические пленки, древеснослоистые пластики (ДСП), древесностружечные (ПДС) и древесно­волокнистые (ПДВ) твердые плиты.

7. Обеспечение пространственной устойчивости плоских древесных конструкций. рассказать на примере.

• Цель создания пространственных связей – все плоские несущие конструкции каркасного здания объединить с помощью пространственных связей в пространственно-неизменяемую геометрическую систему.

Решение этой задачи сводится к тому, чтобы все горизонтальные нагрузки, действующие на конструкции стен и покрытия самым коротким путем передать на неподвижные точки здания, то есть фундаменты

8. Конструктивные схемы трехслойных плит и панелей

Плиты бывают 4х типов: ребристые, обрамленые, сэндвич-панели и сотопласт.

1. Ребристые плиты.

Ч сто расположены ребра, внутренний слой – утеплитель, к ребрам крепятся обшивки. Сдвигающие напряжения воспринимаются клеевой прослойкой, нормальные напряжения обшивками. Расчитывается как деревянная панель.

2. Обрамленные плиты

По контуру профили, между обшивками утеплитель. Обшивки воспринимают нормальные напряжения, касательные – утеплитель. Прогиб определяется комб(?) сечением. Обшивка может быть из: стеклопластика, слоистого пластика, говрированного материала.

а — с алюминиевыми обшивками;  6 — с асбестоцементными обшивками;  в — расчетные схемы;  / — пенопласт;  2 - гофрированный алюминий; 3 — плоский алюминий; 4 — алюминиевые уголки; 5 — бакелизированная фанера; 6 — асбестоцемент плоский; 7     асбестоцементный швеллер

3. Сэндвич

Нет жестких элементов. Обшивки и утеплитель. Нормальные напряжения воспринимает только обшивка. Касательные напряжения обеспечивают работоспособность утеплителя. Утеплитель: пенополистирол, любые пенопласты.

4. Сотопласт.

9. Классификация арок по различным признакам

Арочные конструкции из клеено древесины а также армированные. Предсталяют собой одни из самых эффектных деревянных конструкций. Благодаря своим свойствам сооружения из арок могут прекрывать пролеты от 12 до 100 метров. Самый большой деревянный пролет составляет 300 метров.

Классификация:

По статической схеме:

• Трехшарнирные

• Двухшарнирные

• Одношарнирные

• Бесшарнирные

По способу передачи распора:

• С затяжками (передает распор)

• Без затяжек (не предаёт распор)

По форме очертания оси:

• Треугольные

• Круговые

• Параболические

• Стрельчатые

По характеру сечения:

• Арки с клееными сплошными сечениями

• Клеефанерные арки

• Армированное сечение

• Сквозные сечения

По высоте:

• Пологие

• Подъемные

10. Виды стеклопластиков

В зависимости от характера наполнителя и технологических особенно­стей изготовления стекловолокнистые пластмассы условно делятся на три основные группы:

1. на основе непрерывного волокна бесщелочного состава непосредст­венно после вытягивания покрываемого связующим или переработанного в крученые нити или некрученые жгуты-ровницы (стеклопластики типа СВАМ ¹ стекловолокниты типа АГ-4С);

2. на основе рубленного из жгутов хаотически расположенного волокна бесщелочного состава в виде стекломатов или наносимого методом напыле­ния (волнистые стеклопластики и др.);

3. на основе стекломатов из грубого стекловолокна щелочного состава и фенольных смол с добавкой гипса (стеклопластики типа «глакрезит»).

1 Свам – стекловолокнистый анизотропный материал

Кроме указанных видов, применяется еще большая группа стеклопла­стиков высокой стоимости на основе стеклотканей — стеклотекстолита (КАСТ, ВФТ, СКМ-1 и другие).

Стеклопластики выпускаются в листах и в виде готовых изделий (труб, профильного погонажа, вентиляционных коробов, плоских и гофрирован­ных кровельных листов и т. п.), а также и крупногабаритных блоков. Изготовление стеклопластиков на основе полиэфирных смол позволяет получать их прозрачными, полупрозрачными, окрашенными и бесцветными для стеновых панелей в каркасных конструкциях.

11. Классификация рам по разным признакам.

По количеству пролетов:

1) Однопролетные 2) Многопролетные

Однопролетные рамы бывают:

1) 2-ух шарнирные (могуть иметь шарниры внизу или вверху колонны при высоте до 4м шарниры ставятся внизу в зависимости от формы оси рамы)

2) 3-ех шарнирные

По геометрии:

1)гнутоклееные 2)рамы из прямолинейных блоков 3) рама ригельно-подкосного типа

Трехшарнирные могут быть:

1)Гнутоклееная с плавноменяющейся высотой

2)Гнутоклееная типа "клюшка"

3)Клееная из прямолинейных блоков

12. Виды древесных пластиков

-Древеснослоистые пластики (ДСП). Он выпу­скается следующих марок: ДСП-А, ДСП-Б, ДСП-В и ДСП-Г. Листы пластика, за исключением последней марки, имеют следующие размеры: длина 700—5600 мм, ширина до 1200 мм, толщина 1—50 мм и для пластика ДСП-Б от 15 до 60 мм.

В пластике марки ДСП-А все слои шпона имеют параллельное друг другу направление волокон, что обеспечивает максимальную прочность при растяжении и сжатии вдоль волокон.

В пластике ДСП-Б расположение волокон шпона смешанное: через каждые 5—20 слоев шпона с параллельным расположением волокон один слой имеет перпендикулярное направление волокон по отношению к смеж­ным слоям.

В пластике ДСП-В расположение волокон шпона в смежных слоях пере­крестное. Этот пластик применяется в тех случаях, когда требуется обеспе­чить высокую прочность при растяжении, сжатии и изгибе в двух взаимно- перпендикулярных направлениях вдоль и поперек волокон наружного шпона (рубашки).

Рис. 9.5. Схема расположения волокон шпонов в древеснослоистом пластике

а — параллельное для ДСП-А и с включением через 5— 20 слоев одного слоя с перпендикулярными волокнами для ДСП-Б; б — перекрестное для ДСП-В; в — звездообраз­ное для ДСП-Г

-Древесноволокнистые (ДПВ)

Основным сырьем для изготовления этих плит служат штучные и куско­вые отходы лесопильных и деревообрабатывающих предприятий —- щепа, рейки, горбыли и бруски.

В зависимости от объемного веса из числа применяемых для несущих и ограждающих конструкций различаются два вида древесноволокнистых плит — сверхтвердые и твердые.

Сверхтвердые плиты изготовляются из древесноволокнистой массы, пропитанной синтетическими водостойкими смолами или высыхающими тунговыми маслами с последующей термической обработкой (ГОСТ 4598—60); объемный вес их порядка 950 кг/м³.

Твердые древесноволокнистые плиты из древесных волокон с добавле­нием специальных составов в соответствии с ГОСТ, 4598—60 имеют размеры: длину 1200—3600 мм, ширину 1000—1800 мм и толщину 3, 4, 5 и 6 мм. Объемный вес этих плит должен быть не менее 850 кг/м³.

Плиты при применении в конструкциях должны быть антисептированы.

Сверхтвердые древесноволокнистые плиты применяются в более ответ­ственных конструкциях — для наружных обшивок и при изготовлении панелей крыш покрытий.

Твердые древесноволокнистые плиты применяются для изготовления сот стеновых панелей и внутренних обшивок.

-Древесностружечные плиты (ПДС)

Древесностружечные плиты применяются в качестве конструкционного и отделочного материала. По характеру отделки поверхностей древесно­стружечные плиты могут быть двух типов (ГОСТ 9381—60):

1. необлицованные с объемным весом 650—850 кг/м³, изготовленные из специально измельченной стружки;

2. облицованные с каждой стороны двумя слоями древесного шпона объемным весом 650—850 кг/м³, изготовленные из древесной стружки и других отходов путем дробления.

Размеры плит: длина 2500—3500 мм, ширина 1250—1750 мм и толщина 6—32 мм. Связующим веществом при изготовлении плит служат феноло-фор- мальдегидные, мочевино-формальдегидные или мочевино-меламиновые смолы.

Все такие плиты, применяемые в строительстве, должны быть антисептированы.

Древесно-стружечные плиты применяются в строительных конструкциях для полов, обшивки стен в каркасных сборных одноэтажных зданиях, для подшивки потолков, в трехслойных панелях, для каркасных и бескаркасных перегородок, облицовки дверей, вентиляционных коробов и др. Ниже при­водятся некоторые физико-механические характеристики тяжелых и сверх­тяжелых древесностружечных плит, применяемых в строительных кон­струкциях.

13. Классификация пространственных конструкций по разным признакам и их общий вид.

Из дерева могут быть возведены пространственные конструкции следую­щих основных видов:

1) своды, очерченные по цилиндрической по­верхности и опирающиеся по сторонам, параллельным образую­щим;

2) своды-оболочки, очерченные по цилиндрической поверхности, опи­рающиеся на жесткие торцовые диафрагмы и имеющие продольные бортовые элементы;

3) купола, очерченные по сферической поверхно­сти;

4) сомкнутые своды;

5) крестовые своды;

6) цилиндрические и треугольные складки; складки могут быть одноволновые или многоволновые;

7) оболочки отрицательной гауссовой кривизны (с поверхностью гиперболического парабо­лоида) - ГИПАРы

14. Конструкционные термопластичные материалы

Органическое стекло представляет собой термопластичный материал, получаемый путем блочной полимеризации метилметакрилата (метилового эфира метакриловой кислоты). Свойства его во многом зависят от темпера­туры и продолжительности приложения нагрузки.

Этот пластик представляет собой вещество, почти абсолютно прозрачное для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, совершенно бесцветное, он значительно легче обычного силикатного стекла. При нормальной темпера­туре органическое стекло обладает сравнительно высокими физико-механи­ческими показателями, которые, однако, в значительной степени снижаются при повышении температуры. Все эти положительные свойства материала позволяют эффективно применять его для покрытий теплиц и в других светопрозрачных конструкциях. Благодаря своим термопластическим свойствам оргстекло широко применяется и в криволинейных поверхностях: в покры­тиях куполов, сводов и разного вида ограждающих конструкциях стен и потолков.

Органическое стекло хорошо поддается механической обработке (свер­ление, строжка, фрезеровка, полировка), а также склейке и сварке; недо­статками его являются низкая твердость и малая теплостойкость.

В СССР органическое стекло (табл. 9.10) выпускается в виде прозрач­ных и непрозрачных, бесцветных и цветных, пластифицированных и непла- стифицированных листов, труб, а также эмульсионных порошков для литьевых изделий или латексов.

За последние годы созданы новые виды органического стекла, обладаю­щие высокой морозо- и теплостойкостью. Ударная прочность этих типов оргстекла настолько велика, что нет необходимости производить их ориен­тацию.

Винипласт жесткий

Термопластичный неармированный жесткий листовой материал, по­лучаемый на основе поливинилхлоридной смолы, называется жестким ви­нипластом. Листы этого пластика изготовляются прессованием пакета пред­варительно заготовленных пленок из непластифицированной поливинил­хлоридной композиции или при помощи экструзии той же композиции непосредственно на заданную толщину листа. В таком пластике удачно сочетаются малый объемный вес, хорошая эластичность, высокая механи­ческая прочность и химическая стойкость против воздействия основных агрессивных сред.

В соответствии с проектом ГОСТ (взамен ТУ 3823—53) листы винипласта выпускаются двух типов:

1. непрозрачного натурального цвета или окрашенного (ВН);

2. прозрачного бесцветного или окрашенного (ВП).

Размеры листов винипласта: длина 1200—1500, ширина 500—650 и тол­щина

2—20 мм.

Винипласт хорошо сваривается и обрабатывается на станках при высо­ких скоростях резания при температуре не свыше 60° С.

Большим достоинством винипласта по сравнению с другими неармированными пластиками является его низкая стоимость и высокая прочность при температурах от —10 до +60°. При длительном воздействии нагрузок и за пределами указанных температур прочность винипласта значительно снижается.

Большим недостатком этого пластика является значительная ползучесть, проявляющаяся и при нормальной температуре, но особенно в условиях повышенных температур, когда прочность его значительно снижается, а де- формативность резко возрастает. Поэтому применение винипласта ограни­чено и может быть допущено в несущих конструкциях только при незначи­тельной величине нагрузок (например, для желобов, карнизов и светопрозрачных стеновых обшивок).

За рубежом в целях снижения расхода стали винипласт широко приме­няется в качестве кровли, карнизов, трубопроводов и т. п.

Большое применение винипласт имеет в цехах химической промышлен­ности для различного вида обшивок, отдельных элементов конструкций и резервуаров. В настоящее время винипласт широко применяется при изго­товлении трубопроводов для различных целей.

15. Примеры решения опорных узлов и ключевых шарниров в арках кругового очертания, их расчет

16. Конструкционные термопластичные материалы.

Органическое стекло представляет собой термопластичный материал, получаемый путем блочной полимеризации метилметакрилата (метилового эфира метакриловой кислоты). Свойства его во многом зависят от темпера­туры и продолжительности приложения нагрузки.

Этот пластик представляет собой вещество, почти абсолютно прозрачное для ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, совершенно бесцветное, он значительно легче обычного силикатного стекла. При нормальной темпера­туре органическое стекло обладает сравнительно высокими физико-механи­ческими показателями, которые, однако, в значительной степени снижаются при повышении температуры. Все эти положительные свойства материала позволяют эффективно применять его для покрытий теплиц и в других светопрозрачных конструкциях. Благодаря своим термопластическим свойствам оргстекло широко применяется и в криволинейных поверхностях: в покры­тиях куполов, сводов и разного вида ограждающих конструкциях стен и потолков.

Органическое стекло хорошо поддается механической обработке (свер­ление, строжка, фрезеровка, полировка), а также склейке и сварке; недо­статками его являются низкая твердость и малая теплостойкость.

В СССР органическое стекло (табл. 9.10) выпускается в виде прозрач­ных и непрозрачных, бесцветных и цветных, пластифицированных и непла- стифицированных листов, труб, а также эмульсионных порошков для литьевых изделий или латексов.

За последние годы созданы новые виды органического стекла, обладаю­щие высокой морозо- и теплостойкостью. Ударная прочность этих типов оргстекла настолько велика, что нет необходимости производить их ориен­тацию.

Винипласт жесткий

Термопластичный неармированный жесткий листовой материал, по­лучаемый на основе поливинилхлоридной смолы, называется жестким ви­нипластом. Листы этого пластика изготовляются прессованием пакета пред­варительно заготовленных пленок из непластифицированной поливинил­хлоридной композиции или при помощи экструзии той же композиции непосредственно на заданную толщину листа. В таком пластике удачно сочетаются малый объемный вес, хорошая эластичность, высокая механи­ческая прочность и химическая стойкость против воздействия основных агрессивных сред.

В соответствии с проектом ГОСТ (взамен ТУ 3823—53) листы винипласта выпускаются двух типов:

3. непрозрачного натурального цвета или окрашенного (ВН);

4. прозрачного бесцветного или окрашенного (ВП).

Размеры листов винипласта: длина 1200—1500, ширина 500—650 и тол­щина

2—20 мм.

Винипласт хорошо сваривается и обрабатывается на станках при высо­ких скоростях резания при температуре не свыше 60° С.

Большим достоинством винипласта по сравнению с другими неармированными пластиками является его низкая стоимость и высокая прочность при температурах от —10 до +60°. При длительном воздействии нагрузок и за пределами указанных температур прочность винипласта значительно снижается.

Большим недостатком этого пластика является значительная ползучесть, проявляющаяся и при нормальной температуре, но особенно в условиях повышенных температур, когда прочность его значительно снижается, а де- формативность резко возрастает. Поэтому применение винипласта ограни­чено и может быть допущено в несущих конструкциях только при незначи­тельной величине нагрузок (например, для желобов, карнизов и светопрозрачных стеновых обшивок).

За рубежом в целях снижения расхода стали винипласт широко приме­няется в качестве кровли, карнизов, трубопроводов и т. п.

Большое применение винипласт имеет в цехах химической промышлен­ности для различного вида обшивок, отдельных элементов конструкций и резервуаров. В настоящее время винипласт широко применяется при изго­товлении трубопроводов для различных целей.