Основные положения о мягких оболочках (синтетические материалы)

12.09.2020

Мягкие оболочки — особая группа пространственных конструкций, выполняемых из материалов, обладающих высокой прочностью при растяжении, но практически неспособных сопротивляться другим видам напряжения. Этими качествами обладают материалы по природе своей хотя и жесткие (пластмассы, стекло, металлы), но утоненные до такой степени (волокна, пленки), что не могут противостоять ни сжатию, ни изгибу, ни сдвигу.

Форма мягкой оболочки в значительной степени зависит от действующей на нее нагрузки. Изменения формы оболочки под нагрузкой являются следствием двух причин: деформаций (удлинений) материала и перемещений кинематического характера.

Способность мягких оболочек нести такие нагрузки, которые в аналогичных по форме жестких конструкциях вызывали бы усилия сжатия, возникает лишь при условии их предварительного напряжения. Оно создается двумя основными способами: аэростатическим (пневматическим) и механическим. Гидростатический способ в строительстве используется только применительно к гидротехническим объектам, главным образом плотинам. Соответственно способам предварительного напряжения мягкие оболочки называются пневматическими и тентовыми (рис. 2.15.1).

Степень предварительного напряжения должна быть такой, чтобы в любой точке оболочки суммарные усилия от внешних нагрузок nq и от предварительного натяжения np не оказались сжимающими и в то же время не превосходили расчетного сопротивления R при растяжении:

где усилия nq и np принимаются со своим знаком.

Ввиду постоянства толщины оболочки ее напряженное состояние характеризуется усилиями, отнесенными к единице ширины материала (не площади сечения), и их размерностью будет Н/м. В этой же размерности вычисляют расчетные сопротивления R и модули упругости E и G.

Пневматические конструкции строительного назначения делятся на два основных вида: воздухоопорные и воздухонесомые (табл. 2.15.1).

Воздухоопорные конструкции представляют собой пространственный объект (здание или сооружение), в котором объединены стеновая и кровельная части. После закрепления контура оболочки и наполнения ее воздухом конструкция приходит в эксплуатационное состояние, которое поддерживается центробежными или осевыми вентиляторами с рабочим напором 400...1000 Па. Непрерывная (с автоматическим контролем уровня давления) подача воздуха исключает требование высокой герметизации.

Воздухонесомые конструкции — конструктивные элементы стержневые (балки, стойки, арки и т. п.) или панельные (орто- или изотропные). Давление воздуха в их оболочках в пределах 50...700 кПа создается компрессорами при разовом или редком периодическом наполнении, что требует очень высокой герметичности оболочки.

Функциональное различие между воздухоопорными и воздухонесомыми сооружениями состоит в том, что эксплуатируемое пространство первых находится под избыточным давлением, тогда как для вторых оно остается атмосферным.

Пневмолинзы (пневмоподушки) — третий вид пневматических конструкций — обладают признаками обоих предыдущих. По характеру статической работы — это воздухоопорная конструкция, по назначению — конструктивный элемент (кровельная или стеновая панель).

Комбинированные конструкции представляют собой разнообразные комбинации вышеназванных видов.

Трансформируемые конструкции используют свойство мягкой оболочки принимать форму, соответствующую наибольшему объему подоболочечного пространства. Желаемая трансформация обеспечивается изменением условий и способов закрепления контура.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна