книги / Светопрозрачные конструкции. (Результаты исследований)

располагаемых в стыке с зазором, резко снижает возду­ хопроницаемость стыка.

Воздухопроницаемость стыка с двумя прокладками из губчатой резины сечением 8x10 мм в 3 раза меньше,

Рис. 2. Графики воздухопроницаем ости стыков с двум я опорными

141

чем стыка с одной аналогичной прокладкой. Узкие про­ кладки прямоугольного и треугольного сечения при боль­ ших степенях сжатия имеют примерно одинаковые пока­ затели. Однако при небольших нагрузках у стыков с тре­ угольными прокладками воздухопроницаемость на 40% ниже.

Весьма эффективны прокладки трубчатого сечения с внутренней воздушной прослойкой. Воздухопроница­ емость стыков с такими прокладками в 4—б раз ниже, чем у стыков со сплошными прокладками. Прокладки трубчатого сечения не требуют большого обжатия сты­ ков при эксплуатации.

Показатели по воздухопроницаемости стыков с про­ кладками из эластичных пористых хорошо сжимающихся изделий и материалов (пороизола, гернита, поролона) хуже, чем у стыков с прокладками трубчатого сечения. Однако при применении таких прокладок с постоянными геометрическими размерами по длине в хорошо подо­ гнанных опорных элементах зенитных фонарей можно обеспечить надежную герметизацию стыков. Существен­ ная разница (в 2—3 раза) воздухопроницаемости стыков с фигурным пороизолом и с пороизолом в виде полукру­ га объясняется наличием в поперечном сечении фигур­ ного пороизола двух точек касания герметика со свето­ пропускающим заполнением. Уменьшение площади опирания прокладок с одновременным увеличением точек касания в сечении стыка значительно увеличивает его герметичность.

Хорошее уплотнение стыков достигается при примене­ нии мастики УМС-50 в комбинации с другими материа­ лами, обеспечивающими легкий съем светопропускающе­ го заполнения. Преимущество мастики заключается в том, что благодаря своим пластическим качествам она легко заполняет все неровности стыка. У стыков с комби­ нированными прокладками (мастики с пленкой и масти­ ки с губчатой резиной) рассматриваемые показатели ока­ зались лучшими. Пасто-эластичные комбинированные прокладки целесообразно применять для уплотнения стыков крупноразмерных светопрозрачных конструкций, где влияние неровности опорных поверхностей на возду­ хопроницаемость будет сказываться в большей степени.

Степень сжатия герметизирующей прокладки в опор­ ном стыке оказывает заметное влияние на воздухопро- - ницаемость стыка в целом, особенно при нагрузках до

142

50 кГ/пог. м. Чем менее эластичен материал прокладки, тем это влияние больше. По-видимому, нагрузка в 40— 50 кГ/пог. м опорного стыка необходима для надежной работы конструкции в процессе эксплуатации. При про­ ектировании опорных стыков следует принимать специ­ альные меры для того, чтобы сжимающие усилия в сты­ ках не уменьшались со временем.

При испытании стыка с комбинированным гермети-

Рис. 3. Рекомендуемые поперечные сечения прокладок для опор­ ных стыков

ком и закреплении светопропускающего заполнения Z-образными кляммерами воздухопроницаемость такого стыка соответствовала воздухопроницаемости аналогич­ ного стыка со степенью сжатия 30 кГ/пог. м и составила 1,2 дмУпог. м -ч-мм вод. ст. Кляммеры при шаге 350 мм

обеспечили равномерное прижатие прокладки к опорной раме. Это испытание подтвердило надежность крепления светопропускающего заполнения Z-образными клямме­ рами.

В ЦНИИПромзданий разработаны специальные про­ кладки (рис. 3), применение которых значительно сни­ зит воздухопроницаемость опорных стыков.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Строительные нормы и правила. Гл. Н-А «Строительная теп­ лотехника», Стройиздат, 1966.

Основы строительной теплотехники жилых и общественных зданий. Госстройиздат, 1956,

143

Канд, техн. н а у к М . И . К Р А С Н О В

О СТАТИЧЕСКОМ РАСЧЕТЕ СВЕТОПРОПУСКАЮЩИХ

ЗАПОЛНЕНИЙ КРИВОЛИНЕЙНОГО ОЧЕРТАНИЯ

Основными элементами зенитных фонарей из органи­ ческого стекла являются светопрозрачные купола, вы­ полняемые в виде криволинейных оболочек. Форма и размеры этих оболочек в значительной степени обуслов-

'ливаются технологией их изготовления. Уравнение по­ верхности оболочек, изготавливаемых методом пневмо­ формования из плоских листов органического стекла, может быть получено из решения задачи об изгибе пря­ моугольной пластинки, свободно опертой по контуру.

При нагрузке р 0, равномерно распределенной по поверх­ ности пластинки, выражение для прогиба будет иметь следующий вид [3]:

Ряд в формуле (1) сходится очень быстро, и при от­ ношении а/b, близком к единице, удовлетворительное приближение достигается уже его первым членом. Тог­ да выражение для прогиба запишется в следующем виде:

144

Выражение ( *,0(^ 1 ^*) пРедставляет с°бой значе­

ние максимального прогиба в центре пластинки. Используя выражение (3) и приняв направления

осей координат так, как это показано на рис. 1, можно записать уравнение поверхности оболочки

a b

где f — стрела подъема оболочки.

Рис. 1. Схема оболочки, изготовленной из плоского листа методом свободного выдувания

Уравнение (4) удовлетворяет граничным условиям. В центре оболочки при х= а/2 и y= bj2 по формуле (4) получаем z — f, а на краях при дг=0, х=а, у = 0 и у —Ъ

2 = 0 .

С некоторым допущением уравнение (4) может быть использовано при расчете оболочек с соотношением раз­ меров в плане 0,5<а/6<2. При других значениях а/6 необходимо учитывать остальные члены ряда (1). Так, при Ь —За уравнение поверхности примет следующий вид:

При 0,5-<а/6<2 уравнение поверхности оболочки можно приближенно выразить также и следующей фор­ мулой:

Из предварительно изогнутых листов органического стекла выдувают оболочки, которые применяются для

изготовления составных крупногабаритных светопроз­ рачных панелей.

На рис. 2 представлен вид такой оболочки. Уравне­ ние ее поверхности при 0,5<а/Ь<!2 можно записать так:

Рис. 2. Схема оболочки, изготовленной из изогну­ того листа методом свободного выдувания

При формовании светопрозрачных оболочек на мат­ рицах или при изготовлении их из отдельных листов путем сварки, склейки и т. п. оказывается удобным при­ давать им другие очертания.

В общем виде уравнения поверхностей прямоуголь­ ных оболочек можно записать двойным тригонометриче­ ским рядом

где F — площадь проекции оболочки на плоскость; z(x,y) — аналитическое выражение уравнения по-

' верхности оболочки.

Выражения (4) —(7) можно рассматривать как част-: ные случаи формулы (8). Следует учитывать, что форму-

146

да (8) объединяет уравнения поверхностей оболочек, у которых на контуре г обращается в нуль. Если предста­ вить в виде ряда (8) уравнение (7), оболочка оказывает­ ся как бы дополненной криволинейными торцовыми стенками по плоскостям JC= 0 и х=а.

В литературе нет примеров расчета оболочек, уравне­ ния поверхности которых выражаются формулами (4) —

(8). При расчете таких оболочек не достигается обычных упрощений исходных дифференциальных уравнений.

Ниже рассматривается расчет пологих оболочек с уравнениями срединной поверхности, представленными двойным тригонометрическим рядом. Пологими принято считать оболочки, у которых стрела подъема не превы­ шает одной пятой наименьшего размера в плане.

Расчет оболочек положительной кривизны с нагруз­ кой, имеющей небольшой показатель изменямости, при отношении стрелы подъема к толщине f / d > 20 можно ве­ сти по безмоментной линейной теории [2]. Дифференци­

•ности оболочки;

В формулах (12), (13) Aki и Ви — коэффициенты, которые подлежат определению, а функции <pft(x), wk (х),

ф/ (у) и W[ (у), зависящие только от одной переменной, выбираются так, чтобы они удовлетворяли граничным условиям.

Выражения (12), (13) подставляются в уравнения (10), (11). В соответствии с физическим смыслом этих уравнений и принципом возможных перемещений первое

всей площади опорного плана оболочки. Получается си­ стема линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов А н и Вм. Таким образом интегрирова­ ние дифференциальных уравнений сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений. Мембран­ ные усилия в оболочке находим по формулам:

Функцию напряжений принимаем в виде ряда

мN

(18)

k i

где k = \, 3, 5......М и 1=1, 3, 5, ..., N — целые положи­ тельные нечетные числа.

148

Коэффициенты А к1 определяются в результате реше­ ния системы уравнений, каждое из которых записывает­ ся следующим образом:

равномерно распределенной по горизонтальной проек­ ции, определяются по формуле

При другой симметричной нагрузке изменятся толь­ ко свободные члены уравнений (19), а значения коэффи­ циентов при неизвестных останутся без изменений.

Рассмотрим, например, воздействие на оболочку вер­ тикальной нагрузки, распределенной равномерно внутри прямоугольного контура со сторонами g и h. Расположе­ ние контура относительно осей оболочки показано на

149

рис. 3. S этом случае свободные члены в уравнениях (19) определяются по формуле

Путем подстановки (20) —(22) в (19) и решения си­ стемы уравнений определяются коэффициенты Akt , За­ тем вычисляются мембранные усилия по формулам:

Коэффициенты Ckl определяются в результате реше­ ния системы уравнений, общий вид которых записывает­ ся следующим образом:

М N

к I

Коэффициенты при неизвестных в уравнениях (28) определяются по формуле (20). Свободные члены вычис­ ляются по формуле

150