Спросить
Войти
Разработка положений расчета конструкций из растянутых элементов пултрузионных профилей
И.Н. Паламарчук, С.В. Скачков, М.О. Онуфриев, А.И. Жигульский Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
Аннотация: Быстрое развитие инфраструктуры способствует развитию строительных технологий и материалов. На сегодняшний день помимо классических строительных материалов появились совершенно новые технологичные композиты - пултрузионные профиля. Данные материалы имеют массу преимуществ по сравнению с классическими материалами, но данный продукт так же имеет огромный недостаток - не изученность. На сегодняшний день нет широко принятых проектных норм или инструкций доступных для практикующих инженеров-проектировщиков. Как следствие, сейчас большинство строительных проектов опирается на проектные пособия производителей, которые зачастую неполны и слишком осторожны. Целью данной статьи является разработка положений расчета конструкций пултрузионных профилей.
Введение
Пултрузионные профили все больше используются в промышленных и гражданских сооружениях как альтернатива традиционным материалам из-за своих свойств: высокой прочности, низкого собственного веса, быстрого времени монтажа, низких требований к эксплуатации и увеличенному ресурсу. Несмотря на эти преимущества, есть несколько факторов, мешающих широкому распространению пултрузионных профилей в гражданском строительстве. Один из них - это недостаток широко общепринятых проектных норм. В данной статье рассмотрены положения расчета растянутых элементов конструкций из пултрузионных профилей.
Теоретическая часть
Ограниченный срок службы конструкций, сделанных из традиционных материалов, и стоимость их последующего ремонта, которая существенно увеличивается в последние несколько лет, стимулируют развитие новых строительных материалов, которые менее подвержены коррозии, их легче и
проще монтировать [1]. В этих обстоятельствах, за два последних десятилетия, пултрузионные профили нашли увеличивающееся число применений в зданиях и мостах, как и в новых сооружениях, так и при реконструкции изношенной инфраструктуры [2]. Пултрузионные профили имеют большие перспективы как конструктивный материал, демонстрирующий несколько преимуществ перед традиционными материалами из-за своего высокого отношения прочности к весу, низкому собственному весу, электромагнитной прозрачности, возможности производства любых сечений, простоты в установке и неприхотливости в эксплуатации и увеличенном сроке службы в агрессивных средах [3]. Помехой, вдобавок к начальным капиталовложениям, недостатку конкурентоспособности для большинства применений и озабоченности относительно их работы под воздействием огня, служит то, что все еще нет четко принятых проектных норм или инструкций, доступных для практикующих инженеров-проектировщиков [4]. Как следствие, сейчас большинство строительных проектов опирается на проектные пособия производителей, которые зачастую неполны и слишком осторожны [5].
Положения данной статьи применяются к конструкциям, состоящим из элементов пултрузионных профилей, растянутых через центр тяжести сечения по длине элемента. Эти элементы, растянутые параллельно продольной оси, не проходящей через центр тяжести, должны быть рассчитаны на комбинированное растяжение и другие нагрузки [6]. Положения этой статьи применимы к случаям, когда напряжение возникает от приложения нагрузки, действующей параллельно продольной оси элемента, а не перпендикулярно ей. Эта статья не распространяется на конструкцию пултрузионных профилей с однонаправленным армированием, таких, как стержни. Расчеты не применяются к элементам, усиленным сшитыми тканями [7].
Рис. 1 - Пултрузионные профили
Напряжение элемента с осевым растяжением должно удовлетворять следующему уравнению:
Ри < ЪфРп
где Ри - величина фактических усилий от осевого растяжения; Рп -нормативное усилие от растяжения; X - коэффициент учитывающий время работы конструкции; ф - коэффициент сопротивления разрушению участка материала при растяжении, принимается за 0,65 [8].
Нормативное усилие растянутого элемента должно удовлетворять условиям следующих предельных состояний: (а) Для разрыва при растяжении в сплошной части:
Рп < ¥п А
(б) Для разрыва при растяжении в части с технологическими отверстиями:
Рп < 0,7Гп Ае,
где Рп - нормативная прочность на разрыв; Аё - общая площадь поперечного сечения; Ае - эффективная чистая площадь поперечного сечения [9].
В сложном растянутом элементе, состоящем из двух или более пултрузионных профилей, расстояние между соединениями данных профилей должно удовлетворять выражению: Ь/1 < 300,
где Ь - длина свободного элемента в поперечном направлении; { -наименьший радиус инерции поперечного сечения [10].
Крепление элемента, отвечающего требованиям прочности и состоящего из двух или более пултрузионных профилей, должно быть выполнено при помощи болтов и клея. Использование только адгезивов для растянутых элементов не допускается [11]. Минимальная длина соединения должна превышать не менее чем в два раза максимальную ширину элемента.
Рис. 2 - Расположение болтов крепежа Минимальной длиной пластины крепления двух соседних элементов при болтовом соединении является: I = 2в+8(п-1),
где l - длина пластины крепления; s - расстояние между отверстиями; e -расстояние между крайним отверстием и кромкой пластины крепежа; n -количество болтов в ряду [12].
При расположении болтов в один ряд:
при расположении болтов в два или три ряда:
d - номинальный диаметр болта.
Заключение
Таким образом, в связи с недостаточно частым использованием рассмотренной технологии в строительстве отсутствуют четкие нормативы и рекомендации по проектированию конструкций из пултрузионных профилей. В свою очередь, малое применение пултрузионных профилей обусловлено отсутствием нормативной базы. Но данная технология распространяется все шире и, возможно, в скором времени займет свою нишу, потеснив традиционный материал: сталь.
References
