Ustroje błonowe z żywic zbrojonych, sztywnych tworzyw komórkowych

W przypadku wykonywania konstrukcji przestrzennych z tworzyw sztucznych zbrojonych należy dążyć do całkowitego wyeliminowania naprężeń ściskających, w celu zapobieżenia miejscowej utracie stateczności przy występowaniu przypadkowych sil nieuwzględnionych w obliczeniach statycznych. W tym celu elementy konstrukcyjne należy wstępnie naprężać przez poddanie ich odpowiednio dużym siłom rozciągającym.

Przykładem takiej kostrukcji jest dach nad halą wystawową w Lozannie {rys. 4-85), o wymiarach 103 X 72 m [64], Powierzchnię hali przekry- wają 24 zestawy konstrukcyjne w kształcie kielicha. Każdy zestaw jest zmontowany z 8 prefabrykowanych elementów o grubości 3 mm, wykonanych z żywicy poliestrowej zbrojonej matą szklaną i wzmocnionych wzdłuż krawędzi kątownikami stalowymi.

Elementy te przylegają do elementów sąsiednich wzdłuż dolnych krawędzi, a ich górne wierzchołki są połączone ściągami. Powierzchnia pozostałych elementów (wypełniających przestrzeń między elementami nośnymi) ukształtowana jest wg półhiperboloidy parabolicznej.

W pośrednich narożach elementów nośnych umocowano pręty stalowe zbiegające się w wierzchołku O. Pręty te tworzą konstrukcję przestrzenną służąca do wstępnego naprężenia po przyłożeniu w punkcie O nacisku za pomocą 10-tonowego dźwignika hydraulicznego górne wierzchołki zestawu uniosły się, co wywołało w elementach wstępny naciąg.

Sąsiednie zestawy są połączone w górnych wierzchołkach śrubami, a szczeliny między zestawami uszczelniono paskami z samoprzylepnej folii PCW. Przed rozpoczęciem budowy przeprowadzono badania na modelu w skali 1 6 w celu ustalenia rozkładu naprężeń w elementach poliestrowych, spadku początkowej siły naprężającej na skutek pełzania i relaksacji oraz wpływu drgań wywołanych obciążeniem wiatrem.

Ustroje błonowe z żywic zbrojonych, sztywnych tworzyw komórkowych cz. II

Dla zbadania spadku siły naciągu w okresie eksploatacji konstrukcji wmontowano w jeden zestaw dynamometr. Początkowo stwierdzono gwałtowny spadek siły naciągu (o ok. 25°/«), następnie spadek ten uległ zahamowaniu, gdyż łączna strata wyniosła po dwuletnim użytkowaniu 30% siły pierwotnej. Ubytek siły napinającej można uważać za dopuszczalny, gdyż przy projektowaniu konstrukcji przyjęto odpowiednio większą wartość naciągu.

W USA trwają prace badawcze dotyczące konstrukcji błonowych z pianek poliuretanowych o ciężarze objętościowym 30-k60 kG/m3. Konstrukcjom nadaje się optymalny kształt (o minimalnej powierzchni rozwiniętej), dzięki czemu w przekrojach poprzecznych występują jedynie stosunkowo niewielkie naprężenia rozciągające [131], Ograniczenie do minimum wartości naprężeń ma szczególnie istotne znaczenie zarówno ze względu na znaczne pełzanie pianek poliuretanowych pod obciążeniem długotrwałym, jak i na zjawisko zmniejszania się objętości tego materiału pod wpływem obciążeń (stwierdzono na podstawie doświadczeń liczbę Poissona dla pianek poliuretanowych powyżej 0,5).

Wykonanie ustrojów przestrzennych z tworzywa komórkowego polega na odpowiednim ukształtowaniu giętkich arkuszy pianki poliuretanowej, zaimpregnowanej żywicą syntetyczną, przy czym można uzyskać dwa rozwiązania:

- a) po nadaniu odpowiedniego kształtu uzyskuje się jednorodny element konstrukcyjny, wymagający jedynie wykończenia powierzchni zewnętrznych,

- b) na odpowiednio ukształtowaną powierzchnię pianki nanosi się „na mokro" żywicę syntetyczną (np. poliestrową) zbrojoną włóknem szklanym w tym przypadku wygięty uprzednio arkusz pianki poliuretanowej staje się rdzeniem konstrukcji warstwowej.

W niektórych konstrukcjach błonowych stosuje się niezbrojone lub zbrojone folie polichlorowinylowe, poliamidowe itp. oraz tkaniny powlekane, np. z włókien poliakryl oni trylowych lub poliestrowych.

Na przykład na pokrycia namoitowe pawilonu wystawowego na Expo-67 w Montrealu zastosowano tkaninę poliestrową Trewira, powleczoną obustronnie warstwą PCW uodpornioną na działanie ultrafioletu oraz posiadającą specjalną powłokę utrudniającą migrację zmiękczaczy, która ponadto chroni pokrycie przed szybkim brudzeniem. Pokrycie dachu jest podwieszone do siatki z lin stalowych o oczkach 50 X 50 cm. Grubość pokrycia wynosi 0,8 mm, wytrzymałość na rozerwanie paska o szerokości 5 cm - 300 kG. Taśmy powłoki są łączone w szwach włóknami poliestrowymi, a ponadto połączenia są wzmocnione paskami o szerokości 6 cm.