1.3. Предельные состояния и несущая способность сэндвич панелей

Сэндвич панели, как и другие строительные конструкции, должны рассчитываться по методу предельных состояний.

Предельные состояния несущей способности для этих конструкций характеризуются разрушением среднего слоя и потерей устойчивости обшивок. Разрушения клеевого соединения среднего слоя с обшивками, как правило, не происходит, так как соединение выполняют, как минимум, равнопрочным с заполнителем.

Разрушение материала среднего слоя происходит, чаще всего, следующими способами:

  1. Разрушение среднего слоя в зоне действия максимальных поперечных сил, с образованием наклонных трещин (рисунок 1.2).

fig-1-2.png

Рисунок 1.2. – Разрушение среднего слоя панели от сдвига

  1. Разрушение среднего слоя от сжатия (смятия) на опоре (рисунок 1.3).

fig-1-3.png

Рисунок 1.3. – Разрушение среднего слоя от сжатия (смятия) на опоре

  1. Разрушение среднего слоя отрывом, от растягивающих напряжений, действующих перпендикулярно к обшивке. Такое разрушение происходит обычно в зоне действия максимальных изгибающих моментов и связано с «выпучиванием» (потерей местной устойчивости) сжатой обшивки (рисунок 1.4). В профилированных панелях несимметричного сечения (например, с одной профилированной, а другой плоской обшивками) также может произойти отслоение сжатой профилированной обшивки в зоне действия максимальных сдвигающих напряжений.

fig-1-4.png

Рисунок 1.4. – Разрушение среднего слоя от растягивающих напряжений

Разрушение (потеря устойчивости) обшивки в изгибаемых трехслойных панелях происходит обычно в зоне действия максимальных изгибающих моментов. Для большинства материалов, в том числе для металлов, характерно разрушение либо потеря устойчивости сжатой тонкой обшивки. Обшивка выпучивается (сминается), как только действующие в ней сжимающие напряжения превысят определенную критическую величину.

Возможны следующие варианты предельных состояний несущей способности плоских и профилированных обшивок:

  1. Разрушение обшивки при возникновении в ней растягивающих напряжений, превышающих предел прочности материала обшивки при растяжении. Так как величины прочности при растяжении стали достаточно высоки, такого разрушения обшивок, как правило, не происходит.
  2. Выпучивание обшивки на локальном участке, сопровождающееся развитием в ней пластических деформаций (местная потеря устойчивости).
а) б)
fig-1-5-a.png fig-1-5-b.png

а – местная потеря устойчивости обшивки в пролете;

б – местная потеря устойчивости внутренней обшивки на средней опоре

Рисунок 1.5. – Местная потеря устойчивости сжатой обшивки

  1. Повреждение наружной обшивки многопролетной панели в местах крепления к опоре винтами (см. рисунок 1.6).

fig-1-6.png

Рисунок 1.6. – Разрушение обшивки в местах крепления панели к опоре

  1. Местная потеря устойчивости отдельных участков (полок) профиля с последующей потерей устойчивости обшивки в целом вследствие уменьшения эффективного сечения и жесткости профиля (см. рисунок 1.7).

fig-1-7.png

Рисунок 1.7. – Местная потеря устойчивости профилированной обшивки

Для выполнения расчетов сэндвич панелей по предельным состояниям несущей способности, с учетом перечисленных выше вариантов разрушения панелей, необходимо знать следующие прочностные и упругие характеристики панелей: расчетное значение прочности материала обшивок при растяжении, критические напряжения потери местной устойчивости подкрепленных средним слоем сжатых внутренних и наружных обшивок в пролетах и на опорах панелей, модуль сдвига среднего слоя, расчетное значение прочности материала среднего слоя при сдвиге, расчетное значение прочности материала среднего слоя при сжатии (смятии) на опорах. Часть из них известна (расчетное значение прочности материала обшивок при растяжении), другие (критические напряжения потери местной устойчивости подкрепленных средним слоем сжатых внутренних и наружных обшивок в пролете и на опорах панелей, модуль сдвига среднего слоя, расчетное значение прочности материала среднего слоя при сдвиге, расчетное значение прочности материала среднего слоя при сжатии) необходимо определять экспериментально.

Поскольку таких данных для большинства применяемых в Беларуси панелей нет, необходимо выполнить экспериментальные исследования выпускаемой продукции.

Предельные состояния эксплуатационной пригодности характеризуются:

  • достижением предельных деформаций панелей (предельных прогибов, поворотов);
  • потерей устойчивости формы, приводящей к затруднению нормальной эксплуатации;
  • раскрытием продольных стыков и исчерпанием водонепроницаемости;
  • другими явлениями, при которых возникает необходимость временного ограничения эксплуатации здания или сооружения из-за неприемлемого снижения их срока службы (коррозионные повреждения).

results matching ""

    No results matching ""