Система мембранного строительства – автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Нелинейный статический расчет арочных мембранно-каркасных систем

Содержание

автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Нелинейный статический расчет арочных мембранно-каркасных систем

Автореферат диссертации по теме «Нелинейный статический расчет арочных мембранно-каркасных систем»

На правах рукописи

ДОЛЬ ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ

УДК 69.033.15

РГ6 ОД

• *

3 о ОКТ 7ПЛП

НЕЛИНЕЙНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АРОЧНЫХ МЕМБРАННО-КАРКАСНЫХ

СИСТЕМ

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва — 2000

На правах рукописи

ДОЛЬ Д1МИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ

УДК 69.033.15

НЕЛИНЕЙНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ АРОЧНЫХ МЕМБРАННО-КАРКАСНЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.23.17 — Строительная механика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва-2000

Работа выполнена в Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Саргсян А.Е. Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Амосов A.A. кандидат технических наук, доцент Рассада А.Б. Ведущая организация: — «Сельинвестпроекгг»

Защита состоится «3/ » ¿7/tSUc-CfiUf 2000г. в час,

в ауд. 337_на заседании диссертационного совета Д 114.09.01 ВАК при Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения по адресу:

125808, Москва, ГСП-47, Часовая ул., 22 /2. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГОТУПС. Отзывы просим присылать в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью.

ff Г<9 Автореферат разослан «__£_»__2000г

Учёный секретарь совета, к.т.н., профессор

Б.В.Зайцев

Н 549 . 66-0Z8.0H э о

Актуальность темы

Важной задачей современного строительства является повышение эффективности проектируемых сооружений при экономии материальных затрат за счет, улучшения строительных и эксплуатационных качеств сооружений, снижения материалоемкости, внедрения прогрессивных конструкций. К эффективным конструкциям, как показала практика, относятся мембранно-каркасные системы. получившие широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом. Строительство же мембранно-каркасных сооружений требует дальнейшего совершенствования их конструктивных форм. Для решения данной проблемы важное значение имеет уточнение современных методов расчета мембран-но-каркасных систем с учетом нелинейного характера их работы при действии силовых, температурных и кинематических нагрузок.

Цели и задачи диссертации

Целью является совершенствование теории расчета и развитие конструктивных форм мембранно-каркасных систем сооружений.

К основным задачам диссертации относятся:

— разработка методик статического расчёта нелинейных мембранно-каркасных систем методом последовательных нагружений на.действие силовых, температурных и кинематических нагрузок;

— разработка алгоритмов и программ расчета на ЭВМ мембранно-каркасных систем, их несущих конструкций и мембранного покрытия;

— численное исследование на ЭВМ работы арочных мембранно-каркасных систем при действии силовых, температурных и кинематических нагрузок.

Научную новнзну работы составляют:

— методики статического расчета нелинейных мембранно-каркасных систем методом последовательных нагружений на действие силовых, температурных и кинематических нагрузок;

— результаты численного исследования на ЭВМ статической работы несущих конструкций арочных мембранно-каркасных систем;

— результаты численного исследования на ЭВМ статической работы мембранного покрытия арочных мембранно-каркасных систем;

— результаты численного исследования на ЭВМ статической работы арочно-висячих мембранно-каркасных систем;

— предлагаемые конструктивные формы мембранно-каркасных систем.

Практическая ценность работы состоит в значимости разработанных методик и программ расчета на ЭВМ, позволяющих проектировщикам исследовать статическую работу’ проектируемых мембранно-каркасных систем с учётом геометрической и физической нелинейности.

Рассматриваемые в диссертации конструктивные решения в комплексе с методиками и программами расчета мембранно-каркасных систем могут получить применение при проектировании экономичных сооружений больших пролетов.

Результаты проведенных автором исследований получили внедрение в институте «Сельинвестпроект» (г. Саратов).

Апробация работы

Результаты диссертации докладывались и обсуждались на трёх научно-технических конференциях РГОТУПС в 1997 — 2000 годах.

По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Обьем работы

Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 37 таблиц, 110 позиций библиографии, приложение.

Содержание работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.

Первая глава диссертации посвящена обзору современного состояния теории расчета и перспектив развития мембранно-каркасных систем.

К» настоящему времени’ исследованию лёгких металлических конструкции посвящен большой объём научно-исследовательских и эксперимент&тьных рабог как российских, так и зарубежных учёных. И особую актуальность получили направления, посвященные созданию эффективных конструктивных форм сооружении и совершенствование методов их расчёта.

Применение прогрессивных конструктивных форм (преднапряженных, структурных, ваитовых, тонкостенных и т.д.), применение ЭВМ на всех стадиях проектирования. а также развитие и разработка новых математических методов исследования металлических конструкций с использованием ЭВМ позволяет более эффективно решать такие технико-экономические задачи, как:’ снижение стоимости конструкций; повышение скорости возведения зданий и сооружений; уменьшение расходуемого материала.

В работе предлагается арочное мембранно-каркасное сооружение универсального назначения, которое, к примеру, может быть использовано как складское помещение, ангар, гараж, цех и т. д. Сооружение (рис. 1) включает и себя возредённые на фундаменте одноэтажные здания, служащие опорами арочно-мембранному перекрытию.

Рис. 1

Одномролётные мембранио-каркасные сооружения целесообразно использовать .1ля перекрытия пролётов порядка 30 — 60 м. Для пространств более 60 метров рекомендуется использовать многопролётное сооружение.

Предлагаемое внешне безраспорное мембранно-каркасное сооружение представлено на рис. 2 и рис. 3. Благодаря тому, что нижние пояса ферм попарно объединены с плигпми покрытия в тонкостенные своды, а верхние пояса попар-нЬ объединены в висячие ленты, плиты покрытия совмещают функции несущих и ограждающих элементов конструкции. Геометрические и физические параметры сводов и лент подбираются из условия внешней безраспорности системы, вследствие чего значительно сокращаются изгибающие моменты, действующие на крайние колонны и их фундаменты. Расположение тонкостенных сводов и висячих лен г по длине здания с попеременным чередованием позволяет обеспечить необходимый уклон кровли для отвода атмосферных осадков. При этом Не требуется специальных фонарей для верхнего освещения внутренних помещений.

Рис. 2. Многопролетное мембранно-каркасное сооружение 8 б

..-3 -2

3~. 2 —

2 —_

Рис. 3. Продольный разрез здания, показанного на рис. 2

Далее » первой главе диссертации приводится описание новых быстровозво-димых арочно-мембранных сооружений больших пролетов.

В обзоре современного состояния теории расчета мембранно-каркасных систем отмечаются работы ученых ЦЫИИпроектстальконструкции, ЦНИИСК, ЛенЗНИЭП, ведущих вузов и других научных центров страны, предопределие;-ших высокий научный уровень исследования сооружений. На современном эга-

В

rie развития строительной механики теория расчета сооружений получает дальнейшее развитие в работах таких ученых, как Александров A.B., Амосов A.A., Ерхои М.И.. Захаров В В., Кодыш Э.Н., Костюков В.Д., Павлов Ю.А.. Петров В.В., Потапкин A.A., Сафролов B.C., Соколов О.Л., Смирнов В.А., Хромец Ю.Н., Шапошников H.H. и многие другие ученые.

Обзору исследований в области проектирования, строительства и эксплуатации мембранно-стержневых сооружений посвящена такая литература, как работы Вознесенского С.Б., Ермолова В.В., Полякова В.П., БэрдаУ., Дента Р., Герцога Т. и других. Опыт мировой практики по возведению мембранных покрытий сооружений обобщен в специальных инструкциях наиболее развитых стран.

Основными задачами теории расчёта мембранно-каркасных покрытий сооружений являются:

— нахождение оптимальной формы мембранной оболочки на монтажной и эксплуатационной стадиях;

— определение перемещений мембранной оболочки под действием внешних нагрузок на стадии эксплуатации.

Определение напряженно-деформированного состояния оболочек в любом случае предполагает выявление действующих на оболочку нагрузок и установление физико-механических характеристик материалов оболочек.

Выявлению характера и величин действующих на мембранные оболочки нагрузок посвящены исследования таких ученых как Алексеев С. А., Ермолов В.В., Никулин В.И., Мешкуров В.А., Поляков В.П., Вегер Г., Ниман X., Росс Э., Хар-нах Р., Хартман Б. и другие.

Наиболее полное описание поведения конструкций связано с теорией больших деформаций мембранных оболочек, учитывающей нелинейные факторы. Однако расчетные схемы, в которых используются строгие теории при проведении практических расчетов, оказываются в большинстве случаев чрезмерно

сложными. Упрощение теории больших деформаций привело к созданию технической теории мембранных оболочек.

Математическая теория мембранных оболочек отличается наиболее строгим подходом. Ее цель — определение напряженно-деформированного состояния мембранной оболочки с учетом нелинейных связей как между усилиями и деформациями (физическая нелинейность), так и между деформациями и перемещениями (геометрическая нелинейность). Математическую теорию отличает большая сложность уравнений.

Основной вклад в развитие технической и математической теорий мембранных оболочек внесли Алексеев С.А., Балабух Л.И., Борсов Р.Г., Кислоокий В.Н., Магула В.Э., Работнов Ю.А., Усюкин В.И., Майовецки М., Харнах Р., Хауг Э. и другие отечественные и зарубежные ученые.

Развитая техническую и математическую основу для статического расчета арочных мембранно-каркасных систем с учетом нелинейных факторов, автор рассматривает как применение поэтажных расчётных схем (расчёт мембранного покрытия с последующим расчётом каркаса)^ так и расчёт сооружения по единой расчётной схеме.

Переход от арочно-каркасных систем с покрытием в виде тонкостенных плит к пространственным системам, в которых мембранное покрытие жестко обье-динено с арочным каркасом, потребовало создания соответствующей методики статического расчёта систем. .

Вторая глава диссертации посвящена изложению методики статического расчета мембранных покрытий арочных мембранно-каркасных систем

Разработана методика расчёта тонких мембран прямоугольных ячеек стержневого каркаса на статическое действие силовых и температурных нагрузок с учётом геометрической и физической нелинейности.

Усилия, возникающие в мембранах, передаются на стержневой каркас, расчет которого производится во вторую очередь с учетом сил, вычисленных на первом этапе.

Назначая расчетную схему сооружения, автор вырезает полоску мембраны с шириной равной единице длины. Получаемая при этом расчетная схема, сводящая пространственный расчет сооружения к плоскостному, позволяет определить расчетные усилия, напряжения и перемещения системы при наиболее опасных сочетаниях силовых и температурных нагрузок.

Мембрана может быть выполнена из нержавеющей стали, алюминиевого сплава или какого-либо композитного материала. Работа материала мембранного пояса системы под нагрузкой при больших деформациях может происходить в упругопластической зоне.

Для мембранного пояса с произвольным номером «е» объединяя уравнения статического равновесия и уравнение неразрывности деформаций, получаем исходную систему нелинейных интегро-дифференциальных уравнений:

Решение системы уравнений (1) рассматривается при граничных условиях:

Реальная диаграмма деформирования (ст-с) аппроксимируется степенным законом, выражающим нелинейную зависимость между напряжениями и деформациями.

Выражение для кривой, аппроксимирующей диаграмму (а-г) поясов системы, записываем в следующем виде:

I , л геах

•’^ТгТ-

дСОЭ а^

1^(0) = 0; Уе(Ье) = 0

(2).

2 л

Здесь ае — нормальное напряжение в поясе с номером «е», которому соответствует относительная деформация ее.

Ее|, Ее1, Еез — неизвестные постоянные, имеющие размерность напряжений, определяемые из условия наилучшей аппроксимации экспериментальной работы мембранного пояса на растяжение.

Поэтапная линеаризация исходной системы уравнений произведена’ методом последовательных нагружений.

Отметим, что еще в 1953-1958 годах «метод последовательных приращений параметров» (под названием «метод вариации параметра») был разработан математиком Давиденко Д.Ф. для решения нелинейных операторных уравнений задач прикладной математики . В 1965-1980 годах проф. Петров В.В. развивает шаговый метод приращений (под названием «метод последовательных нагружений») для решения нелинейных уравнений теории пластинок и оболочек, где за варьируемый параметр уравнений принимает параметр нагрузки.

Система уравнений, описывающая напряженно-деформированное состояние пояса е покрытия на произвольном шаге п, имеет вид:

/ N

н-1 ,2

+ т—я,

г=0 ¿V

п-1 ,2 о г

у-А «ег § Л- _ ,

7 ‘О ~ 1’еп

V

1

, а

~гЬгНеп + 0.[еЬ,еТеп — \\,п(1х + {( X = 0

с-еГс Ь- 0 о ,=0 ¿х-

Граничные условия:

.,., \’еп{х = 0) = 0; ут(х = Ь) = 0. Система поэтапно линеаризованных интегрально-дифференциальных уравнений решена методом Бубнова-Галеркина. Систему разрешающих уравнений получили в виде

‘ s _

*LAnik«nk=Qnh 0′ = U). k=1

Правая часть уравнения Q^j^ определяется видом нагрузки q„(x), прикладываемой к системе на шаге п. Изменение от шага к шагу закона распределения нагрузки q(x) и ее интенсивности дает возможность проследить историю нагру-жения системы, выявить невыгодные положения нагрузки.

Определено приращение распора Неп в мембранном поясе на шаге п:

Hen Wne ^^ZZ^.A-2^/, •

nLeL k=l к ZL Le

Вычислены приращения относительных деформаций поясов системы.

Прогибы и приращения распоров в мембранных поясах е , полученные к концу шага п находятся суммированием по шагам.

На шаге варьирования параметра применена численная процедура метода Рунге-Кугга с итерационной обработкой.

Рассмотрены примеры расчёта стальной ленты покрытия на действие снеговой нагрузки, распределённой по всему пролёту и на полупролёте. Число членов ряда s = 30, число итераций d= 50. Показаны эпюры прогибов покрытия, вычислены приращение распора и напряжение в мембране. Дана оценка влияния геометрической нелинейности системы на прогибы (4%) и приращение распора (3% — 8%).

Далее во второй главе разрабатывается методика расчёта мембранно-сетчатого покрытия, образованного ортогонально пересекающимися полосами (лентами).

Покрытие представляет собой прямоугольную в плане мембранно-сетчатую систему, в которой мембрана выполнена из основных, расположенных по «основе», т.е. вдоль пролета, и второстепенных, расположенных по «утку'», прямоугольных металлических полос, ортогонально пересекающих друг друга с

расположением по высоте в шахматном порядке и обклеенных снаружи прорезиненной тканью.

Исследуемая система представлена в виде континуальной двухслойной системы с соблюдением условий контакта между мембранными полосами. Условия контакта полос выражаются в возникновении распределённых реактивных сил Р(х,у) и в совместности вертикальных прогибов верхнего и нижнего слоя в узлах пересечения полос:

п’верх(х’У)=п’ниж(-х>У)-Для решения полученной системы уравнений применена процедура Бубнова-Галёркина.

Функции W„, WH и Р(х,у) заданы в виде усечённых двойных тригонометрических рядов, удовлетворяющих условиям опирания лент:

/<1 /о

. . тих . пиу н’в = L LAmn S’n-—sm — w=l„=l lx ly

/vi k->

Д ^ „ . тих . nny wu = X LBmn sin——sin —

«=1 n=1 ‘.V

л r>

У) = 2L 2, с/илsm -7—- sin —-. 1И=1и=1

Получены нелинейные алгебраические уравнения для определения коэффициентов Ид- и .

Для определения распоров Нх(у) и Нv(x) использованы условия сближения концов лент.

Численное исследование на ЭВМ мембранных систем, выполненных в виде ортогонально пересекающихся полос, проведено на ряде конкретных примеров.

Приведена оценка погрешности результатов расчета систем, нагруженной сосредоточенными силами, полученных по методу Бубнова-Галеркина и по мето-

ду последовательных нагружений (при 30 шагах нагружения мембраны). На примерах показано, что расхождение результатов, полученных по различным методикам расчета, не превышает 5%.

Третья глава диссертации посвящена изложению методики статического расчета несущих конструкций арочных мембранно-каркасных систем

Разработана методика расчёта стержневого каркаса на действие силовых, кинематических и температурных нагрузок с учётом геометрической нелинейности. Рассматривается плоская стержневая комбинированная система с произвольными геометрическими и физическими характеристиками.

Расчёт стержневой системы производится на основе дискретной расчётной схемы с учётом геометрической нелинейности Методом последовательных нагружений, в котором для определения напряжённо-деформированного состояния системы на каждом шаге приращения параметров применяется метод конечных элементов.

Предлагаемая методика расчёта позволяет учитывать произвольное расположение и деформативность всех стержней системы, смещения узлов и нагрузки по направлению координатных осей в процессе деформации системы.

Комбинированная система в общем случае может содержать элементы, работающие на действие как продольных сил, так и изгибающих моментов.

Для описания топологии произвольной системы используется матрица связанности узлов. Эта матрица имеет число строк, равное числу узлов системы, причём номера строк соответствуют порядковым номерам узлов конструкции. Элементами любой строки а являются номера узлов Ь , с которыми связан стержнями увел а. Элементы рассматриваемой конструкции с одинаковыми геометрическими и физическими характеристиками объединяются в группы. Каждая группа элементов занимает в матрице связанности узлов один или несколько столбцов. Количество столбцов этой матрицы, относящихся к данной группе, равно максимальному числу элементов этой группы, примыкающих к

промежуточному узлу. Нумерация узлов системы однозначно определяет взаимосвязь номеров степеней свободы каждого конечного элемента в отдельности и всей системы в целом.

С помощью матрицы связанности узлов на каждом этапе нагружения формируется система поэтапно линеаризованных уравнений:

где ] — матрица жёсткости системы; — матрица-столбец искомых узловых перемещений; Яа — матрица-столбец свободных членов. ‘Матрица ] в общем случае представляет собой сумму двух матриц, одна

из которых [г^аЬ] учитывает влияние продольных, а другая

о аЬ | — из-

гибных деформаций. Порядок матрицы [г^ аЬ] равен 2Л»о — с1, где с1 — количество заданных опорных связей промежуточных узлов. Порядок матрицы

определяется количеством поперечных связей, наложенных на ук-

N

рупнённые изгибные элементы. Матрица [г д/;]состоит из подматриц, каждая

из которых имеет следующий вид:

N

гаЬ =

гах.Ьх гах,Ьу га\\Ьх гауЬу

Каждый элемент матриц-столбцов неизвестных перемещений с,/, и свободных членов Ка в свою очередь состоят из подматриц-столбцов

1ь=[иьУь]Т Ла=\КаХЛи>]Т’

где — приращения перемещений узла Ь в направлении осей х,у , а

реакции в наложенных на узел а связях по направлению соответствующих осей от заданного нагрузочного воздействия.

При глобальной нумерации наложенных связей разрешающая система уравнений принимает следующий вид:

[гИ<]Хк=Щ<

где / = 1,2,3,…, к\к = 1,2,3,…, к ; к = 2Л»о _ <} ■

Пк = гах,ь.\’г1+\,к = гау\Ьх’ и Т-Д-элементы подматрицы га^ определяются по формулам:

гаВ.Ьт\ = ~Маь)^аЬг)аЬ при а<>Ь,

1аЬ

гаЪ.сщ = га&М ПРИ а = Ъ -

Ъ

где 9 и Г| принимают последовательно значения х, у.

Суммирование производится по всем положительным и не равным нулю элементам матрицы связанности.

Г м\х

Для определения элементов матрицы [6^1 рассмотрен укрупнённый конечный элемент виде шарнирно опёртой балки с моментом инерции Епостоянным в пределах одной панели б.

Обращая матрицу податливости

.аЬ

оау I , получаем матрицу жесткости балки

Для построения глобальной матрицы жесткости применен метод прямой жесткости .

Реакции от совместного действия на систему всех видов нагрузочного воздействия, т.е. элементы подматрицы-столбца Яа определяются суммированием соответствующих реакций.

Решая поэтапно линеаризованную систему уравнений метода конечных элементов, находим приращения перемещений X/- и распределяем их по узлам системы, т.е. определяем перемещения узлов системы (Уд,,К/, на шаге п по направлению соответствующих координатных осей х и у. Далее определяем приращения внутренних усилий в элементах системы.

Приращения изгибающих моментов в укрупнённых балочных конечных элементах определяется по формуле:

Ма=[МаЬ\Ьаъ ]-[хМ.

В этой формуле Ма — матрица-столбец значений изгибающих моментов во всех узлах укрупнённого балочного элемента, — матрица влияния изги-

бающих моментов. Х^ — матрица-столбец поперечных перемещений в плоскости изгиба укрупнённого балочного элемента.

Поскольку при последовательных нагружениях алгоритм позволяет учесть геометрическую нелинейность балочного элемента, то, следовательно, балка может быть заменена аркой без каких-либо изменений в алгоритме расчета.

Любой опорный узел комбинированной системы может иметь по направлению любой из координатных осей не жёсткое, а упругое закрепление. Если упругое закрепление имеется в опорном сечении балки (или арки), то кроме поперечного шарнирно закреплённого фиктивного опорного стерженька, следует продолжить балку на одну фиктивную панель X.

Учет геометрической нелинейности производится шаговым методом последовательных нагружений второго и третьего порядка точности. Определяем значения координат узлов системы ха,уа в конце п -го шага на-гружения и суммарные перемещения узлов системы.в конце п -го шага нагру-жения Ча,У(1- После определения внутренних усилий вычисляем напряжения в элементах системы.

Далее в третьей главе приводятся примеры расчёта на ЭВМ несущих конструкций арочных мембранно-каркасных систем. Дана сравнительная оценка точности результатов, полученных различными методами. Из рассмотренных примеров видно, что наибольшее расхождение результатов, полученных по различным методикам расчета, не превышает 2%.

Четвертая глава диссертации посвящена численному исследованию на ЭВМ арочных мембранно-каркасных систем при действии силовых, температурных и кинематических нагрузок.

Приведены результаты исследования влияния нелинейности на статическую работу арочных мембранно-каркасных систем.

Далее в четвёртой главе приведены результаты исследования внешне безраспорной двухпоясной системы висячего покрытия. Система является комбинированной и содержит верхний висячий пояс и нижний арочный пояс, представляющий собой тонкостенный свод параболического очертания. Верхний и нижний пояса объединены между собой вертикальными подвесками. При этом часть нагрузки от собственного веса свода передается на висячий пояс (рис. 4).

Висячий пояс жестко скреплен с колоннами и со сводом в середине центрального пролета. Заанкеривание верхнего пояса производится в гибких крайних опорах в местах опирания пят тонкостенного свода.

Система, объединяющая опоры и проектное строение в единую конструкцию, значительно облегчена за счет арочного эффекта и внешней безраспорной системы.

Внешняя безраспорность арочно-висячей системы достигается за счет определенного соотношения геометрических и физических параметров, при котором висячий и арочный пояса строго перераспределяют между собой постоянную и временную вертикальные нагрузки так, что положительный распор висячего пояса всегда уравновешивает отрицательный распор свода.

1/21 | -Ф

I

I 1/21 ; X I

^-У-—у

V *

Рис. 4. Расчётная схема висячей трехпролетной системы.

Условие внешней безраспорпоста системы на стадии монтажа и эксплуатации получено в виде:

Приведены эпюры вертикальных прогибов свода при действии снеговой и температурной нагрузок, распоры Б Ну| +-НI и $2=Но2+И2 соответственно в верхнем и нижнем поясах , а также горизонтальные силы, действующие на вершины крайних опор.

Анализ результатов показал, что разница в распорах (т.е. неуравновешенность распоров сводов и висячих лент) составляет не более 0,03%.

Если для воспринятая распора во внешне распорной системе требуются мощные анкерные устройства, то в данном внешне безраспорном (но внутренне дважды распорном) сооружении специальных анкерных устройств не требуется. Их роль способны выполнять гибкие опоры.

Здесь Е|А| , Е2А2 и др. — параметры сооружения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. В работе разработана и обоснована методика нелинейного статического расчета арочных мембранпо-каркасных систем на действие силовых, темпера-

турных и кинематических нагрузок методом последовательных нагружений с поэтапным применением метода конечных элементов.

2. Разработаны и обоснованы методики нелинейного статического расчета мембранных покрытий и несущих конструкций сложных арочных мембранно-каркасных систем для расчета сооружений по поэтажной схеме.

3. Разработан комплекс программ расчета на ЭВМ арочных мембранно-каркасных систем и проведено численное исследование на ЭВМ статической работы запроектированных автором сооружений с учетом нелинейных факторов.

4. Установлена точность деформационного расчёта мембранно-каркасных систем с покрытием в виде мембранной сетки. Расчёт производился разработанным в данной работе и общеизвестным шаговым методами. Расхождение по максимальным значениям усилий составило всего 3%, по максимальным значениям перемещений — 2,5%. Тем самым была обоснована применимость предложенного подхода для определения напряжённо-деформированного состояния мембранно-каркасных систем при произвольном характере их нагружения статической нагрузкой.

5. По результатам численных исследований систем на ЭВМ установлено, что применение методики одношагового итерационного расчёта нелинейных арочных мембранно-каркасных систем на действие силовых, температурных и кинематических нагрузок дает достаточно точные результаты (погрешность до 5%). При расчёте нелинейных арочных мембранно-каркасных систем на локальные, или сосредоточенные нагрузки рекомендуется применение метода последовательных нагружений с поэтапным применением итерационной процедуры третьего порядка точности.

6 В расчетах мембранных покрытий арочных мембранно-каркасных систем при аппроксимации прогибов мембранного или арочного пояса рекомендуется принимать число членов ряда б не менее 15. При этом погрешность в определе-

нии максимальных прогибов составляет не более 5 %, в том числе и при действии сосредоточенных нагрузок.

7. Предложены рациональные системы арочных мембранно-каркасных сооружений и меры повышения их технико-экономической эффективности.

8. Обосновано конструктивное решение безраспорной двухпоясной системы висячего покрытия. Установлены характерные значения усилий и прогибов основных конструктивных элементов системы, место нахождения опасных сечений при наиневыгоднейших схемах нагружения.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях автора:

1. Решение систем нелинейных дифференциальных уравнений методом последовательных приращений параметров с поэтапным применением итерационной процедуры высокого порядка точности. — 2 с. РГОТУПС, «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». Тезисы докладов третьей межвузовской научно-методической конференции, ч.1 Москва, 1998. (Соавтор Ким Ю.В.).

2. Статический расчёт мембранно-каркасной системы. — 2 с. РГОТУПС, «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». Тезисы докладов четвёртой межвузовской научно-методической конференции, ч.2 Москва, 1999.

3. Расчет мембранно-стержневой системы с учетом геометрической и физической нелинейности. Поволжский филиал Российского гос. открытого технического университета путей сообщения, Саратов, 2000. — 32 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 15.05.00 № 1396-В00.

4. Суперэлемент балочного типа в расчетах конструкций методом конечных элементов. Сборник научных трудов по материалам пятой межвузовской науч-

но-методической конференции «Аетуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», ч.2. РГОТУПС, Москва, 2000,- 2 с.

5. Статический расчет плоских мембранно-каркасных систем методом последовательных нагружений с поэтапным применением метода конечных элементов. РГОТУПС, Саратов, 2000. — 15 с. Библиогр. 15 названий. Рукопись депонирована в ВИНИТИ РАН 15.05.00, № 1395-В00. (Соавтор Крылов Л.К.).

Доль Дмитрий Викторович

НЕЛИНЕЙНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АРОЧНЫХ МЕМБРАННО-КАРКАСНЫХ СИСТЕМ Специальность 05.23.17 — Строительная механика

Сдано в набор ¿V 03. ИооО>. Подписано к печати 03. ¿€оО>.

Формат бумаги 60×90 1/16. Объем 1,5 п.л. Заказ т. Тираж 100 экз.

Типография РГОТУПС. 125808 ГСП, Москва, ул. Часовая, 22/2

tekhnosfera.com

Мембранная кровля – как соединить современность и надежность? + Видео

Мембранная кровля – определение основных характеристик

Данный строительный материал изготавливается из своеобразных мембран, которые имеют базу из полимерного строительного материала. На строительном рынке можно отыскать три разных типа данной кровли:

  • Мембрана ЭПДМ, которая выполнена из каучука синтетического типа;
  • Мембрана ТПО, в которой кроме каучука используется полипропилен;
  • Мембрана ПВХ, которую можно считать самой распространённой и доступной.

Кровля из мембраны ПВХ считается самым популярным кровельным материалов в России, ведь применяться здесь она начала достаточно давно. Данный строительный материал может быть стандартного и армированного типа, что непосредственно влияет на его стоимость и способ монтажа. Для армирования такой кровли используется плёнка полиэфирного типа, придающая материалу как положительные, так и отрицательные характеристики.

Важно! Армирующий слой не только увеличивает прочность кровли, но и снижает её эластичные качества, что может затруднить монтаж на некоторых конструкциях.

Сфера применения данного кровельного материала

Монтаж мембранной кровли актуален для тех строений, которые нуждаются в максимальной защите от внешних и внутренних протечек аварийного типа. Как правило, такую крышу делают на больших магазинах, зданиях производственного типа или исторических памятниках. Важно! Монтаж данного строительного элемента выполняется по специальной технологии, которая требует детального следования всем инструкциям.

Довольно часто этот кровельный материал можно встретить на тех крышах, которые считаются эксплуатационными или «зелёными». Причиной тому является предельная прочность и долговечность материала, который успешно сопротивляется механическим повреждениям.

Технические характеристики нового кровельного покрытия

Применение описываемого строительного элемента считается актуальным по множеству причин, главной из которых считаются те технические характеристики, которыми обладает мембрана. Знание основных положительных качеств поможет застройщикам определиться с надобностью и возможностью использования мембранной крыши.

Важно! Не стоит использовать данный элемент для комбинирования различных типов крыш, ведь это не предусмотрено основной технологией монтажа.

Итак, особое внимание стоит уделить следующим характеристикам данной крыши:

  1. Средний срок эксплуатации мембранной крыши составляет 50 лет, что можно смело считать пределом любого альтернативного покрытия;
  2. Гидроизоляционные свойства покрытия считаются самыми качественными и надёжными, можно не переживать по поводу протекания крыши в любое время года;
  3. Структурные характеристики покрытия позволяют долго и качественно сопротивляться переменам температурного режима, что идеально подходит для местности с переменчивым климатом;
  4. Высокая стоимость самого материала нельзя считать недостатком, ведь такое покрытие не нуждается в изоляционных материалах и ремонтных работах, которые способны повысить стоимость любой другой крыши до невероятных размеров.

Другими словами, при детальном рассмотрении всех положительных качеств и характеристик можно с уверенностью считать данный тип покрытия актуальным для частного строительства.

ogodom.ru

Монтаж ПВХ мембраны | Строительный портал

Современная промышленность предлагает для покрытия кровли ПВХ мембрану, которая имеет высокие технические показатели, а также легко эксплуатируется и применяется в строительных работах. В данной статье мы рассмотрим об особенностях монтажа этого материала разными технологиями.

Оглавление:

  1. Характеристики и компоненты ПВХ мембраны
  2. Особенности использования мембраны
  3. Преимущества и недостатки ПВХ мембраны
  4. Параметры устройства мембранной кровли
  5. Дополнительные материалы для укладки мембраны
  6. Способы монтажа мембранного покрытия

Характеристики и компоненты ПВХ мембраны

Впервые мембрана на рынке появилась примерно 40 лет назад, и до сих пор удерживает свои позиции среди иных строительных материалов. Многие потребители выбирают именно ПВХ мембрану, которая владеет высокими изоляционными и тепло сберегающими свойствами. Существуют разные варианты и технологии крепления этого материала, которые будут описаны в статье.

ПВХ мембрана представляет собой кровельный материал, который владеет отличными гидроизоляционными свойствами. Он изготавливается на основании поливинилхлорида. Мембрана состоит из нескольких компонентов, которые определяют ее качество:

1. Поверхность материала довольно устойчива к разным перепадам температуры, а также к воздействию ультрафиолетовых лучей. Верхний слой имеет разную цветовую гамму, поэтому выбрать кровлю, которая бы соответствовала общей архитектуре зданий несложно.

2. Далее, идет слой полиэфирной сетки, которая является армированной. Такой компонент имеется не в каждом материале.

3. Нижняя часть кровельной ПВХ мембраны имеет темные оттенки, что очень важно для подобного типа изделия. Это необходимо, чтобы при разрыве верхнего слоя мембраны было легко найти место повреждения и отремонтировать его.

Главной особенностью ПВХ мембраны являются специальные стабилизаторы, которые присутствуют в верхней области материала. Они позволяют защитить кровлю от внешнего воздействия и иных повреждений. Стоит отметить, что ультрафиолетовые лучи опасные для ПВХ мембраной кровли. Поэтому в строительном материале есть абсорберы, которые образуют барьер, что препятствует разрушению от воздействия ультрафиолета.

Современные производители предоставляют покупателям гарантию на 8-12 лет, однако, срок годности такого покрытия может иметь 50 лет. Особенность изготовления материала заключается в соединении листов технологией внахлест, применяя горячие потоки воздуха. Данный метод позволяет создать мембрану с целостной поверхностью, а также с надежными швами. Осуществить монтаж материала можно в любое время года без лишних усилий.


Особенности использования мембраны

Укладку мембраны ПВХ можно делать для зданий, которые эксплуатируются или не используются. Как правило, данный материал советуется для плоской кровли, и применяется в строительстве многоэтажных домов, промышленных зданий, торговых центров и так далее. Установка мембраной кровли редко применяется в строительстве обычных жилых домов. Это обуславливается высокими ценами на подобные изделия, а также особенностью архитектуры крыш, которые делаются двухскатными и так далее.

Мембрану советуется использовать для строительства зданий с плоской кровлей. Характеристики подобной кровли и правильное проектирование позволит обустроить крышу, которую не нужно ремонтировать. В таком случае, потребуется постоянно очищать дренажную систему, а также проверять кровлю на наличие повреждений.

Характеристики производства ПВХ мембраны и технологии современной промышленности позволяют создать материал небольшого веса. Такая кровля не имеет высокой нагрузки на опорные элементы зданий и фундамента. Толщина мембраны может составлять от 0,8 до 2 миллиметров, средний вес которой имеет 1,5 кг на один квадратный метр. Подобный материал предлагается в магазинах в рулонах разной ширины и длины, потому выбрать необходимое количество кровли без остатков довольно легко.   

Преимущества и недостатки ПВХ мембраны

Специалисты выделяют ряд достоинств мембраны как кровельного материала, которыми являются:

1. Быстрый процесс установки и монтажа всех элементов изделия.

2. Мембрана имеет долгий срок эксплуатации.

3. Поверхность материала имеет большой уровень устойчивости к внешней среде, при этом изделие выдерживает очень низкие температуры до -60 градусов.

4. ПВХ мембрана имеет прочную структуру, которая выделяется эластичными свойствами.

5. Материал есть паропроницаемым, что избавляет от появления влаги и конденсата на поверхности изделия.

6. Изделие легко монтировать на разную кровлю, даже с неровной поверхностью.

7. Мембрана считается негорючим материалом, что соответствует всем правилам пожарной безопасности.

По выше перечисленным преимуществам, данный материал имеет некоторые недостатки, которые важно учитывать при выборе изделия. В первую очередь, мембрана считается дорогостоящим материалом, потому позволить такое покрытие для кровли может не каждый человек. Такой недостаток вполне компенсируется долговечностью эксплуатации изделия. Например, битумную черепицу нужно ремонтировать через три года, а мембранное покрытие прослужит минимум как 40 лет.      


Параметры устройства мембранной кровли

Кровельное покрытие должно не только защищать поверхность от внешнего воздействия, но и экономить тепло в помещении, выводить излишнюю влагу и тому подобное. Все свойства должны определять долговечность ПВХ

мембраны. ТехноНИКОЛЬ является компанией, которая предлагает мембранное покрытие по всему миру.

Специалисты используют специальное понятие «кровельный пирог» для подобного вида изделия. Это обуславливается тем, что мембрана имеет три основных слоя, а именно пароизоляционный, утеплительный и гидроизоляционный. Разумеется, в некоторых изделиях могут быть и дополнительные слои, которые зависят от предназначения используемого материала.

Стандартная схема кровли из ПВХ мембраны имеет такие составляющие части:

1. Первый слой является основательным и состоит из профлиста.

2. Далее, укладывается пароизоляция, что являет собой пленку, которая предотвращает появление влаги и образования конденсата.

3. Нижней областью считается теплоизоляция. Самым популярным утеплительным материалом есть минеральная вата. Отличным заменителем может стать пенополистирол или стекловата.

4. Для такой кровли необходимо создать еще один слой теплоизоляции. Второй ряд предназначается для распределения нагрузки на крышу. В качестве утеплительных материалов может применяться минеральная вата, но с высшим процентом плотности.

5. Далее, устанавливаются крепежи телескопические.

6. Поверх всех слоев осуществляется монтаж мембраны ПВХ.

Дополнительные материалы для укладки мембраны

Современный рынок предлагает широкий выбор дополнительных материалов, которые необходимы для установки мембранного покрытия. Они позволяют образовать плотный слой кровли, которая будет владеть высокими гидроизоляционными и теплоизоляционными свойствами. Производители предлагают несколько видов кровельных мембран, которые отличаются по определенным параметрам.

1. Мембраны ПВХ производят и поливинилхлорида, который укреплен армирующей сеткой из полиэфира. Чтобы данное изделие было более пластичным, рекомендуется добавлять пластификаторы. ПВХ мембраны являются довольно прочными и надежными, что обуславливается специальными технологиями спаивания компонентов. Поэтому все стыки изделия достаточно крепки и имеют целостную структуру. Единственным недостатком являются летучие соединения, а также невысокий уровень устойчивости к воздействию разных масел, растворителей и битума.

2. Производят также ЭПДМ мембраны, основным компонентом которых есть синтетический каучук. Это изделие дополнительно армируется с применением полиэфирных нитей. Такой материал имеет невысокую стоимость, а среди основных свойств можно выделит долгий срок эксплуатации и высокую эластичность. Главным минусом считается использования клея для монтажа подобных изделий, что исключает иные способы крепления. Наиболее проблемной областью становятся стыки между листами, которые необходимо периодически проверять и ремонтировать.

3. Мембраны ТПО изготавливаются на основании олефинов термопластичных. Существуют разные вариации изделия, которые отличаются по наличию армирующей сетки или ее отсутствию. Технология соединения элементов материала обуславливается методом горячего сваривания компонентов, что образует прочные и надежные швы. Одним из недостатков можно назвать меньшую эластичность изделия.

Способы монтажа мембранного покрытия

Особенности монтажа кровли определяется расходом мембраны ПВХ, а также технологией крепления деталей. Далее, мы опишем все способы установки подобного вида кровли для зданий с рекомендациями специалистов.

Балластная технология монтажа:

При креплении мембранной кровли таким способом необходимо придерживаться следующей инструкции:

1. При небольшом наклоне кровли рекомендуется использовать балластную технологию крепления кровельного материала. В первую очередь, изделие укладывается на крышу, после чего мембрана разравнивается и крепится к поверхности. Листы материала необходимо фиксировать с содействием клея или специальной технологии сварки по всему периметру крыши.

2. Поверх мембранного слоя нужно класть балласт. Оптимальным материалом для этого является речная галька, которая имеет фракции от 25 до 40 миллиметров. Специалисты советуют использовать гравий и щебень. Приблизительная масса балласта определяется 50 кг на один квадратный метр.

3. Если для покрытия были куплены не окатанные материалы, то для того, чтобы избежать повреждения поверхности необходимо использовать маты или специальное полотно. Плотность материала должна составлять 50 грамм на 1 кв. метр.

Механическое крепление мембранной кровли:

Дополнительными деталями для монтажа мембраны является держатель, рейка и телескопический крепеж. Вначале, необходимо рассчитать нагрузку всех деталей кровли, которые важны для фиксации мембранного покрытия. Механическое крепление кровли важно в том случае, когда гидроизоляцию для ПВХ мембраны невозможно зафиксировать клеем.

В качестве основания для фиксации элементов может применяться дерево, профнастил, железобетон и тому подобное. Для надежного крепления деталей необходимо подобрать краевые рейки, что монтируются по всему периметру крыши. Главным приспособлением в работе является телескопический крепеж, который представляет собой зонты, сделанные из пластика. Они должны иметь широкую шляпку и анкера из металла, что вполне возможно заменить дисковыми держателями. Последнюю деталь советуется использовать, если угол ската кровли имеет показатель 100.  

Особенности механического крепления заключаются в размещении мембран способом нахлеста. Приблизительный шаг фиксации крепежных деталей должен составлять 20 см. При скате крыши больше 2-40 необходимо оборудовать дополнительную полосу крепления.

Важно знать! При механической установке мембранной кровли, особенно к плоскости крыши, необходимо прикреплять еще один слой геотекстильного материала. Это позволит избежать нарушения целостности поверхности изделия.

Способ монтажа с использованием клея для мембраны ПВХ:

Технология наклеивания мембранного изделия используется очень редко, так как подобный способ является неэкономичным. Такой вариант крепления кровли является ненадежным и не имеет достаточного уровня прочности фиксации изделия на поверхности. Чаще всего клей применяется только в тех вариантах, где другие способы фиксации мембраны невозможны.

В качестве клея может использоваться смесь, прочность которой не должна превышать прочность соединение слоев мембранного покрытия. Специалисты не советуют наносить клей по всей площади крыши. Лучше всего выбрать нанесения смеси по периметру, а также в точках фиксации листов и в областях примыкания мембраны к вентиляции или дымоходу.

Технология сварки ПВХ мембраны:

Большинство мембранных покрытий крепятся к поверхности методом теплового сваривания. Для этого, необходимо использовать специальный аппарат, что создает поток воздуха температурой в 450-600 градусов. Приблизительная ширина сварочных швов должна составлять от 2 до 10 см.

Технология скрепления швов подобны образом позволит создать герметичность кровельного покрытия. При этом, все места стыков скрепленные свариванием не поддаются воздействию ультрафиолетовых лучей, которые отличаются от варианта склеивания. В современном мире, способы сваривания позволяют образовать надежное и прочное покрытие, однако, сделать такие работы самостоятельно практически невозможно.

Все технологии и варианты скрепления мембранного покрытия, представленные в данной статье, можно применить, как и для огромных зданий, так и для обычных домов. Если правильно подойти к выбору кровельного материала и использовать надежную технологию фиксации изделия, то можно сделать прочное покрытие, которое будет иметь долгий срок эксплуатации.

strport.ru

ПЛЁНКИ ETFE | Мембранные технологии в архитектуре и строительстве

Строительная мембранная технология, основанная на использовании композиционного полимерного материала-пленки ETFE (ETFE – ethylene tetrafluoroethylene или ЭТФЭ – этилентетрафторэтилен, или частично фторированный сополимер этилена и тетрафторэтилена), обладает комплексом преимуществ по сравнению с традиционными технологиями. Эти преимущества строительной мембранной технологии основаны на уникальных физико-химических свойствах пленки ETFE, которые являются результатом многолетнего цикла исследований, разработок и испытаний, проведенных зарубежными и  советскими учеными. Ниже кратко характеризуются преимущества материала ETFE и многослойных пневматических систем – «подушек», изготовленных из ETFE.


 

ПРЕИМУЩЕСТВА НОВЕЙШЕГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА-ПЛЁНКИ ETFE


 

Широкий спектр архитектурных и инженерных решений для современных зданий и сооружений. Обеспечивается неограниченными возможностями моделирования и комбинирования криволинейных форм эластичной оболочки – плёнки ETFE. Форма может быть выпуклой, вогнутой, асимметричной, в том числе – составной криволинейной поверхностью, может иметь либо не иметь вспомогательные силовые элементы (балочные, арочные, стержневые, ферменные, тросовые, сеточные и т.п.).

Малый вес. Вес одного квадратного метра поверхности трёхслойной пневматической мембранной конструкции составляет около 2…3 кг, то есть ~ 1 % от веса эквивалентного  структурного остекления. Вес вспомогательных силовых элементов также существенно меньше.

Высокая прочность на разрыв. Плёнка ETFE представляет собой эластичный материал и обладает высокими характеристиками сопротивления усилию на разрыв. Относительное удлинение при разрыве составляет от 150 до 400%.

Пожаробезопасность. Плёнка ETFE относится к группе горючести Г1, не распространяет горение и не образует капель при оплавлении. В случае пожара в мембране образуются большие отверстия, через которые продукты горения улетучиваются и, как следствие, температура в зоне горения резко уменьшается. Возможен вариант, когда в больших конструкциях (атриумах, куполах и т.п.), вверху, непосредственно под плёнкой, протягиваются электрические провода, которые при срабатывании пожарной сигнализации подвергаются принудительному нагреву для разрезания мембраны. При этом в оболочке быстро образуются большие открытые пространства для выхода дыма и газов в атмосферу.

Широкий рабочий диапазон температур наружного воздуха. Мембранные системы успешно эксплуатируются в регионах с экстремально жарким и экстремально холодным климатом, в том числе – в условиях пустыни, Арктики и Антарктики. Поверхность материала не растрескивается под воздействием высоких и низких температур. Решение стратегической задачи освоения, охраны защиты арктической зоны РФ невозможно без широкого внедрения мембранных пневматических систем в районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. 

Долговечность. Расчётный календарный ресурс материала-пленки ETFE и многослойных подсистем «подушек» составляет более 50 лет. Это достигается благодаря тому, что плёнка в надувных системах постоянно находится в напряжённом растянутом состоянии. Кроме того, соединения ячеек между собой эластичные (без трения и зазоров), поэтому их ресурс не ограничен. Как, например, ресурс резиновых уплотнений оконных стеклопакетов, который ограничен 10 … 15 годами.

Прозрачность для ультрафиолетового излучения. Один слой материала ETFE толщиной 250 микрон пропускает около 98% солнечного ультрафиолетового излучения. Это свойство широко используется при строительстве оранжерей, ботанических садов, теплиц и, конечно же, бассейнов и аквапарков, обеспечивая возможность естественного загара в любое время года, в любой климатической зоне мира.

Стойкость к химической коррозии. Материал ETFE инертен к кислотным, щелочным и другим агрессивным средам, в том числе – к «кислотным дождям». Соответственно, объект может эксплуатироваться как в городских условиях с разной степенью агрессивности среды, так и в условиях промышленных зон, в том числе – химических производств, месторождений угля, руды и др.

Стойкость к ультрафиолетовому излучению. Толщина плёнки ETFE составляет 50… 300 микрон. Тем не менее, особая многослойная структура полимерной плёнки не разрушается под воздействием солнечного света в ультрафиолетовом диапазоне волн благодаря инертным свойствам химических молекул материала, в отличие от поликарбоната, который «деградирует» под действием ультрафиолета (растрескивается, желтеет).

Устойчивость к ветровым нагрузкам. Благодаря выбору специальной аэродинамической компоновки оболочки, упругости материала ETFE и элементов каркаса, вместе действующих как пружина, здание с пневматической мембранной конструкцией устойчиво к ветру, в том числе – к сильным порывам. Упругая оболочка, в отличие от жёсткой конструкции, требует существенно меньшего расхода высокопрочных материалов для обеспечения устойчивости.

Адаптивность к снеговым и ливневым нагрузкам. Благодаря выбору оптимального угла наклона оболочки здания к горизонту (фасада, крыши и др.), специальной аэродинамической компоновке и упругости материала ETFE на поверхности здания с пневматической оболочкой не накапливаются большие объёмы снега, льда или ливневых осадков, которые могут вызвать опасный локальный прогиб или разрушение мембранной и вспомогательной силовой конструкции. Благодаря возможности изменения формы оболочки (путём регулирования избытого давления и температуры воздуха в определённых ячейках), также возможно управление сбросом осадков или предварительное расплавление местных накоплений снега или льда.

Высокая  энергоэффективность.  Минимальное  количество  слоёв  материала  в  «подушках»  –  два. Чем больше слоёв материала в пневматической мембранной системе, тем больше ее сопротивление теплопередаче (по аналогии со стеклопакетом). При этом эффективная площадь теплоотдачи (потерь энергии на охлаждение или отопление) может быть существенно снижена, за счет большого размера «подушек» (десятки м2) по сравнению с размерами стеклопакетов. Наконец, затраты электроэнергии на компрессорную установку для поддержания избыточного давления воздуха составляют 100 Вт на 1000 квадратных метров поверхности оболочки.

Экологическая совместимость. Плёнка ETFE инертна в течение срока службы и не выделяет опасных химических веществ в помещение и атмосферу.

Светопроницаемость, регулируемая светопрозрачность. Коэффициент пропускания света одного слоя плёнки ETFE может достигать 95%. На плёнку ETFE может быть предварительно нанесён принт — непрозрачный рисунок в виде упорядоченного множества точек, полос, сетки или любого орнамента. При производстве многослойных пневматических ячеек однотипные рисунки на разных слоях могут быть смещены друг относительно друга для обеспечения полного или частичного затенения многослойной мембраны в целом. При подаче избыточного давления между двумя такими слоями рисунки смещаются друг относительно друга, тем самым изменяя интенсивность потока пропускаемого вовнутрь света и создавая эффект «жалюзи».

Подавление внутреннего шума. Благодаря эластичности плёнка ETFE, и в особенности многослойные пневматические системы — «подушки» на её основе поглощают (выпускают наружу) внутренний шум из здании или сооружении, создавая комфортную среду для находящихся внутри людей  (например, в сравнении с оболочкой, выполненной из поликарбонатного или силикатного стекла). Эффект «эха» в таком здании отсутствует. При этом акустическая энергия поглощается и через мембрану частично передаётся наружу здания. Внешний шум (например, шум дождя) также может значительно ослабляться благодаря управлению наддувом между наружным и последующим слоями многослойной оболочки.

Самоочищаемость наружной поверхности. У плёнки ETFE отсутствуют микропоры и имеется высокий коэффициент поверхностного натяжения. Это объясняет низкие адгезионные свойства и гладкость её поверхности – по аналогии с тефлоновым покрытием. Поэтому плёнка ETFE не загрязняется при эксплуатации даже в условиях промышленной зоны с высокой концентрацией частиц в воздухе (пыли, сажи и т.п.), то есть обладает свойством самоочищения. Временно осаждающиеся частицы смываются дождём или сдуваются ветром.

Стерильность  и  автономность  закрытого  пространства.  Благодаря  наличию  нескольких  слоев, герметичности и пропусканию солнечного ультрафиолетового излучения во внутреннем пространстве здания или сооружения можно поддерживать заданный уровень стерильности воздуха, в том числе – с автономной системой фильтрации и повторного использования. Это качество может быть важным для проектов медицинского, научного, военного и др. назначений, где предъявляются повышенные требования к стерильности и санитарии.

Высокая эстетичность восприятия формы. Форма здания или сооружения, наружная оболочка или внутренняя отделка которого выполнена с применением мембранных систем, выглядит как сцена из фантастического фильма. Архитектор в своём творчестве не ограничен плоскими формами классических материалов и известными технологиями их соединения. Плавные криволинейные изгибы, сочетание выпуклых и вогнутых компонентов, внешнее и внутреннее освещение, многообразие цветовых и функциональных решений – всё это является прямым следствием применения мембранных систем.

Безопасная разрушаемость. Благодаря отсутствию острых кромок, малому весу, приходящемуся на единицу площади материала, мягкости и парусности мембранные системы при разрушении и падении физически не могут причинить сколько-нибудь значимый вред людям и имуществу, которые находятся в здании. Кроме того, при возгорании внутри здания или сооружения в оболочке быстро образуются

Значительные по площади отверстия и проёмы, через которые продукты сгорания быстро улетучиваются в атмосферу. В случае взрыва внутри здания или сооружения мембранная система не создает эффект замкнутого пространства, то есть не усиливает, а наоборот – ослабляет – разрушительное действие ударной волны.

Отличная ремонтная технологичность. В случае проколов или порезов в месте повреждения в композиционном материале ETFE не образуются трещины или разрывы. Поэтому место пореза или прокола временно легко ремонтируется специальной прозрачной клейкой лентой. Затем, при желании, поврежденный элемент может быть заменен.

Большие размеры покрываемого пространства. Ввиду того, что основная нагрузка от веса оболочки и поддерживающих силовых элементов компенсируется избыточным давлением воздуха в пневматических ячейках и напряжением растяжения в материале ETFE, мембранные конструкции позволяют покрывать значительные площади и объёмы  – как по горизонтали, так и по вертикали. Например, в некоторой перспективе, купольные, бескаркасные энергозащитные системы большого размера (диаметром 500 –1000 м и высотой 50 – 100 м), устанавливаемые над городскими или промышленными зонами в условиях жаркой пустыни или холодного Севера, позволяют накрывать целые кварталы зданий и сооружений. Это могут быть городские площади, жилые кварталы, деловые центры, загородные торговые комплексы-молы, производственные зоны, месторождения ископаемых открытого типа, спортивные сооружения, хранилища старой авиационной техники, сельскохозяйственные угодья, студенческие городки, искусственные рекреационные зоны, музейные и исторические комплексы, старинные храмы, замки и т.п.

Утилизируемость старой оболочки. Материал ETFE cам по себе экологически чистый, равно как и его сырье. ETFE изготавливается из полевого шпата. Это отходы от добычи руды свинца и олова. К этому веществу методом сополимерации добавляют этилен, который получают либо из продуктов нефтехимии, либо из биоэтанола.

Сжатые сроки и малые затраты на монтаж оболочки. В отличие от классических («жёстких» и тяжёлых) оболочек, выполненных из стекла или непрозрачного отделочного материала, мембранные системы легко монтируются. Эластичность материала, модульность, относительно малый вес и небольшие габариты сборочных компонент позволяют проводить монтаж мембранной системы с минимальным использованием строительных лесов, грузоподъёмной техники, специальной технологической оснастки и инструмента. Как следствие, это позволяет существенно сократить сроки и снизить затраты на выполнение монтажных работ по сравнению с процессом сборки, например, классического фасада или крыши здания. Экономия ресурсов может составлять от 25 до 70%.

Компактность и небольшой вес транспортных модулей. Компоненты готовой для сборки мембранной системы имеют небольшой вес и габариты для перевозки к месту монтажа любым видом транспорта. Гибкие компоненты для перевозки складываются и упаковываются в транспортные модули (рулоны) таким образом, чтобы избежать появления жестких складок в местах сгибов.

maistro.ru

Строительные мембраны

Строительные мембраны являются необходимым элементом любого дома. Ведь именно они обеспечивают максимальную эффективность утеплителя и его долговечность. Всего такие мембраны могут иметь два типа пароизоляции. То есть быть паропроницаемыми или наоборот изолировать пар.

Например, для защиты минеральной ваты в обязательном порядке используют пароизоляционный материал. Также он необходим при утеплении кровли или помещений сразу под крышей. При этом помещают его слой точно под минеральную вату. Но это если мы говорим о внутреннем утеплении.

Какие же пароизоляторы в этих случаях пригодятся? Начать следует с того, что они должны обладать минимальной паропроницаемостью. Отлично подойдет та же полиэтиленовая пленка с армированием или без него. Отлично, если на ней будет и покрытие из алюминия.

Когда мы утепляем помещение изнутри, то увеличиваем в нем влажность. Об этом тоже следует помнить. Поэтому заодно важно продумать систему вентиляции. А в дополнение к ней можно применять пленки с антиконденсатным покрытием, на котором не может скапливаться влага. Такие материалы нужно подстилать под то, что может ржаветь. Например, под металлочерепицу. Благодаря им металлические части не будут страдать от испарений. Эти покрытия имеют с изнаночной стороны специальный шершавый слой из ткани, который собирает влагу. А укладывают их этим слоем вниз, отступая от минеральной ваты около двух-шести сантиметров.

А вот мембраны, которые пропускают пар, больше пригодятся, если вы утепляете стены снаружи. Они будут предохранять конструкции и утеплитель от резких порывов ветра. Также они подойдут для скатных кровель, чтобы не дать тем соприкасаться с влагой. В таких пленках есть перфорация и мелкие поры. Они необходимы для того, чтобы влага испарялась максимально эффективно, попадая оттуда в систему вентиляции. Это позволит утеплителю быстро сохнуть и сохранять эффективность.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

mydesigninfo.ru

Строительные мембраны | Широкий выбор по цене и производителям


Строительные пленки и мембраны с недавних пор стали неотъемлемой частью строительных конструкций. Это сверхтонкие полимерные материалы, имеющие различные места применения и защищающие утеплитель от снега, ветра, дождя и конденсата. Санкт-Петербург — город с влажным климатом, в котором такая защита необходима и деревянным, и каменным загородным домам. Даже обычная полиэтиленовая плёнка при неправильном использовании зачастую может только навредить и ускорить гниение и коррозию, а также просто разрушиться. Например, летом от высоких температур под металлической кровлей. Разберёмся, чем отличаются мембраны и плёнки, и какую пользу они могут принести при грамотном монтаже.

  • Плёнки — это рулонный материал, предназначенный для создания герметичного защитного слоя от пара и воды, поступающих в основном извне, снаружи. Существует несколько разновидностей плёнок, в том числе с покрытием из алюминиевой теплоотражающей фольги, антиконденсатным абсорбирующим слоем, армированные полипропиленовой сеткой. Изготавливаются из полиэтилена с добавками для защиты от солнечных лучей, статического напряжения и продления срока службы.
  • Строительная мембрана — состоит из одного или нескольких слоев полипропилена. Материал устойчив к ветру и водяным осадкам снаружи, а изнутри пропускает влагу, тем самым конструкция дышит и остается сухой. Мембрана устойчива к грибкам и микроорганизмам. Для повышения прочности в качестве арматуры используют полипропиленовую сетку. Перфорированные мембраны используют для создания «дышащего» влагозащитного слоя от внутренних испарений, пропускные способности которого варьируются в зависимости от назначения материала.
  • Негорючая строительная мембрана – состоит из стеклоткани с добавками, такой материал по-настоящему не воспламеняется, так же есть псевдонегорючие материалы состоящие, как и строительные мембраны, из полипропилена с добавкой препятствующей быстрому возгоранию, но это всего лишь отсрочит возгорание на минимальный отрезок времени.


Выгода для покупателя


Выгоду, которую предоставляет хозяину дома строительная мембрана, составляет не только низкая цена (у нас в каталоге дана за м2 и за рулон). Эти материалы призваны сохранить утеплитель в сухом состоянии, а значит, поддерживать его теплозащитные функции. Сам материал обладает сопротивлением к теплопередаче — поэтому применение изолирующих слоёв поможет значительно сократить расходы на отопление и реализовать потребность каждого домовладельца в создании максимально энергоэффективного жилища.


Некоторые материалы разрешается укладывать на теплоизоляцию без вентзазора, поэтому монтаж можно выполнять без обрешётки, что ощутимо сократит расходы. Кроме того, укладка материала не требует специального инструмента, достаточно подручного, а высокая прочность исключит перерасход и лишние отходы. Стоимость строительства сокращают и компактные размеры рулонов, благодаря которым нет необходимости заказывать грузовой автотранспорт. Дополнительные преференции дарит длительный срок службы полимеров — более 50 лет.


Какие конструкции защищает строительная мембрана


Основными местами установки утеплителя и соответственно плёнок являются ограждающие элементы — кровля, стены и фасады. На назначение материалов указывают специфические характеристики. К примеру, подкровельные строительные мембраны значительно прочнее и толще стеновых. Несмотря на то, что на фасаде и кровле требуется выполнение одинаковых функций по отводу пара и защите от ветра и дождя, условия эксплуатации у плёнок разные. Так кровельные образцы должны выдерживать легкие нагрузки при монтаже, быть более устойчивы к ультрафиолету и иметь более высокие гидроизоляционные способности. А стеновые— больше защищать от ветра и косого дождя (что достаточно часто можно наблюдать в СПб и Ленинградской области). Все типы материалов должны обладать хорошей пористостью — паропроницаемостью, чтобы пропускать пар изнутри и при этом не забиваться пылью и волокнами утеплителя.

Приобретайте материалы от официального дилера

На нашей производственно-строительной базе всегда можно купить плёнку и мембрану строительную для защиты любых конструкций. Продажа осуществляется оптом и в розницу. Мы занимаемся поставками материалов, связанных с теплоизоляцией и изоляцией всех частей домов и сооружений гражданского и промышленного секторов. Специалисты отдела продаж помогут с выбором и проконсультируют, какие строительные мембраны вам больше всего подходят. Мы всегда предоставим удобные условия по ценам, варианту оплаты, доставки или самовывоза.

Понравился материал статьи? Расскажите о нём:

feroteks.ru

Гидроизоляция подземной части сооружения при помощи мембранной системы «ПРЕПРУФ»


   Нехватка удобных строительных площадок создает дополнительные сложности тем компаниям, которые занимаются строительством и гидроизоляцией подземных сооружений и туннелей в стесненных условиях и труднодоступных местах. Это и работа при высоком уровне грунтовых вод, и ограниченные возможности в условиях города, при которых внешние стены сооружения недоступны и возможна осадка уже готового сооружения. При строительстве подземных сооружений возникает множество проблем с гидроизоляцией, которые должны быть решены во избежание проникновения воды внутрь конструкции.
  Проектировщики должны предусматривать защиту проектируемых сооружений от проникновения различных отравляющих веществ, подобных радону или метану, а также возможное изменение уровня грунтовых вод. Напряженный график производства строительных работ также влияет и на сам проект и на методы строительства, требуя непрерывного продолжения строительных работ при любых погодных условиях.
  Для решения подобных задач и соответствия возрастающим требованиям XXI века компанией «ГРЕЙС КОНСТРАКШН ПРОДАКТС» были разработаны новые гидроизоляционные материалы, технологии и методы их укладки.  

  Классические способы гидроизоляции подземной части сооружения

  Водонепроницаемость подземных сооружений или туннелей всецело зависит от эффективности гидроизоляционной системы. Любой дефект гидроизоляционной системы при высоком уровне грунтовых вод позволит воде свободно проникать внутрь конструкции и если ее вовремя не откачать, то она заполнит подземную часть сооружения до уровня грунтовых вод.
  Классические гидроизолирующие системы на основе горячего битума и самоклеящихся битумных листов, или иные системы на основе ПВХ, должны наноситься непрерывным слоем, как на основание так и на первичную структуру подземного сооружения. Они наносятся от самой низкой точки сооружения до отметки 15 см выше уровня грунтовых вод.  
  Однако факты говорят о том, что такая классическая система гидроизоляции ненадежна, особенно в условиях постоянного гидростатического давления. Протечки могут происходить по ряду причин, начиная от некачественной укладки и неправильной проектировки отдельных участков сооружения и до применения некачественных или неподходящих материалов.
  Наиболее серьезные протечки происходят в том случае, когда гидроизоляционная система, будучи просто наклеенной на бетонную поверхность и/или на вертикальную опалубку, повреждена, в результате чего теряется ее связь с основной конструкцией. Вследствие потери такой жесткой связи, вода начинает горизонтально мигрировать между слоем гидроизоляционной системы и той основой, которую она должна защищать.
  Мигрирующая вода будет искать и, в конечном счете, найдет слабое место в бетонном основании конструкции, но видимое место протечки не всегда является основной точкой проникновения воды или ее причиной. В подобных случаях чрезвычайно сложно найти эту основную точку и предотвратить дальнейшую протечку. Ремонт же конструкции будет либо очень дорогим, либо невозможным вовсе.

  Новые стандарты строительной промышленности Великобритании

  Новые правила проектирования в Великобритании требуют, чтобы система гидроизоляции составляла единое целое с основной изолируемой структурой. «Этой проблемы (горизонтальной миграции воды) можно было бы избежать — при помощи мембран, которые приклеиваются к бетону при его заливке, в силу наличия в составе мембраны специальных клейких добавок, усиливающих свое действие при физическом давлении на мембрану» (CIRIA Report, 1995).  
  В случае повреждения или некачественной укладки указанные выше мембраны фактически контролируют протечку и минимизируют риск проникновения воды, ограничивая протечку точкой повреждения, инженерными отверстиями или тому подобными местами.
  В случае протечки такой мембраны вода не может мигрировать горизонтально, в связи с чем место протечки легко обнаружить и быстро и дешево изолировать.  

Система мембранной гидроизоляции «ПРЕПРУФ»

  Система гидроизоляции «ПРЕПРУФ» представляет собой готовую высокоплотностную ПВХ-мембрану, с одной стороны которой имеются те самые специальные клейкие прессионные добавки, позволяющие данной мембране приклеиваться к бетону во время его заливки и создавать с ним единую, неразрывную структуру. Поскольку подобная конструкция не допускает горизонтальной миграции воды, сама мембрана «ПРЕПРУФ» не должны быть подвержена провисанию при осадке грунта, так как она, прикрепляясь к нижней части конструкции, создает с конструкцией единое целое.

    Дополнительные свойства и преимущества системы «ПРЕПРУФ»:

  • система обеспечена защитной пленкой, стойкой к погодным условиям, которая позволяет сохранить все свойства мембраны до 40 дней между ее укладкой и заливкой бетона;
  • создает барьер проникновению воды, водяного пара, метана и радона;
  • является химически устойчивой, эффективной для всех типов почвы и воды. Она защищает конструкцию также от сульфатов и хлоридов.
  • была протестирована гидростатическим давлением высотой до 70 м. Это включает как водяную непроницаемость в местах нахлестов листов мембраны, так и невозможность горизонтальной миграции воды между мембраной и самой конструкцией;
  • не нуждается в защите в процессе армирования до заливки бетона;
  • имеет международные сертификаты, включающие: ВВА, ЕОТА, ICITE и CSTB.
    Особенности установки системы «ПРЕПРУФ»:

  • может применяться круглый год при температуре от -70 до +50°С;
  • система «ПРЕПРУФ 300 Р» может устанавливаться на влажную бетонную поверхность или (при получении необходимых согласований) на укатанную песчаную поверхность при условии увеличения нахлеста между листами мембраны;
  • система «ПРЕПРУФ 160 Р» может быть прибита к несъемной вертикальной опалубке или механически прикреплена к другим бетонным поверхностям при помощи строительного пистолета;
  • проста в установке, не требует грунтовки или иных наполнителей, удобна в применении на инженерных отверстиях, стыках и при иной деталировке;
  • снабжена защитной пленкой, предохраняющей мембрану от внешних погодных воздействий. Пленку необходимо снять в процессе установки, непосредственно перед армированием и заливкой бетона. При неснятой пленке мембрана устойчива к внешним погодным воздействиям до 40 дней. Укладка защитного бетонного слоя не требуется вовсе, вместе с тем возможна немедленная установка армирующей сетки сразу поверх уложенной мембраны со снятой пленкой;
  • система «ПРЕПРУФ» имеет самоклеящиеся нахлесты, а специальная «Лента ПРЕПРУФ», укладываемая на нахлесты сверху, позволяет гарантировать полную и непрерывную водонепроницаемость на стыках мембраны. Система поставляется в комплекте со всеми необходимыми дополнительными материалами: вотерстопами типа «АТ», мембранами «БИТУТЕН 4000/8000» и жидкой мембраной «БИТУТЕН ЛМ», необходимыми для обработки входа инженерных труб, отверстий и сетей.

  При установке системы «ПРЕПРУФ» необходимо тщательно очистить стыки соединения вертикальной и горизонтальной стенок конструкции от грязи, что будет гарантировать целостность мембраны и, как следствие, водонепроницаемость между горизонтальными и вертикальными листами мембраны.
  Объекты, где использовалась система «ПРЕПРУФ»:
  -магазин «Метро» — г. София, Болгария;
  -магазин «Метро» — г. Милан, Италия;
  -коллектор в г. Брно, Чехия;
  -Галерея изобразительных искусств, г. Таллинн, Эстония;
  -парк «Блювотер» — г. Кент, Великобритания;
  -Барроу Стрит — г. Дублин, Ирландия;
  -центр «Ясна» — г. Варшава, Польша;
  -театр «Маргарита» — г. Бари, Италия;
  -Трновские Врата — г. Любляна, Словения;
  -Золотая терраса — г. Варшава, Польша;
  -Транспортный и коммерческий центр — г. Санкт-Петербург, РФ;
  -Офисный центр на ул. Гоголя, 23 — г. Санкт-Петербург, РФ.
  Классические гидроизоляционные системы при укладке требуют благоприятных погодных условий, а сам процесс установки занимает длительное время. Надежность же подобных классических систем всецело зависит от качества материалов, правильности проектных и геологических расчетов, аккуратности при проведении гидроизоляционных работ. Все это одинаково важно, любой дефект может привести к протечке, которую впоследствии будет чрезвычайно дорого, а зачастую вообще невозможно устранить.
  Выбирая систему гидроизоляции, заказчик и проектировщик должны соблюсти баланс, с одной стороны, между стоимостью гидроизоляционных работ и материалов, с другой — между допустимым уровнем риска и стоимостью их устранения при возможных протечках.
  Использование системы «ПРЕПРУФ» уменьшает возможность протечки в тех сложных и критических случаях, когда конструкция наиболее подвержена колебаниям уровня грунтовых вод и/или постоянному гидростатическому воздействию, особенно там, где горизонтальная миграция грунтовых вод недопустима вовсе или может быть предотвращена.
  Использование системы «ПРЕПРУФ» поможет подрядчикам и укладчикам достичь полной и непрерывной гидроизоляционной целостности сооружения, сократив тем самым риски протечек. Кроме того, расширенный температурный диапазон применения системы в совокупности с сокращением сроков ее укладки, создаст дополнительные преимущества ее использования, что, в конечном счете, приведет к значительной экономии финансовых средств, затраченных на строительство и последующую эксплуатацию сооружения.

Статья с сайта stroymat.ru

pro100stroyka.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о