автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Стеклопластиковые опорные конструкции сетчатого типа

ПОЛТАВСКИЙ ИН НЕ НЕ РНО -С ТРО ИТЬ' ДЫЫ й ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Олгфиренко Андрей Михайлович

УДК 624.074+624.57+678.067.5

СТЕКНШЯАСТИКОВаЗ ОПОРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ СЕТЧАТОГО ШЛ

05о23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Полтава - 1992

Диссертационная работа выполнена в Харьковском иивенерно-строительном институте

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Еондаренко D.B.

Научный консультант - доктор технических наук,

профессор Шагин А.Л.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Пецодьд I.M. - кандидат технических наук, доцент Золотов U.C.

Ведущая организация - научно-производственное

проектно-строительное ' объединение "Стройпластик"

Защита диссертации состоится 1992г.

часов на заседании специализированного совете

К 068.46.01 "Строительные конструкции, здания и сооружения" ори Полтавском инкенерно-строительном институте по адресу: 314600, г.Поятава, проспект Первомайский,24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт«

Отзывы на автореферат просим присылать на имя ученого секретаря в двух экземплярах, заверенные печатью.

•Автореферат разослан 199 ^ г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, доцент . Бондарь В.А.

£

! ' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■ s I

Актуальность .-Отечественный н зарубежный опыт свидетельствует об эффективности, применения опорных конструкций из полимерных композиционных материалов, в первую очередь из стеклопластиков, на участках линий электропередач, расположенных з парковых зонах,;труднодоступной паот-ности, на объектах с агрессивными средами и др. Это обусловлено ценными эксплуатационными свойствами стеклопластиков, к которым следует отнести малуо массу, коррозконнуо стой -кость, немагнитность, высокие диэлектрические показатели и др.

Несмотря на наличие таких ценных эксплуатационных свойств, стеклопдастикоЕые конструкции в салу их енсокоЙ стоимости до настоящего времени применяется только а тех случа -ях, где невозможно использование традиционных строительных конструкций. Отмечаемый в напей стране дальнейпий рост дефицитности и стоимости полимерных композиционных материалов в ещё больней степени затрудняет пх использование в строительной практике.

Одним из направлений, которое смоквт обеспечить ловыпе-ние конкурентоспособности указанных-конструкций, является более рациональное нспользовааао в них стеклопластика. В частности, как правило, конструкции на основе стеклопластика вы-полнявтея сплошностенчатыни, что не позволяет полностью ис- . пользовать высокие прочностше показателя исходных материалов вследствие пногсдазя техно логических ограничений. Кроме того, ввиду низкой сдвиговой прочности стеклопластиков»обеспечение требуемой несуцэй способности обычно достигается за счет увеличения толчпвы стенок конструкций, а следовательно,

роста их материалоемкости.

Откаченное выие предопределяет необходимость проведения дальнейших исследований, направленных на снижение расхода стеклопластика за счет более аффективного его использования в конструкциях.

Целью работы является создание и внедрение стеклопластиковых опорных конструкций сетчатого типа, в которых наилучшим образом используются деформативно-прочно-стные возмокности стеклопластика, а такке разработка лрин- ' пипов их формования и методики расчета, учитывающей особенности деформирования материала и конструкции в целоу.

Автор защищает:

- разработанные конструкции стекдопластиковых опор сетчатого типа, обладающие коррозионной стойкостью, диэлектрическими и другими ценными эксплуатационными свойствами;

- предложения по повышению связности армирующих слоев в соответственно сдвиговой прочности многоедойного стекло -пластика;

- разработанный способ повышения огнестойкости стекло-пластиковых конструкций;

- результаты экспериментальных исследований деформатив-во-прочностных свойств стеклопластиков с различными процентами .армирования, выявленные закономерности работы стеклопластика при длительном действии нагрузки;

- методику расчета конструкций сетчатого типа, учитывающую особенности их конструктивных схем и реальные свойства стеклопластика;

- данные экспериментальных исследований работы сетчатых опорных конструкций;

- результаты внедрения разработанных конструктивных решений и методик расчета.

Научная новизна работы:

- предлоаены принципы формирования опорных стеклоплас-тпковых конструкций, изготовляемых методом намотки, обеспечивающие наиболее рациональное использование деформативно-прочностных возмокностей стеклопластика;

- разработаны и экспериментально лодтверасдены научные основы получения многоелойшх сетчатых конструкций с повышенной связностью армирующих слоев;

степень

- выявлена влияния процента армирования на закономерности' деформирования стеклопластика, формуемого по разработанной технологии;

- предложены пути повышения огнестойкости стекяоплас-тнкобых конструкций за счет одновременного применения пламя-гасящих добавок, вводимых в полимерную композицию, н нанесения коксообразующих защитных покрытий;

- разработана методика расчета сетчатых опорных конструкций с учетом нелинейности кратковременного и длительного деформирования стеклопластика и деформированной схемы;

- экспериментально выявлены закономерности работы конструкций с ромбической и треугольной структурами при кратковременном и длительном натрукении.

Практическое значение работы заключается в том, что предложенные конструкторско-техноло-гпческае решения, разработанные методики, программы расчета на ЭВМ позволяет рационально проектировать я изготавливать эффективные сетчатые опорные конструкции на основе стеклопластика.

' Диссертационная работа является частью комплекса исследований по заданию 02.05 целевой Республиканской программы РН 55.08.Ц "Материалоёмкость",

Реализация работы.

Результаты настоящей работы внедрены в проектах сооружения- радиотехнического назначения и электротехнического сооружения мачтового типа с венговой подвеской, а также при разработке опор осветительной сети. В настоящее время на Ме-рефянском стекольном заводе создан производственный участок и осваивается выпуск стеклопластиковых сетчатых опор.

Апробация работы.

Основные полокения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных научно-технических конференциях "Технологические проблемы прочности несущих'конструкций" (Запорожье, 1991г.), "Экспериментальные исследования инженерных сооружений" (Сумы, 1991г.), Республиканских научно-технических конференциях "Исследование работы и применение в строительстве эффективных элементов конструкций" (Ровно, 1990г.), "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве" (Харьков, 1991г.), на научно-технических конференциях ХИСИ 1989-1991г.г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шестиглав, заключения, списка.использованных источников из 133 наименований, и приложений. Содержит 122 страницы основного текста, 79 рисунков» 9 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Как показывает проведенный анализ исследований и разработок, в СССР и за рубежом находят применение различные опорные конструкции на основе полимерных композиционных ма-

- ? -

териалов, в частности, стеклопластиков.

Вопросам рационального проектирования и расчета конструкций с применением стеклопластика.посвящены исследования А.Н.Авфутова-, Г.А.Ванина, И.В.ВласоЕа, И.И.Го льденбдата, А.К.Калмейстера, П.М.Огибалова, Т.М.Пецольда, В.П.Пустовой-това, А.М.Скудры, Г.А.Тетарса, Н.П.Фролова, О.Г.Цыллакова,

A.Л.Шагина, В.Ф.йценка и др.

В работах перечисленных авторов исследованы свойстве стеклопластиков, описаны закономерности их деформирования при кратковременном я длительном нагрукении, разработаны основы получения стеклопластиковых конструкций с заданными эксплуатационными показателями, предложены методики их расчета с учетом особенностей деформирования стеклопластика. Однако в указанных работах рассматриваются сплошностенчо-тые стеклопдбстиковые конструкции и специфика конструкций • сетчатого типа доланого отражения в них не нашла.

Разработке несущих конструкций сетчатого типа из традиционных строительных материалов посвящены работы Г.И.Пшеничновв, Г.н.Беликова, А.А.Журавлёва, А.Н.Филина,

B.Д.Тетерса, В.А.Савельева, И.В.Ломбардо,.Л.Н.Лубо, В.Е.ьезенцева. В них всесторонне рассмотрены принципы расчета сетчатых конструкций различного типа, исследованы вопросы их оптимального проектирования и экономической эффективности.

Тем не менее, в литературе практически не уделяется внимания расчету конструкций сетчатого типа, состоящих из многослойных стеклопластиковых стераневых элементов, характер работы которых оказывает существенное влияние на проичсс деформироганЕЯ и исчерпания несущей способности систем в-целом

На основании выполненного анализа состояния вопроса были сформулированы и.предетанлены в работе задачи настоя-оих исследований.

Разработанные стеклодластиковые опорные конструкции представляют собой замкнутые цилиндрические оболочки сетчатого типа, образованные пересекающимися стеркневыми элементами, Евстко сопря&енными друг с другом в узлах сетки (рис.1).

Основной принцип формирования предлагаемых, опор заключается в переходе от сплошностенчатой к сетчатой структуре. Известно, что однонаправленное армирование обеспечивает наиболее полное использование деформативно-прочностных возможностей стеклопластика. Целесообразность указанного выше перехода обусловлена тем, что элементы сетчатой конструкции имеют армирование, именно близкое к однонаправленному, получаемому кольцевой намоткой, и отличающееся лишь тем, что при намотке удается реализовать несколько меньшее технологическое натяжение. При этом весьма вакно отметить, что направление действия усилий, возникающих в элементах сетчатой конструкции, совпадает с направлением их армирования.

Сетчатая структура поверхности позволяет существенно снизить ветровую нагрузку на опору. В отличие от сплошно-стенчатых, естественная продуваемость .поверхности таких конструкций препятствует конденсации влаги на ее внутренней полости, за счет чего не происходит образования проводящих дорогек тока по поверхности, что ва&но, например, для электроизоляционных конструкций.

Кроме того, сама структура поверхности сетчатой опоры повышает её электрическую прочность за счет увеличения, по сравнению со сплошностенчатой, длины пути утечки тока по ее

поверхности.

Опоры могут выполняться как цельными, так и составными, собираемыми из отдельных секций. Предлагаемые варианты сетчатых опорных конструкций приведены на рис Л. Для сопряжения отдельных секций опор разработаны конструкции фланцевых соединений, позволяющие обеспечивать одновременное и равномер -ное включение в работу всех стеркяевых элементов через их непрерывно армированные петлевидные законцовки.

В работе предложены пути получения предлагаемых опорных конструкций на существуодем, пироко применяемом технологическом оборудовании, построенной на использовании высокомеханизированного метода косой перекрестной намотки стекяо-кгутов с послойной их пропиткой полимерным связуода.

Направленный подбор исходных компонентов стеклопластика осуществляется в зависимости от функционального назначения и характера эксплуатационных воздействий. В частности, для получения электроизоляционных опор целесообразно использование стекловолокна БС 6-17x1x2 производства Мерефянского стекольного завода и полимерного связующего, в состав которого входят: эпоксидно-диановая смола ЭД-20 - IOO массовых частей (м.ч.), отвердитель-триэтаноламин (ТЭА) - 15\м.ч., пяастЕфи-катор-дибутилфтадат (ДБФ) - 10 ы.ч.

Для повышения жесткости угловых соединенна предложен способ многослойноа намотки, обеспечивающий многократное переплетение стеклоарматуры в каждом узле сеткн. При этом каждый последующий сдой наматывается строго на поверхность предшествующих, без уваличення ширины стераной решетки.

В силу неравномерного обжатия армирувдих сдоев, возникающего при намотке, подучавкыэ многослойные ствргшавыв эле-

Рис.2. Зависимость деформативно-прочностных показателей

стеклопластика от процентного содержания стеклоарыатура: а)- растяжение, б)- сдвиг, в)- сватие

менты имеют изменяющееся по высоте сечения процентное содержание стеклоарматуры, .а следовательно, переменное значе-. ние модулей деформаций и прочностных характеристик. Экспери- . ментально установлено, что величина процента армирования изменяется по высоте сечения стеркня от ^ =42,9% - для внутреннего слоя, до ^ =67,К для внешнего слоя.

Низкая сдвиговая прочность стеклопластика связана с наличием меаду отдельными слоями материала тонких неормирован-' них прослоек полимерного связующего, прочность которых значительно меньше прочности самих слоев. Для повышения связности слоен разработан способ, предусматривавший частичную полже-ризацко кавдого слоя перед намоткой следукцего. В этом случае стекловолокно следующего слоя вдавливается в недополиме- . ризованный предыдущий, образуя зацепление.

Экспериментально выявлено, что оптимальная вязкость предыдущего слоя достигается в интервале времени от 2 часов 50 минут до 3 часа 30 минут при воздействии постоянной ео времени температуры Т=Ю5°С.

Для оценки эффективности предложенного способа были проведены сопоставительные испытания при иегслоевом сдвига двухслойных стоклолластнковых образцов. К лсяыганиям было представлено шесть серий образцов, отлкчеспутхся продолгите льностьс полимеризации первого слоя перед наготкой второ-• го, которая составляла 0,1,2,3,4,5 н 6 часов. Установлено, что прочность при кекслоовом сдвиге для образцов указанных серии составляет соответственно 11,9; 17,0; 15,1; 16,5; 16,2; 9,8 Ша. Таким образом, применение разработанного способа позволяет повысить прочность получазкого стеклопластика более чем на 20%.

- К -

В целях определения деформативно-дрочностных характеристик получаемого стеклопластика при сжатии были изготовлены пять серий однонапргЕленно-армироьанных образцов с процентами армирования 73,8%, 70,3$, 63,8$, 60,3$ и 54,8л. Образцы изготавливались в .виде многослойных призм высотой 200 им и.с размерами поперечного сечения 30x30 мм. С целью предотвращения смятия в опорных зонах образцов торцевые участки призм усиливались металлическими дисками. Испытания проводились на универсальной испытательной машине УИМ-50. Продольные деформации образцов измерялись при помощи индикаторов часового типа с ценой деления 0,01 мм и дублировались проволочными тен-зодатчиками сопротивления с базой 20 мм, наклеенными на как-дой грани центрального сечения образцов в продольном напраЕ- ■ лении.

Поперечные деформации измерялись на всех четырех гранях образцов - в плоскости к из плоскости укладки армирующих слоев. Фиксирование деформаций осуществлялось при помощи индикаторов часового типа с ценой деления 0,001 мм, установленных нормально к боковым граням образцов, а такие проволочными тензодатчиками сопротивления с базой 20 мм, наклеенными на какдой грани в поперечном направлении.

Значения пределов кратковременной прочности стеклопластика на сжатие при указанных процентах армирования сос- • тавляюг соответственно 361,0; 324,0; 275,7; 257,0; 230,0 МПа; величины начальных модулей деформаций - 4,1; 3,4; 2,7; 2.4; 2,0 х Ю4 Мпа.

Для проведения испытаний на растяаение было изготовлено пять серий двухветвевых петлевидных образцов с процентами армирования 73,0$; 67,5$; 63,0$; 56,0$; 52,5$. ,Испыта-

'ния проводились на машине Р-5. Нагрукенив образцов осуществлялось с помощью металлических полудисков, вставленных е пет-левидные участки.

В результате экспериментов установлено, что у стеклопластика с указанными выше процентами армирования величины предела кратковременной прочности при растякении составили соответственно 821,0; 707,1; 645,4; 579,0; 559,3 МПа; значения начальных модулей деформаций при растяжении - 4,9; 4,6; 4,3; 3,7; 3,4 х I04 МПа.

для повышения огнестойкости рассматриваемых-конструкций разработана методика, включающая как введение, в состав связующего специальной добавки, выделяющей при нагревании пламягасящие вещества, так и в дополнение к этому, формование защитного покрытия с применением фосфатных соединений, которые при нагревании образуют на защищаемой поверхности негорючий коксовый слой. Экспериментально оценено влияние добавок рассматриваемых типов на прочность и деформативность стеклопластиков. Испытанные образин содержали добавки в количествах 10,15,20,30 и 40% от массы полимерной композиции. Установлено, что для образцов, содержащих добавку пламяга-сящего типа в указанных количествах, величины предела прочности составляют соответственно 649,7; 640,0; 637,9; 626,4; ' 515,7 МПа; значения начальных модулей деформаций - 3,0; 2,9; 2,8; 2,7; 2,5 х 10^'МПа. Для армированного покрытия, содержащего коксообразующую добавку, величины предела прочности составляют соответственно 600,0; 535,2; 477,0; 417,0; 395,0 МПа; значения начальных модулей деформаций - 2,6; 2,4; 2,2; 1,9; -1,8 х I04 МПа.

Определение характеристик получаемого стеклопластика

при мелслоевом сдвиге осуществлялось методом трехточечного изгиба коротких стеклодластиковых бадочек с различными соотношениями пролета между опорами £ и ее высотой & . Для испытаний было изготовлено пять серий образцов с процентами армирования 73$, 70,4$, 64,0$, 61,0$, 55,0$. Б кавдю серию входили образцы, имеющие отношение & /В , равное 0,14; 0,16; 0,206; и 0,22. Значения модулей мекслоевого сдвига, определенные для различных процентов армирования, составили соответственно 7520; 6450; 4730; 4100; 3150 МПа.

По результатам проведенных испытаний построены зависимости, отражающие влияние процента армирования на деформатив-нопрочностаые характеристики получаемого стеклопластика при сжатии, растяЕенил и сдвиге (рис.2).

Деформирование получаемого стеклопластика при высоких уровнях нагрукения носит нелинейный характер, для описания которого в работе использована зависимость В.М.Бондаренко и определены входящие в нее параметры нелинейности.

.На длительное действие нагрузки испытывались такие Ее призматические образцы, как и при кратковременном скатии. Процент армирования стеклопластика в образцах составлял 73,6$. Исследование их деформирования осуществлялось при уровнях постоянной снимающей нагрузки 0,2; 0,4; 0,6 от величины разрушающей нагрузки при кратковременном скатки.

Нагруьение осуществлялось в специальных установках пружинного типа, обеспечивающих постоянство нагрузки. Образцы находились под нагрузкой в течение 1500 часов.

В результате проведенных испытаний установлено, что деформации ползучести однонаправленного стеклопластика в. исследованном диапазоне уровней нагруиввия носят загухащгй

характер, разрушения образцов за весь период испытаний не произошло. Было установлено,.что ползучесть носит нелинейный характер. Деформации стеклопластика при. длительном действии нагрузки составили:, при =0,213 - 7-10$, при ей' =0,4$ - 24-26%, при =0,б13- 30-33/2 от соответствующих величин кратковременных деформаций.

В целях установления характера деформирования и исчерпания несущей способности разработанных конструкций было испытано пять серий стеклопластиковых образцов диаметром Д=160мм, высотойВ =400мм, толщиной § =4мм, густота сеткл которых била различной и определялась количеством узлов в кольцевом поперечном сечении: 4, 6, 8, 10 и 32 узла.

ПроЬеденныо эксперименты показали, что в величинах деформаций стерзневых элементов испытанных образцов с малой и средней густотой сеток (что и рассматривается в настоящей работе) с самого начала нагруаения существенен вклад изгиба и исчерпание их несуцой способности характеризовалось лавинообразным нарастанием прогибов отдельных элементов из плоскости - потерей устойчивости второго рода. Таким образом, оценка несущей способности сетчатых оболочек долана рассматриваться с позиций устойчивости в большом. *

Отмеченное выие, а такае в общем случае нелинейность уравнения механического состояния стеклопластика предопределили особенности построения расчетного аппарата - необходимость учета в едином процессе геометрической и физической нелинейности.

Разработанная методика расчета базируется на построения в процессе последовательного перебора нагрузок (метод последовательных нагругений) диаграммы состояний конструкции.

В этом случае представляется возможным на каадом этапе наг-ружения осуществлять проверку наступления предельных состоя-най по микротрещиностойкости, деформативаости, несущей способности.

Учет физической нелинейности на каадом шаге нагружения обеспечивается использованием метода последовательных приб-ыжений, в процессе которых уточняется значения напряжений > соответствующих им величин секущих модулей деформаций стек-юпластика. Таким образом, на каждом шаге итераций расчет сводится к оценке напряженно-деформированного состояния эквивалентной упругой системы с переменными жесткостями, отражающими уровень нагружения входящих в нее элементов.

Так как исчерпание несущей способности сетчатой конструкции характеризуется потерей устойчивости деформирования отдельного наиболее нагруженного ее элемента, критическую вертикальную нагрузку целесообразно определять, исходя из выраженного в дискретной-форме экстремального принципа

©N1

1 =0, (I)

а-Ц1!

где: N1 - продольное усилие в стержневом элементе, ТА - прогиб в середине длины элемента» В разработанной методике расчета, реализованной на ЕС ЭВЫ-1022, прогибы криволинейных стержневых элементов определялись методом начальных параметров. В качестве геометрических и статических начальных параметров используются значения усилий и перемещений в торцах стержня, получаемые из расчета конструкции вцелом. Вычисление прогибов криволинейного стержня осуществляется по зависимости:

= 1Л 4- f SíN-f- (l- Cas 4)- '

ÍK(fi)-S»N (i-ij]di,

где:

- геометрические начальные параметры (перемещение и угол поворота) ,Мо, Qa , - статические начальные параметры (изгибающий момент и поперечная сила), - cl¡ у к к— пия начальной погиби стержня.

При этом изгибная кесткость стержня с учетом'поперечного сдвига определяется по зависимости

где: Е)^ - изгибная кесткость стержня,

N0 - значение продольной силы в торце стеркня, СЛ - сдвиговая жесткость стержня, К - коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения стеркня. При выявлении усилий и деформаций в концах элементов рассчитываемая конструкция представляется а вида пространственной статически неопределимой раны, образованной яестко сопряженными стерЕневыми элементами (рнс.З).

Расчет пространственной рамы осуществляется методой конечных элементов в форме метода перемещений. В качестве конечных элементов принимаются стержни, соединяющие естественные узлы пространственной ракы.

2 ^

УХ1

№ ч^УКзх'

) Озу'

Рис.3. Усилия в стержневом элементе опорной конструкции

'12

/ ё н аружн. ю - А ^утр. ч

с

1,

4 п /

м

Рис.4. Диаграммы фибровых деформаций стержневого элементч, полученные в испытаниях на осевое сжатие стеклопласт новой оболочки с ромбической сеткой

Уравнение равновесия узлов стержневой системы записывается в виде:

[к]л + ~Р = 0, (4)

где: [КJ - матрица кесткости стержневой системы;

А - матрица-столбец компонентов перемещений узлов системы;

Р - матрица-столбец сосредоточенных сил, прилокенных к узлам системы. Матричному уравнение (4) соответствует система скалярных уравнений порядка N. = Tl * m '•

С КлА{+....+KijAj +,...+ KiNAn+ ^р = о;

Ku Aj.К nAj +....+ К1нАяPip = 0; (5)

^ Kni Ai+.,,,+ Kwj Aj +,,,,-+- KNN AN +....+- KP = 0;

Здесь: Tl - число степеней свободы в узле;

^П - количество узлов в системе. Приведенная система уравнений (5) содержит в качестве неизвестных перемещения узлов, на основании которых определяются значения усилий, возникающих в концах стермей: Nxr

Qy,Qz, Му,М2, Н.

Расчет сетчатой конструкции на длительное действие нагрузки строится на инкенерном подходе, предложенном А.Л.Шаги-вым и предусматривающим использование нелинейного уравнения механического состояния для случая кратковременного нагру-аения с заменой в нем величин Rc значением, предела длительной прочности стеклопластика RcS , начального значения моду-Г°

ля деформаций £с - величиной длительного модуля деформаций

Построение расчета аналогично изложенному выше для случая кратковременного действия нагрузки.

В целях апробации разработанной методики расчета были проведены испытания опорных конструкций сетчатого типа,имевших ромбическую и треугольную структуры сеток.

Испытания проводились как при кратковременном, так и при длительном действии сжимающей нагрузки. Для нагруке.ния образцов использовались специальные пружинные установки, обеспечивающие постоянство значения сжимающей нагрузки.

В процессе испытаний в различных сечениях по длине стержней фиксировались фибровые деформации. Измерение осуществлялось проволочными тензодатчиками сопротивления с базой 10мм, показания которых регистрировались автоматическим измерителем деформаций АИД-4. '

Продольные деформации конструкции, вертикальные и радиальные перемещения узлов, а также прогибы стержневых элементов измерялись при помощи индикаторов часового типа с ценой деления 0,001мм.

Длительные испытания сетчатой конструкции проводились при уровне сжимающей нагрузки, составляющем 0,5 от величины критической нагрузки, определенной при кратковременных испытаниях. Схема измерений была аналогична изложенной выше. Фиксирование показаний измерительных приборов осуществлялось в первый час испытаний через каждые 10 минут, в последующие 12 часов - через 60 минут, затем в течение 8 суток - через 12 часов, в дальнейшем через I сутки.

, По результатам эксперимента построены диаграммы фибровых деформаций стержневых элементов (рис.4).

Сопоставление результатов расчета по разработанной методике с экспериментально полученными данными показало приемлемое для инженерной практики их соответствие: расхоядения не превышали 15 %.

В-заключительной главе диссертации осБещены вопросы, связанные с внедрением основных результатов исследований, пригездень расчегг экономической эффективности.

ОБЩ ШВОДЫ

I. Разработаны стеклопластиковые опорные конструкции сетчатого типа, имеющие сниаенную по сравнению с равнопрочными -.та сплошностенчатыми опорами материалоемкость за счет более рационального использования деформативнс-прсчностных возможностей стеклопластика.

2. Предложены принципы формования'стеклопластиковых сетс:г-тых структур на широко применяемом в практике технологическс:? оборудовании, позволяющие получать многослойные конструкции многократным переплетением стеклоарматуры ,в узлах, обеспечит п-цим жесткое сопряяение стержневых элементов, а такие развив-;•> высоту их сечения из плоскости.

3. ЕЬявлена и реализована возможность ..повкпения связно: -ти арьярущих слоев в многослойных сетчатых конструкциях за счет применения рационального температурно-врекенного резте/.а, включающего дополнительную проиегугочную полимеризацию в терние интервала времени от 2 часов 50 минут до 3 часов 30 милу? при температуре Ю5°С, которая позволяет повысить сдвиговую прочность стеклопластика на 20 - 25 %.

4. Экспериментально определены закономерности деформирования стеклопластика с различными процентами армирования. Установлено, что величина предела; прочности стеклопластика гл

сжатие изменяется от 230 ЫПа до .361 ЫПа, начального модуля деформаций - от 2,0x10^ ЫПа до 4,1x10^ ЫПа при варьировании процента армирования от 54,2% до 73,6%. Значение предела прочности стеклопластика на растяжение изменяется от 559 ЫПа до 821 ЫПа, начального модуля деформаций - от 3,5x10^ МПа до 4,9x10^ Ша при варьировании процента армирования от 52,5% до 73,0%.

5. Установлено, что деформации стеклопластика при длительном действии нагрузки составляют 7 - 10% при <о = 0,2?^ ,

24 - 26% при<^- 0.4К , 30'-335 при = 0,бЯ от соответствующих величин кратковременных деформаций.

6. Определены сдвиговые характеристики однонаправленного стеклопластика с различными процентами армирования. Изменение процента армирования от 55% до 735 приводит к росту модуля сдвига от 3150 ЫПа до 7520 ЫПа.

7. Предложен способ повышения огнестойкости сетчатых опор, включающий как введение в состав полимерного связующего специальной добавки пламягасящего типа, так и формование на поверхности конструкции армированного защитного покрытия с применением добавки, образующей при нагревании негорючий коксовый слой. Экспериментально установлено, что при этом имеет место снижение прочности стеклопластика от 27% до 40%.

8. Разработана методика расчета конструкций сетчатого тиса с учетом нелинейности кратковременного и длительного деформирования и деформированной схемы. Методика основана на сочетании методов последовательных нагружений и последовательных приближений, позволяющем на каждом этапе линеаризовать физическую н геометрическую стороны задачи.

9. Экспериментально исследована работа етеклопластиковых сетчатых конструкций с ромбической к треугольной структурами сеток при кратковременной и длительном действии нагрузки.

Сопоставление полученных экспериментальных данных с результатам расчетов, выполненных по разработанной методике, показало их приемлемое соответствие расхождения не превышают 15 % ' .

10. Разработанные стеклопластиковые конструкции сетчатого типа внедрены в проектах сооружения радиотехнического назначения и электротехнического сооружения мачтового типа, а также при разработке опор осветительной сети. В настоящее время на Мере-фянсксм стекольной заводе им. Г.И.Петровского создан производственный участок и осваивается, выпуск стеклопластиковых сетчатых опор.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Олифиренко Ан.М. Конструкция и расчет сетчатых цилиндрических замкнутых оболочек вращения- деп.во ШИИИС, БУ вып.6,1969.

£. Шагин Д.Л., Олифиренко Ал.М., Олифиренко Ан.М., Стародуб Т.К. Проектирование несущих коррозионностойких конструкций на основе стеклопластика // Композиционные полимерные материалы. Переработка и применение в народном хозяйстве: Тез. докл.научн.-технич.конф. - Ижевск, 1990. -C.57-5B.

3.-Селиванов С.Е., Олифиренко дн.Ы. Ьлияние фосфатных соединений на воспламеняемость и физико-механические свойства стеклопластика // Композиционные"полимерные материалы. Переработка и применение в народном хозяйстве: Тез.докл.научн.-технич. конф. - Ижевск, 1990. -с.32-33.

4. Бондаренко Ю.Ь., Олифиренко лн.М., Олифиренко A.M. Технологические аспекты повышения сдвиговой прочности элементов стеклопластиковых конструкций.// Исследование работы и применение в строительстве эффективных элементов конструкций: Тез. докл.научн.-технич.конф. - Ровно, 1990. -с.130-131.

5. Бондаренко Ю.Ь., Олифиренко Ан.М. Эффективные конструк-

цик спор решетчатого типа // Исследование работы и применение в строительстве эффективных элементов конструкций: Тез.докл. научн.-технич.конф. - Ровно, 1990. -с.128-129.

6. Олифиренко Ан.М., Олифиренко A.M. Огеклопластиксвые конструкции сетчатого типа // Труды УЫ конференции молодых ученых института механики АН Армении: Тез.докл.научн.-технич.конф. -Ереван, 199I. -с.27.

7. Олифиренко Ан.М., Олифиренко A.M., Упкварок З.Д. Технология формования конструкций с применением сетчатых стеклопласти-коеых наборов // Технологические проблемы прочности несущих конструкций: Труды Д всесоюзной научн.-технич.конф. - Запорожье,

199I. - том 2, 4.2, с.6.

8. Олифиренко Ан.М., Олифиренко A.M., Ушкварок Э.Л. Исследование сетчатых конструкций на основе полимерных композиционных материалов на моделях // Экспериментальные исследования инаенерных сооружений: Труды УД Всесоюзной научн.-технич.конф. - Сумы, 199I. -с.270-272.

9. Селиванов С.Е., Олифиренко Ан.М. Возмолности создания стеклопластиков с заданным сочетанием свойств для конкретного назначения // Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве: Тез.докл.научн.-технич. кокф. - Харьков, 199I. -с.52-5

10. Киуила И.Г., Берестецкий Л.Л., Олифиренко Ан.М. Стеклопластиковые опорные конструкции электротехнического назначе ния // Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве: Тез.докл.научн.-технич.конф. - )1арьков, 1991. -с.90-92.

Ответственный за выпуск Стороженко Л.И. подписано к печати 17.12.91 г. заказ № тираж = 130.

отпечатано в институте ХШШД пл. Дзержинского, 8