Наиболее эффективны несущие конструкции из пластмасс — оболочки покрытия. Объясняется это следующими факторами.
Допускаемые деформации и перемещения в оболочках сравнительно велики (по отношению, например, к плоским балочным конструкциям), благодаря чему в них значительно компенсируется пониженная жесткость пластмасс. Так как оболочки работают главным образом на продольные усилия, в них максимально используются высокие прочностные свойства конструкционных пластмасс. Пластмассы дают возможность в одной конструкции совместить несущие и ограждающие функции.
Оболочкам из пластмасс можно придавать любую пространственную форму, что не вызывает практических затруднений, благодаря легкости формования. Элементы оболочек могут быть изготовлены серийно на заводах, что отвечает требованиям индустриализации.
По геометрическому признаку оболочки можно разделить на следующие основные группы: оболочки на плоской основе; оболочки одинарной кривизны; оболочки двоякой кривизны; двухпоясные оболочки.
Материалом для оболочек служат стеклопластики и трехслойные панели. Используя светопроницаемые и глухие элементы, оболочки выполняют светопроницаемыми, несветонепроницаемыми или комбинированными. Сборные элементы имеют плоскую или изогнутую в соответствии с кривизной оболочки форму самого различного очертания.
Распространенные конструктивные решения оболочек из пластмасс и их основные показатели приведены в табл. 17.
Своды выполняются из арочных лоткообразных элементов на весь пролет или часть пролета со стыковыми соединениями по длине свода и могут иметь сферическое или ломаное очертание (схемы 6, 7, 8).
Арочным лоткообразным элементам придают разную форму поперечного сечения. Подлине свода конструктивная высота лотка может меняться по соображениям обеспечения устойчивости лотка от максимальной hmax=(1/40...1/60)l в опорном сечении до hmin=(1/100...1/120)l в верхней точке свода. Основная область применения однослойных сводов из полиэфирного стеклопластика — теплицы (рис. 151). Своды из трехслойных элементов применяются в общественных и спортивных зданиях.
Купольные покрытия
Купольные покрытия проектируются сферическими или коническими из гладких (схемы 9, 10, 11 табл. 17) и лоткообразных элементов (схемы 12, 13 табл. 17), которые могут быть светопроницаемыми из однослойного стеклопластика и глухими из трехслойных панелей.
Отдельные элементы сводов и куполов соединяются между собой фланцевыми соединениями разнообразной формы на болтах (рис. 152), которые препятствуют взаимному сдвигу элементов.
Купольные покрытия из жестких пенопластов
Купольные покрытия из жестких пенопластов (схемы 14, 15 табл. 17) могут быть двух видов: из гибких брусков, укладываемых по спирали кольцами на сварке; выполняемые при помощи формовочной машины, перемещающейся по спирали соответствующей очертанию купола. При этом исходное жидкое сырье быстро твердеет (в течение нескольких секунд). Для изготовления таких куполов используется пенополистирол. Проемы в покрытиях проделываются после их изготовления.
Геодезические купола
Для укрытия радиолокаторов и радиотелескопов применяются геодезические купола (схема 16 табл. 17), представляющие собой вписанные в сферу многогранники. При больших диаметрах купол подкрепляется стальными или алюминиевыми ребрами, при малых диаметрах выполняется только из пластмассовых одно- или трехслойных элементов (рис. 153). Конструктивные решения двух типов узлов геодезических куполов показаны на рис. 154.
Гиперболические оболочки
Благодаря легкости формования обширные возможности применения конструкционных пластмасс заключены в гиперболических оболочках с краями, параллельными прямолинейным (схемы 17) и криволинейным (схемы 18) образующим. И3 простейших гиперболических секций могут создаваться различные пространственные покрытия, например, такие как воронкообразные и зонтичные (схемы 19 и 20 табл. 17, рис. 155).
Пространственные плиты
Конструкции типа пространственной плиты (схема 21 табл. 17 и рис. 156, а) собираются из стеклопластиковых призматических, конических и гиперболических пирамид. Нижний пояс образуется из конических оснований пирамид, а верхний — из металлических профилей, соединяющих вершины пирамид. Пояса рассчитываются на нормальные усилия от изгиба плиты, а стенки пирамид на силы сдвига между поясами.
Двухпоясные конструкции
Двухпоясным конструкциям можно придать цилиндрическое очертание (схема 22 табл. 17 и рис. 156, б), что позволяет перекрывать большие пролеты.