Upload
lucian-stefan
View
109
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Calculul elementelor compozite pt contructii
PANOU CU MIEZ DIN
POLISTIREN EXPANDAT
PANOU CU MIEZ DIN SPUMA
POLIURETANICA RIGIDA
PANOU CU MIEZ DIN SPUMA
POLIURETANICA RIGIDA SI
FETE DIN PLACAJ
300
g
900
g
850g
70
425 30
32
28
g
15180900
38
Elemente profilate
folosite ca:
-acoperiri de atic,
pasarele si coame
-acoperiri cu tabla
pentru colturi exterioare
sau
interioare
-rame pentru usi,
ferestre sau luminatoare
-profile de rigidizare a
marginilor
-table pentru streasina
picuratoare
-socluri sau conectari
din tabla
-profile distantiere
pentru constructii de
sustinere
profile Z
Avantaje
-imbinare fixa cu banda
izolatoare din fabrica
-mare permeabilitate la aer
- pierderi de caldura mici
- imbinari camuflate,
suprafete uniforme
- greutate proprie mica
- instalare usoara si rapida
- excelenta izolatie termica
- economie de energie
-deschideri largi, costuri de
structura mici
- protectie excelenta la
coroziune
- durata de viata mare
- varietate mare de culori
Avantaje:
- design placut - forma
caracteristica, aspect placut
- excelenta izolatie termica -
economie de energie
-imbinare fixa cu banda
izolatoare din fabrica -
impermeabil la aer, pierderi mici
de caldura
- imbinare ascunsa - suprafata
uniforma
- greutate proprie mica -
instalare usoara
- instalare rapida
-deschideri largi - costuri reduse
de structura
- protectie excelenta la coroziune
- durata de viata mare
- varietate mare de culori
AVANTAJE:
Rezistenta buna
Greutate redusa
Rezistenta la coroziune
Durabilitate ridicata
Dimensiuni diverse
Izolare fonica buna
Izolare termica foarte buna
Productivitate ridicata (produse industriale de serie)
Rezistenta ridicata la foc
Pret redus
Functiunile partilor componente ale elementelor sandvis
Straturile componente ale produselor sandvis conlucreaza prin adeziune directa sau prin intermediul unui strat adeziv care asigura continuitatea structurala pe sectiunea transversala a panourilor. În cazul utilizarii materialelor pe baza de polimeri se pot alcatui solutii care nu necesita strat de adeziv suplimentar, aderenta realizându-se direct la contactul dintre componente.
- straturile exterioare (feţe)- stratului intermediar (miez)- interfaţa dintre straturi
Functiunile straturilor exterioare Functiunea principala a straturilor exterioare este aceea de a
asigura portanta de ansamblu preluând tensiunile normale si tangentiale provenite din încarcarile uzuale.
Fetele asigura contributia majora la rigiditatea, stabilitatea si configuratia geometrica a elementelor în exploatare.
Prin intermediul acestor straturi se transmit sarcinile locale si reactiunile concentrate la miezurile mai putin rigide.
Straturile exterioare îndeplinesc si alte cerinte fizico-mecanice legate de robustetea la manipulare si montaj precum si durabilitatea în conditii diverse de exploatare.
Pe lânga functiunile structurale fetele îndeplinesc si alte roluri: rezistenta la agresivitatea climatica, propagarea focului, abraziune, eroziune, derapare, degradare chimica si atacul microorganismelor.
Functiunile stratului intermediar Miezul elementelor sandvis separa cele doua fete si le mentine în
pozitie stabila, realizând conlucrarea acestora în vederea asigurarii capacitatii portante necesare.
Stratul intermediar preia eforturile de lunecare si asigura rigiditatea la forfecare corespunzatoare prevenirii unor forme de instabilitate locala. Împiedica separarea straturilor exterioare fata de miez prin rezistenta la tractiune normala pe planul elementului.
Rezista la actiunea fortelor concentrate locale, provenite din sarcini accidentale.
Asigura cerintele de izolare acustica si termica precum si o comportare corespunzatoare la actiunea focului.
Interfaţa dintre straturi Principalele functiuni structurale ale regiunii de interfata
constau în: transferul tensiunilor tangentiale dintre fete si miez, stabilizarea straturilor exterioare subtiri împotriva flambajului local prin îndepartarea în raport cu miezul si preluarea sarcinilor normale pe planul elementului. De cele mai multe ori miezul si fetele produselor sandvis conlucreaza prin efectul adeziunii directe a straturilor. Între straturile rigide se pot prevedea uneori tije de rigidizare sau diafragme care preiau o parte din lunecari modificând si modul de lucru pe portiuni si în ansamblul elementului.
Aderenta între straturile produsului trebuie sa fie durabila, stabila, putin sensibila la flambaj, sa nu-si reduca rezistentele în intervalul temperaturilor de exploatare, sa reziste la agresivitatea factorilor de degradare si sa permita asocierea unor materiale cu caracteristici diferite.
Materiale utilizate la produsele de tip sandvis Materiale pentru feţe: Fetele elementelor sandvis pentru construcţii se caracterizeaza
din punct de vedere geometric prin doua dimensiuni (latime si lungime) mult mai mari în comparatie cu cea de a treia dimensiune (grosimea). Astfel orice material care poate fi pus în opera sub forma de foi este utilizabil la realizarea produselor sandvis.
Materialele care corespund din acest punct de vedere sunt: - lemnul sub forma de placaj; - otelul sub forma de foi, protejate sau nu prin vopsire; - aluminiul sub forma de foi; - azbestul sub forma foi; - materialele plastice nearmate; - compozitele polimerice ca produse tip membrana.
Materiale pentru miezuri
Miezuri continue din spume plastice rigide:
- Spuma fenolica
- Spuma poliuretanica rigida
- PVC-ul expandat Miezuri discontinue:
- Structuri tip fagure
- Structura cu celule hexagonale
- Miezurile discontinue ondulate
IPOTEZE PENTRU EVALUAREA CARACTERISTICILOR
NECESARE IN PROIECTAREA PANOURILOR SANDVIS
MODURI DE CEDARE A
PANOURILOR SANDVIS CAND
CEDAREA ARE LOC PRIN MIEZ
a. b.
c. d.
e.
MODURI DE CEDARE
A PANOURILOR
SANDVIS
Elementele sandvis se clasifica dupa comportarea lor structurala. La produsele stratificate asociate, tip sandvis, se disting patru regimuri de lucru, si anume:
a. Comportare tip grinda compozita
b. Comportare tip grinda sandvis cu straturi exterioare subtiri:
- elementele sandvis sunt cu fete foarte subtiri daca d/t >100;
- elementele sandvis sunt cu fete subtiri daca
100 > d/t >5,77.
c. Comportare tip grinda sandvis cu straturi exterioare groase
- in aceasta categorie sunt cuprinse elementele sandvis ce satisfac relatia: d/t < 5,77.
d. Comportare tip panou sandvis
i
max
i
i,ech AE
EA
where:
- Aech,i = the equivalent area of lamination i;
- Ai = the real cross-sectional area of lamination i;
- Ei = the elasticity modulus of wood material of lamination i ;
- Emax = elasticity modulus of outer laminations.
Metoda ariei echivalente = metoda sectiunii transformate
b
t
t
ch
Se considera ca toate straturile
conlucreaza perfect între ele si
sunt izotrope în planul lor.
A. Rigiditatea grinzii sandvis
2 1
c b E +
4
d t b +
2 1
t b E 2 = I E = D
3
c
23
f
Ef
Ec
în care:
Ef este modulul de elasticitate al straturilor exterioare;
Ec este modulul de elasticitate al miezului;
b, t, d, c - notatii conform figurii
d/2
E 2 1
c b + E
2
d t b + E
6
t b = D c
3
f
2
f
3
z
De regula, structurile sandvis au straturile exterioare subtiri în raport cu miezul
(t«d) iar modulul de elasticitate al miezului este neglijabil în raport cu cel al fetelor
(Ec«Ef). S-a constatat ca aportul primului termen la rigiditatea ansamblului nu
depaseste 1% daca:
(7.3)
iar contributia termenului al treilea este de acelasi ordin de marime când:
(7.4)
În acest fel se poate calcula rigiditatea la încovoiere a grinzii sandvis cu
relatia:
100 > t
d 3
2
100 > c
d
c
t
E
E 6
2
c
f
E 2
d t b = D f
2
E 2 1
c b + E
2
d t b + E
6
t b = D c
3
f
2
f
3
E 2
d t b = D f
2
Distributia tensiunilor normale pe înaltimea sectiunii transversale se poate stabili pe
baza teoriei obisnuite a încovoierii adaptata la natura compozita a sectiunii
transversale:
- tensiunile normale în miez:
(7.
- tensiunile normale în straturile exterioare:
2
c <z <
2
c - z
D
E M = c
c
2
h - >z >
2
c - si
2
h <z <
2
c z
D
E M =
f
f
B. Distributia tensiunilor normale
Valorile maxime ale tensiunilor normale:
2
c
D
E M + = cx a m
c _2
h
D
E M + =
fx a m f _
Raportul dintre valorile maxime ale tensiunilor normale:c
h
E
E =
c
f
x a mc
x a mf
B. Distributia tensiunilor normale
btd
M = conv
C. Distributia tensiunilor tangentiale
Distributia tensiunilor tangentiale pe înaltimea sectiunii transversale
a unei grinzi omogene este data de relatia:
I b
ST =
în care:
T - forta taietoare în sectiunea considerata;
I - momentul de inertie al întregii sectiuni în raport cu axa
neutra;
S - momentul static al partii din sectiune pentru care z>z1;
b - latimea sectiunii
În cazul unei grinzi cu sectiune compusa, de tip sandvis:
E S b D
T =
În relatie D este rigiditatea la încovoiere a sectiunii, iar SE 1este suma:
E z + 2
c
2
c
2
b + E
2
d t b = E S c1f
iar expresia tensiunii tangentiale în miez este:
E z -
4
c
2
1 + E
2
d t
D
T = c1
22
f
Daca se îndeplineste conditia: 100 > c
d
c
t
E
E 4
c
f
se poate accepta ipoteza distributiei uniforme a tensiunii tangentiale pe
grosimea miezului:
E 2
d t
D
T = f
Daca se poate neglija rigiditatea straturilor exterioare în raport cu axa proprie
d b
T =
C. Distributia tensiunilor tangentiale
- în care A bd2/c,
- iar produsul AG = AGc este rigiditatea la forfecare a grinzii sandvis,
- G si Gc au aceeasi semnificatie, modulul de elasticitate la forfecare al miezului.
D. Deplasarile grinzilor sandvis cu straturi exterioare subtiri
G A 4
L P = w 2 max
D 48
L P = w
3
1 max
G A 4
L P +
D 48
L P = w
3
max
Din incovoiere Din forfecare
Sageata in cazul unei
forte concentrate
G A 8
L q +
D 384
L q 5 = w
24
maxSageata in cazul unei
sarcini uniform distribuite
A. Sarcina concentrata P la mijlocul deschiderii
Deplasarea totala maxima la mijlocul deschiderii este:
S D
D - 1
D 4
L P +
D 48
L P = w 1
f
2
Q
3
Deplasarea transversala primara este: S D 48
L P = w 1
3
1
iar cea secundara: S - 1 D 48
L P = w 1
f
3
2
Forta taietoare: S 2
P = Q 21 max
Momentele încovoietoare primare (M1) si secundare (M2) sunt:
S 4
L P = M 31
S - 1 4
L P = M 32
B. Sarcina uniform distribuita
Deplasarea maxima la mijlocul deschiderii este:
S D
D - 1
D 8
L q +
D
L q
384
5= w 4
f
2
Q
24
Deplasarile transversale partiale sunt:
S D
L q
384
5 = w 4
4
1 S - 1
D
L q
384
5 = w 4
f
4
2
Forta taietoare primara maxima: S 2
L q = Q 51 x a m
Momentele încovoietoare primare (M1) si secundare (M2) sunt:
S 8
L q = M 6
2
1 S - 1
8
L q = M 6
2
2
D
D - 1
S D
D - 1
D L 48
D
+ 1 = S
D
D - 1
S D
D - 1
D L
D 12
+ 1 = S
- 1 2
- 1 = S a - L
2 = S
- 1 2
+ 1 = S - 1 = S
- 1 - 1 = S - 1 +
- 1 = S
f
4
f
2
Q2
4
f
1
f
2
Q2
1
226121
5
24
13
2
121
1
sinh
cosh
coshsinh
+
+ / 1 =
+
- 1 - =
1 = a L a =
2
L a =
I / I - 1 I E
G A = a
21
2
11
ff
2
tanhsinhcosh
tanh
coshtanhsinh
tanhcoshsinh
cos
Parametri de calcul
t + t
t d t b +
t + t
t d t b +
12
t b +
12
t b = I
21
1
2
2
21
2
2
12
3
1
3
t + t
d t t b + t + t
12
b E = D
21
221
2
3
1
3f
Ec ≈ 0
2
t +
t + t
t d = 1
21
2
1 2
t -
t + t
t d = 1
21
2
1
2
t -
t + t
t d = 2
21
1
22
t +
t + t
t d = 2
21
1
2
1
f
f 1 D
E M =
2
f
f 2 D
E M =
1
f
f 1 D
E M =
2
f
f 2 D
E M =
Daca elementele au straturi exterioare groase:
Distributia tensiunilor:
2
t
I
M -
t + t
t d
I
M - = 1
f
2
21
21 f 1
2
t
I
M +
2
t -
t + t
t d
I
M - = 1
f
21
21
21 f 1
2
t
I
M -
2
t -
t + t
t d
I
M = 2
f
22
21
11 f 2
2
t
I
M +
2
t +
t + t
t d
I
M = 2
f
22
21
11 f 2
unde I este momentul de inertie global al sectiunii grinzii: t + t 12
b = I 2
3
1
3f