Устойчивость акриловых конструкций в условиях сейсмической нестабильности

При проектировании бассейнов с акриловым напорным остеклением производится расчет сейсмостойкости конструкции с учетом сейсмической активности региона. Если в зоне строительства есть даже минимальный риск подземных толчков, в проект закладываются технические решения, повышающие прочность и надежность бассейна во время землетрясений. Что влияет на сейсмостойкость акрилового остекления:

• Конструктивные особенности объекта — форма, габариты, конфигурация, наличие швов, выступов, острых углов, центр тяжести, распределение веса по площади, толщина акриловых панелей.
• Специальные конструктивные и технологические решения для повышения сейсмостойкости — антисейсмические швы, сейсмоизоляция, оптимизация формы и другие.
• Физико-механические свойства выбранной марки материала: предел текучести, предел прочности на растяжение, предел прочности на сжатие, модуль упругости, коэффициент Пуассона, плотность, модуль сдвига, коэффициент теплового расширения.

Свойства сейсмоустойчивости акрила

При строительстве прозрачных бассейнов, независимо от сейсмической активности региона, рекомендуется использовать акрил и запрещено применять хрупкое и неупругое силикатное стекло, склонное к осколочному разрушению. Рассмотрим меры, которые усиливают сейсмостойкость акриловых конструкций.

Упругость. Акрил обладает повышенными упругими свойствами. Под нагрузкой он способен сжиматься и восстанавливать свою форму — это свойство называется упругой деформацией. Визуально такие изменения незаметны, но упругость позволяет эффективно сопротивляться механическим воздействиям без хрупкого разрушения. По сравнению с силикатным стеклом модуль упругости акрила в 20 раз выше. Во время подземных толчков нагрузка на напорное остекление бассейна компенсируется, конструкция сохраняет свою целостность.

Ударопрочность. Акрил обладает высокой прочностью, устойчивостью к ударам, динамическим и статическим нагрузкам. Материал не склонен к хрупкому разрушению, даже при экстремальных ударных воздействиях может образоваться всего лишь сетка трещин, но не острые осколки. Для обеспечения прочности прозрачного бассейна достаточно провести расчет и подобрать подходящую толщину акриловой панели с учетом нагрузок, которые могут возникнуть при землетрясении.

Относительно небольшой вес. Акрил в несколько раз легче обычного силикатного стекла, за счет чего снижается общий вес напорного остекления. Более легкий конструктив лучше противостоит нагрузкам при сейсмической активности.

Бесшовность конструкций. Слабые места в конструктиве любых объектов с точки зрения сейсмостойкости — непрочные стыки между элементами. Акриловое напорное остекление может быть спроектировано в монолитном формате без таких уязвимых зон. Наличие клеевых соединений не влияет на общую прочность конструкции, так как материал сращивается на молекулярном уровне и по своим свойствам приближается к монолитному.

Кроме свойств материала на прочность и сейсмостойкость бассейна влияют его конструктивные особенности — высота и длина, форма прозрачных элементов, конструкция герметизационного узла, общий вес, толщина панели и другие параметры. Все эти факторы учитываются инженером при проектировании — специалист находит оптимальные решения, которые обеспечивают достаточную сейсмостойкость бассейна в конкретных условиях эксплуатации. Рассмотрим дополнительные мероприятия для повышения сейсмостойкости акриловых конструкций.

Преимущественно симметричные формы. Чтобы конструкция была более устойчива к нагрузкам, необходимо обеспечить равномерное расположение центров масс всех элементов и исключить резкие перепады жесткости узлов. Выступы, острые углы, консольные детали сводятся к минимуму. Оптимальный вариант, когда центр тяжести объекта совпадает с центром приложения активных нагрузок. Если за пределами этой зоны есть массивные выступающие детали, при сейсмической активности может возникнуть опасный крутящий момент, разрушающий объект.

Швы за пределами нагруженных зон. Если в конструктиве не избежать швов, их располагают за пределами наиболее нагруженных точек. При проектировании стыков принимается одно из решений: либо обеспечивается высокая жесткость швов, равная монолиту, либо они делаются подвижными.

Рациональный выбор формы. Самая высокая сейсмическая устойчивость обеспечивается простыми симметричными формами — цилиндр, равносторонний многоугольник, квадрат. Если нужно построить объект сложной конфигурации, лучше разделить его на простые независимые части, которые имеют определенную свободу и могут двигаться относительно друг друга. По сути, эти элементы работают как отдельные объекты, каждый из которых автономно противостоит землетрясению.

Сочетание пространственной жесткости и упругости. При проектировании объекта необходимо обеспечить его жесткость, сравнимую с монолитной конструкцией. Стыки должны быть достаточно жесткими либо, при определенных условиях, гибкими и подвижными. Например, при строительстве цилиндрической акриловой башни конструкция делится на несколько кольцеобразных элементов с подвижным стыком, заполненным упругим герметиком.

Антисейсмические швы. В местах уязвимых стыков выполняются подвижные швы со сдвоенными стенками, между которыми остается просвет. Это пространство компенсирует возможные движения и деформационные процессы, которые происходят при подземных толчках.

Сейсмоизоляция. Упругость конструктива прозрачного бассейна повышается за счет применения материалов и устройств с демпфирующими свойствами. Они поглощают и равномерно распределяют энергию колебаний. Это могут быть “подушки” из полимера или бетона, прокладки, герметики. Чтобы защитить масштабную башенную конструкцию от инерционных процессов, внутри устанавливается маятниковая система.