Напорное остекление выглядят легко и изящно, но это не мешает ему быть прочной и надежной конструкцией, которая служит десятки лет, выдерживает статические и динамические нагрузки, а по долговечности не уступает бетонной чаше. При правильном проектировании и соблюдении правил эксплуатации прозрачные элементы служат столько же, сколько основной конструктив бассейна.
Прочность стеклянных бассейнов обусловлена тремя факторами:
1. Толщина акриловой панели
Напорное остекление бассейна эксплуатируется в сложных условиях: на поверхность давит большой объем воды и воздействуют нагрузки, связанные с пребыванием, плаванием, активностью людей в бассейне. Чтобы акрил выдерживал расчетные нагрузки, выполняются специальные инженерные расчеты. При проектировании учитываются нормы российских стандартов ГОСТ 19261-98, ГОСТ 21672-99, ГОСТ 23645-79, ГОСТ Р 58458-2020, СП 31-113-2004, а также Стандартов Американского общества инженеров механиков ASME-PVHO-1 и ASME-PVHO-2. Профессиональный расчет толщины акриловой панели обеспечивает высокую прочность эксплуатации стеклянного бассейна.
2. Свойства материала
Акрил (оргстекло) – ударопрочный материал, не склонный к хрупкому разрушению. Он не разбивается на осколки, обладает стойкостью к динамическим нагрузкам. Прочность акрила заложена в его структуре. Для изготовления подводных окон и трехопорного остекления бассейнов используется литой акрил, полученный методом литья в формы жидкого мономера метилметакрилата. По действием инициаторов происходит полимеризация полиметилметакрилата (ПММА), он приобретает твердую структуру с длинными и прочными молекулярными цепочками. Молекулярные связи в такой структуре трудно нарушить, этим обусловлена эластичность и прочность материала к ударам. Выбирая акрил для изготовления напорного остекления, мы отдаем предпочтения лучшим всемирно известным маркам, таким как Plexiglas, которые в максимальной мере проявляют свою устойчивость к механическим нагрузкам.
3. Способ монтажа
Надежность напорного остекления также определяется способом монтажа герметизационного узла по периметру панели. В местах стыка акриловой панели и бетонного проема монтируется специальная система уплотнителей, прокладок, дистанцеров, герметиков, гидроизоляции. Герметизационный узел обеспечивает полную герметичность примыкания панели к бетонной чаше и компенсацию температурных расширений панели в процессе эксплуатации. Мы используем уникальную конструктивную схему герметизационного узла, разработанную на основе многолетнего практического опыта, поэтому можем с уверенностью гарантировать прочность и надежность напорного остекления в местах примыкания периметра акриловой панели к бетонной чаше.
Этапы расчетной модели конструктора при выборе толщины акриловой панели
Расчет производится в несколько этапов. Сначала инженер определяет толщину панели по таблице, основанной на опыте ранее реализованных проектов. Это предварительный расчет, который требует уточнения. Для этого на следующем этапе выполняются расчеты с помощью автоматизированных средств проектирования – программ Solidworks или Ansys:
- расчет на статические и динамические нагрузки в процессе эксплуатации;
- расчет на устойчивость конструкции к землетрясению в соответствии с сейсмической активностью района монтажа.
Программы показывают распределение нагрузок по всей поверхности акриловой панели с заданными параметрами. Если в определенных зонах выявлены критические напряжения и деформации, то толщина остекления корректируется. Также корректировке подлежит способ монтажа и крепления панели.
Для примера рассмотрим расчет трехопорного остекления бассейна. На рисунках показаны эпюры напряжения, деформации и запаса прочности при воздействии эксплуатационных нагрузок.
Далее приведем пример расчета круглого иллюминатора на сейсмостойкость. На рисунках показаны эпюры напряжения и деформации для двух случаев: при вибрации и при одиночном толчке от землетрясения. В расчет включается построение графика резонанса панели с частотой колебаний землетрясения и графика напряжений от одиночного толчка.
Принцип расчета акрилового остекления бассейна на прочность
Основной параметр напорного остекления, от которого зависит прочность конструкции – это толщина акриловой панели. Конструктор рассчитывает толщину по специальной методике, которая учитывает:
- Условия эксплуатации и посещаемость бассейна – домашний, общественный, плавательный, для прыжков в воду, для испытаний, для синхронного плавания и т. д. Общественные бассейны с большой посещаемостью, плавательные бассейны для соревнований, технические бассейны для гидроиспытаний – все эти объекты эксплуатируются в более сложных условиях, это учитывается при проектировании.
- Вид остекления – трехопорное, иллюминатор, прозрачное дно. При расчете толщины остекления играет роль количество опорных поверхностей и место расположения акриловой панели. Самой высокой нагрузке подвергается прозрачное дно бассейна, в таком случае на панель давит весь объем воды и вес посетителей, поэтому закладывается увеличенная толщина.
- Климатические особенности и сейсмичность региона. Дополнительная толщина требуется в случае, если бассейн эксплуатируется в сейсмически активном регионе. Также принимается во внимание функционирование бассейна зимой в холодном климате, когда остекление должно обладать повышенной морозоустойчивостью.
- Высота уровня воды. Чем больше расстояние от нижней точки панели до зеркала воды, тем толще должна быть панель. Уровень воды включается в формулу расчета параметров остекления бассейна.
- Конструктивные особенности. Учитывается форма остекления – плоское или формованное; наличие химической склейки – монолитная панель или с клеевыми соединениями; наличие перелива через прозрачную стенку бассейна. Также расчет определяется габаритами панели – высотой и длиной.
- Марка акрила. При проектировании стеклянного бассейна учитываются особенности материалов от разных производителей.
При расчетах учитываются все потенциальные нагрузки, которым может подвергаться акриловая панель в процессе эксплуатации. Сложный многоэтапный расчет, учитывающий массу исходных параметров, позволяет точно определить толщину подводных окон и спроектировать герметизационный узел, чтобы остекление было прочным и надежным. При этом исключается риск неоправданного удорожания проекта из-за слишком большой толщины акриловой панели, так как расчеты технически обоснованы, выполнены с помощью автоматизированных программных средств и утверждены опытными инженерами.