Новость

Структурные изолированные панели: современное состояние

04.06.2022 <<Назад

Эта статья призвана рассмотреть и осветить последние исследования, проведенные в области конструкционных изолированных панелей (SIP), а также последнюю информацию о текущем эксперименте, проведенном авторами. Авторы пытаются взвесить обе стороны аргумента относительно методов проектирования SIP: доступность и применимость в строительной отрасли, принимая во внимание современные технологии и производство бетона. В статье в первую очередь освещается новый материал, используемый для обшивки и сердцевины SIP. Недавно в качестве материала для компонентов СИП были предложены армированная стекловолокном полимерная плита, магнезиально-цементные плиты, армированные стекловолокном, Е-стекло/полипропилен и полимерная сетка, армированная стекловолокном. Кроме того, исследуются характеристики СИП против ветровой нагрузки. В недавних исследованиях соединениям SIP уделялось очень мало внимания. С экономической точки зрения необходимо инновационно изменить доступный материал для компонентов SIP, чтобы подготовить почву для его массового производства.

Ключевые слова: Структурно-изолированная панель; Композитная структура; FRP

Введение

Модульные и сборные дома становятся все более популярными, так как сегодняшние покупатели предпочитают быстровозводимое строительство традиционному строительству, требующему больших затрат времени, что интересно, т.к. купить сип панели в крыму можно буз проблем. Следовательно, из-за спроса на сборные элементы здания в последние годы возникла потребность в конструкционных теплоизоляционных панелях (SIP). Легкий вес, тепловые характеристики и скорость монтажа — основные преимущества SIP, которые привлекли внимание исследователей. СИП могут обслуживать здание как стены, так и пол. С момента появления конструкции SIP в 1930 году, предложенной Лабораторией лесных товаров в США, возникли вопросы, касающиеся материалов ее компонентов, соединений, соединителей на сдвиг и огнестойкости. Среди перечисленных вопросов в настоящее время внимание исследователей привлекает предложение альтернативного материала. Традиционными материалами, используемыми для обшивки SIP, являются листовой металл, ориентированно-стружечные плиты (OSB), фанера, цементные плиты. Плиты из армированного волокном полимера (FRP) были предложены в качестве обшивки SIP, а также в качестве соединителей при сдвиге между двумя обшивками SIP. Кроме того, недавно были предложены армированные стекловолокном магнезиально-цементные плиты и ламинат E-стекло/полипропилен для замены традиционного материала обшивки SIP. Использование листа из армированного углеродным волокном полимера (CFRP) для усиления обшивки SIP от боковых нагрузок становится популярным. Древесная шерсть и цементная плита используются в качестве обшивки SIP, а пенополистирол (EPS) используется в качестве сердцевины SIP в этом эксперименте. а также в качестве сдвиговых соединителей между двумя обшивками СИП.

В этом эксперименте, исключая уменьшение масштаба образцов, моделируется процесс сборки СИП в заводских условиях. SIP в качестве наружной стены должен обладать достаточной устойчивостью к ветровой нагрузке. Исследовали динамическую реакцию СИП на воздействие ветрового мусора и пришли к выводу, что способность СИП сопротивляться пробиванию определяется прочностью и гибкостью материала обшивки. СИП, изготовленные из сердцевины пенополистирола и металлической обшивки, были экспериментально протестированы против переносимого ветром мусора и теоретически оценены с использованием численных моделей, разработанных с использованием LS-DYNA, передового универсального программного пакета для многофазного моделирования, для моделирования их динамического поведения. Как общий стандарт на строительные материалы, SIP должен быть сертифицирован в отношении огневых испытаний, поскольку это один из важных этапов коммерциализации строительных продуктов. Полномасштабные испытания зданий из SIP на естественный огонь показали, что SIP с использованием OSB и EPS соответствуют критерию эффективности требований, основанным на строительных нормах Великобритании. В общем и целом, в этой статье представлено современное состояние SIP, чтобы подготовить почву для дальнейших исследований по совершенствованию дизайна SIP. С экономической точки зрения, вышеупомянутые предлагаемые конструкции SIP могут не конкурировать с традиционными конструкциями. По-прежнему существует потребность в переделке доступного материала для СИП-компонентов, в частности СИП-обшивки. Кроме того, предлагаемые в будущем конструкции SIP должны быть простыми, чтобы заложить основу для массового производства и коммерциализации.

Современное состояние

SIP-панели – это особый вид сборных сэндвич-панелей. Эти композитные строительные элементы состоят из толстого слоя изоляционного сердечника, который натянут между двумя тонкими слоями конструкционной плиты. Использование SIP восходит к 1930 году, когда Лаборатория лесных товаров в США предложила идею использования панелей с обшивкой под напряжением для строительства. основной. Листовой металл, ориентированно-стружечная плита, фанера и цементная плита обычно используются в качестве материала для обшивки SIP, в то время как пенополистирол, экструдированный полистирол и полиуретан используются в качестве его сердцевины. Использование FRP быстро растет в строительной отрасли, особенно для ремонта и усиления конструкционных бетонных элементов. SIP с использованием пластин FRP в качестве сдвиговых соединителей, был предложен и проанализирован методом конечных элементов. Сдвиговые соединители в конструкции SIP всегда были проблемой, так как сердцевина SIP, изготовленная из мягкого материала, может не противостоять сдвиговым нагрузкам. В этом исследовании использовались три формы дискретных, сегментарных и непрерывных соединителей. Предлагаемые SIP, изготовленные из пенополистирола, соединителей пластин FRP и обычного бетона, были испытаны при четырехточечной изгибающей нагрузке для оценки разрушения при изгибе. Тем не менее, дизайн SIP в этом исследовании может быть не в состоянии конкурировать с обычным SIP в отношении общей стоимости. SIP с использованием пластин FRP в качестве сдвиговых соединителей, был предложен и проанализирован методом конечных элементов.

Пластины FRP недавно были предложены для ограничения верхней и боковой частей SIP в ходе исследования. Метод сухой связи между бетоном и плитами FRP был принят в пользу мокрой связи. Пластины FRP могли действовать как водные преграды, что придавало больший вес предлагаемой конструкции SIP. В целом, испытания на изгиб предлагаемых SIP-панелей в масштабе и в натуральную величину показали их лучшие характеристики по сравнению с традиционными сплошными сэндвич-панелями. Авторы этой обзорной статьи недавно начали исследование SIP, чтобы изменить обычный материал его оболочки в целях усиления. Использование листов из армированного углеродным волокном полимера (CFRP) в один, два и три слоя на границе обшивки и сердцевины с мокрым соединением находится в стадии экспериментальной оценки устойчивости SIP под действием боковой нагрузки для увеличения его боковое сопротивление. Обшивка сделана из древесной шерсти и цементной плиты, а сердцевина в этом эксперименте сделана из пенополистирола. Обшивки, усиленные углепластиком, затягиваются сердцевиной путем нанесения эпоксидной смолы и помещения собранных SIP-панелей под равномерное вертикальное сжатие с использованием бетонных блоков. Основной целью эксперимента является усиление SIP-панелей с точки зрения их применения в качестве несущей стены. В этом исследовании особое внимание уделяется боковым нагрузкам, создаваемым ветром, в высотном здании, где SIP используются в качестве внешних стен.

Динамический отклик СИП из пенополистирола и OSB на воздействие ветрового мусора оценивался с точки зрения сопротивления пробиванию. Длина проникновения была ключевым фактором в этом исследовании. Он пришел к выводу, что способность SIP сопротивляться проникновению определяется прочностью и гибкостью материала оболочки. SIP, изготовленные из сердцевины пенополистирола и металлической обшивки, были экспериментально испытаны против переносимого ветром мусора и теоретически оценены с использованием численных моделей, разработанных с использованием LS-DYNA, передового программного пакета многофазного моделирования общего назначения, для моделирования их динамического поведения. Помимо материала FRP, исследователи предложили использовать плиты из магнезиального цемента, армированного стекловолокном, для обшивки SIP. Прочность, деформируемость, режим разрушения, Экспериментально оценены ударопрочность и градиент температуры полноразмерных СИП-панелей с использованием этого материала. Результаты конечно-элементного моделирования хорошо согласуются с результатами исследований. Исследование пришло к выводу, что предлагаемые SIP преодолевают недостатки традиционных SIP.

В 2013 году для SIP-обшивки был предложен ламинат E-стекло/полипропилен, чтобы преодолеть недостаток низкой ударопрочности традиционной SIP-обшивки из OSB. В этом исследовании особое внимание уделялось сохранению всех энергосберегающих преимуществ традиционных SIP. Что касается проектирования конструкции для сейсмической нагрузки, влияние циклической нагрузки на поведение композита SIP, изготовленного из пенополистирола и сетки из армированного стекловолокном полимера (GFRP) в качестве соединителя сдвига, было оценено на испытательной установке.

Образцы аналогичной конфигурации испытывали при циклическом и монотонном нагружении. Результаты показали более низкую производительность SIP при циклической нагрузке, чем при монотонной нагрузке. Это произошло из-за кумулятивной усталостной нагрузки, которая повредила нити из стеклопластика и разорвала границу между бетоном и изоляцией. Кроме того, было теоретически доказано, что динамическое моделирование конструкционных железобетонных теплоизоляционных панелей с использованием моделирования конечных элементов подходит для проектирования энергоэффективного здания в сейсмической зоне в ходе комплексного исследования. Кроме того, это исследование пришло к выводу, что SIP с использованием пенополистирола в качестве изоляционного материала сердцевины превосходит другие стеновые системы в отношении звукоизоляции, а также изоляции тепла и охлаждения.

Прежде всего, огнестойкость SIP всегда вызывала озабоченность у исследователей. Полномасштабное испытание на естественный огонь, редко встречающееся среди экспериментальных из-за его высокой стоимости, недавно было проведено на четырех двухэтажных домах из СИП. СИП из OSB и пенополистирола (EPS ) использовались для двух зданий, а OSB и полиуретан (PUR) использовались для двух других. Испытание на огнестойкость проводилось с использованием шпаргалки из древесины хвойных пород продолжительностью 30 и 60 мин. Был сделан вывод, что предлагаемые SIP соответствуют требованиям, изложенным в документе B, на основании строительных норм Великобритании. Несмотря на значительный прогиб пола, превышающий пролет/20, обрушения полов не наблюдалось. Кроме того, в этом испытании не было обрушения или значительного прогиба стены.

Вывод

В этой статье представлено современное состояние SIP, чтобы подготовить почву для дальнейших исследований по улучшению дизайна SIP. Он прошел несколько путей для улучшения нашего понимания дизайна SIP. Обзор показал, что среди актуальных вопросов по проектированию СИП необходимо использование нового и доступного материала для обшивки СИП. В последние годы не уделяется внимания вопросу соединения SIP между собой и с другими элементами здания. Этот вопрос необходимо исследовать в дальнейших исследованиях, так как неправильная установка SIP-соединений снижает изоляцию всего здания. С экономической точки зрения, недавно предложенные конструкции SIP могут не конкурировать с традиционными стеновыми и напольными конструкциями. По-прежнему существует необходимость переделки доступного материала в конструкции SIP. Более того, предлагаемые конструкции СИП сложны и не подходят для серийного производства. Дальнейшие исследования должны предложить простую конструкцию SIP для облегчения массового производства и достижения целей коммерциализации.

<<Назад