ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Расчет профилированных листов и панелей

Постоянные нагрузки от кровли для определения несущей способности профилированных листов для примера расчета примем по табл. 4.1. Горизонтальные нагрузки, действующие в плоскости настила от крановых, сейсмических воздействий, принимаются при расчете диафрагм (диска) из профилированного настила согласно соответственно нормативным указаниям. Ветровые нагрузки для расчета стеновых панелей и соответствующие коэффициенты надежности берутся по соответствующим нормативным документам.

Таблица 4.1 – Нагрузки от кровли

Таблица 4.2 – Предельная равномерно-распределенная нагрузка для различных марок и расчетных схем профилированных листов

Условные обозначения: у – по условиям устойчивости стенки гофра наопоре; д – по условиям деформативности; * – профили по ГОСТ 24045; прочерк означает, что данный настил при указанной расчетной схеме не применяется.

При расчете трехслойных панелей необходимо учитывать воздействия от перепада температуры наружного воздуха.

В покрытиях прогонной компоновки при шаге прогонов 3 м профилированные листы или бескаркасные панели на их основе работают по двух-, трех- и четырехпролетной неразрезной схеме. В типовых беспрогонных конструкциях покрытия при шаге ферм 4 м рекомендуется применять неразрезную трехпролетную схему работы. В зонах действия снеговых мешков шаг прогонов устанавливается 1,5 м. При шаге несущих конструкций покрытия 6 м можно использовать беспрогонное решение с настилом или панелями из профилированных листов с высотой гофра 114 мм. В структурных конструкциях профилированный настил рекомендуется раскладывать по четырехпролетной схеме.

Для покрытий в зданиях без перепадов высот, а также без повышенных участков, включая светоаэрационные фонари, выбор профелеразмера стальных листов может производиться по табл. 4.2.

Тип стальных профилированных листов и их размеры для пониженных участков покрытий с перепадами высот, вызывающих образование снеговых мешков, и настилов с расчетными схемами работы, отличающимися от указанных в табл. 4.2, выбирают в каждом конкретном случае отдельно, с проверкой прочности, деформативности и местной устойчивости сжатых полок и стенок гофров профилированного листа.

Для покрытий с нагрузками, вызывающими необходимость повышения несущей способности настила по условиям местной устойчивости стенок гофров на опорах, рекомендуется проводить усиление надопорных участков настила с помощью вкладышей из отрезков профилей такой же марки, как и усиливаемый профиль, длиной по 300 мм в обе стороны от опоры. Если схема работы профилированного настила и вид нагрузки соответствуют указанным в табл. 4.2, то проверку прочности, деформативности и местной устойчивости сжатых участков гофра можно не производить.

Расчет профилированных листов на прочность при поперечном изгибе на нагрузки от снеговых мешков на пониженных участках покрытия или в местах перепада высот выполняется по формуле

(4.1)

где М − момент, определяемый при заданной расчетной схеме листов для полосы шириной 1 м;

W_{x min} − минимальный расчетный момент сопротивления рассматриваемого сечения настила. Принимается по табл. 59 СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования»;

R_y – расчетное сопротивление изгибу материала листов.

Таблица 4.3 – Значения коэффициентов k _o и А

«*» − профили по ГОСТ 24045

Значения касательных напряжений в сечениях изгибаемого настила должны удо­влетворять условию

(4.2)

где Q_r – сила на одну стенку гофра; h_г и t – высота гофра и толщина стенки листа настила; R_S − расчетное сопротивление сдвигу материала настила.

Прогиб настила проверяется по формуле

(4.3)

где f_p − прогиб настила, см, от нормативной равномерно распределенной нагрузки, определяемый для полосы шириной 1 м как для балки с соответствующей расчетной схемой; а – корректирующая добавка к прогибу; а = 0,2 см – для неразрезных схем, а = 0 – для однопролетных схем.

Местная устойчивость гладких стенок гофров листов на опорах проверяется по формуле

(4.4)

где σ − нормальные напряжения от изгиба: σ = M/W_{x min}; σ _loc − местные напряжения в стенке гофра: σ _loc = V_r / tl_ef; V_r − опорная реакция на одну стенку гофра; l_ef = b+ 2r ≤ 1,5 h_Г; b − ширина полки прогона или другого несущего элемента, на который опирается лист; r − радиус кривизны сопряжения стенок гофра с полкой листа (для профилей высотой до 60 мм r = 3 мм, при большой высоте r = 5 мм); σ _сr − критические нормальные напряжения в стенке гофра: σ _сr =к_ок₁ (1000 t / h₀)²; h_o = h _г − 2 (r + t); к_с − коэффициент (принимается по табл. 4.3); к₁ = 0,9 – 0,2 (1 – 2,45 l_еf / h _г) l_ef / h_r (если l_еf / h _г ≥ 0,9 или σ _loc /σ ≤ 0,4, коэффициент к₁ = 1,0); σ _loc,сr – критические местные напряжения: A − принимается по табл. 5.5; γ_c = 0,9 при опирании листов на полку одиночного швеллера, в остальных случаях γ_с = 1; к − коэффициент, определяемый в зависимости от ширины полки прогона или другого несущего элемента:

При усилении надопорных сечений листов с помощью вкладышей, местные критические напряжения определяются по формуле

к₂ − коэффициент повышения критических напряжений, принимаемый в зависимости от h_г/t:

Таблица 4.4 – Значения коэффициента к₂

При проверке местной устойчивости усиленных стенок гофров влиянием вкладышей на величины напряжений σ, σ _loc и σ _{с г}пренебрегают, а σ _{loc, cr}заменяют на σ _{loc, cr1}.

Местная устойчивость стенок гофров ступенчатого поперечного сечения (профили с h _r ≥ 75 мм) проверяется по соответствующим рекомендациям норм. Профилированные листы стенового ограждения рассчитываются на действие ветровой нагрузки и температурные воздействия.

Выбор марки унифицированных безреберных двухслойных монопанелей для кровель производится по каталогам заводов-изготовителей, в которых указываются предельные равномерно распределенные нагрузки на панель и рекомендуемый шаг про­гонов или других несущих конструкций.

Несущая способность трехслойных бескаркасных и каркасных панелей покрытия и стенового ограждения типа «сандвич» с вспененным и плитным утеплителями также определяется по данным заводов-изготовителей. В настоящее время разработаны методики расчета таких панелей. В двухслойных каркасных панелях покрытий с плитным утеплителем профилированные листы работают аналогично настилу в покрытиях с прогонами.

В соединениях листов с прогонами или другими несущими конструкциями винты, дюбели или заклепки работают на срез или отрыв. Распределение срезающей или отрывающей силы между метизами крепления или сварными точками принимается равномерным.

Прочность метизов крепления настила на срез проверяется поформуле

(4.5)

где N − расчетное срезающее усилие; n − количество метизов в соединении; N₁ – допускаемое срезающее усилие на один винт, дюбель, заклепку в соединении (принимается по табл. 4.5).

Прочность сварных точечных соединений настила на срез проверяется исходя из условия

(4.6)

где d − диаметр верхней части электрозаклепки или сварной точки.

Таблица 4.5 – Допустимое срезающее усилие

Правила проектирования

При выборе конструктивного решения ограждения учитываются следующие требования: общестроительные (принцип конструирования, долговечность, санитарно-гигиенические, архитектурно-эстетические); обеспечение несущей способности и жест­кости; температурно-влажностные и акустические; противопожарные; экономические.

Теплоизоляционная способность ограждения, используемые материалы, последовательность слоев должны быть выбраны так, чтобы ограждения могли высыхать и не подвергаться увлажнению из-за конденсации водяного пара, что ухудшает тепло­технические свойства утеплителя, приводит к интенсивной коррозии стального настила.

Дополнительной рекомендацией в случае эксплуатации в агрессивной среде является использование средств защиты конструкций еще на стадии проектирования. Сюда относят применение ограждений из алюминиевых сплавов, дополнительные лако­красочные покрытия, применение плоских листов, вместо гофрированных листов, отказ от сварки в соединениях.

Требования противопожарной защиты предусматривают использование трудносгораемых или несгораемых утеплителей (например, фенольных пенопластов, минеральной ваты, стекловолокна, пеностекла и т. п.), замену рубероидного гидроизоляционного ковра на несгораемую полимерную пленку типа армогидробутил
АК-7.

При проектировании типа соединения профилированных листов с несущими конструкциями следует учитывать малую массу кровли, которая в некоторых случаях может не уравновешивать нагрузку от ветрового отсоса. В этом случае крепежные метизы или электрозаклепки необходимо рассчитывать на отрыв.