Рекомендации по применению несущих профнастилов в соответствии с Еврокодом 3 и национальными приложениями

Публикация 6_v6.docx 1 Printed 03/04/16

Беляев Н.А.

Рекомендации по применению несущих профнастилов

в соответствии с Еврокодом 3и национальными приложениями Украины

2015


Рекомендации по применению несущих профнастилов в соответствии с Еврокодом 3 и национальными приложениями Украины

Н.А. Беляев, магистр технических наук

Данная публикация не может переиздаваться, сберегаться или передаваться в любой форме и любыми средствами без предварительного письменного разрешения автора.

Запросы на переиздание на условиях, не соответствующих этим требованиям, следует высылать автору – Беляеву Н.А., по адресу [email protected].

Не смотря на то, что были приняты меры для обеспечения корректности данной публикации в пределах известных фактов или принятых на момент публикации практик, авторы и редакторы не несут ответственности за какие-либо ошибки или неверные толкования этой информации, и за любые потери связанные с ее использованием.


ПРЕДИСЛОВИЕ Общей тенденцией во всех отраслях деятельности всегда было стремление получить максимальный эффект при минимальных затратах. Для строительных конструкций это потребовало оптимизации по двум основным критериям – сроки и стоимость. Основу стоимости формируют затраты на работы и затраты на материалы, основу сроков – технология строительных работ. Для снижения затрат по трем указанным параметрам необходимы такие строительные конструкции, которые:

- уменьшат объемы строительно-монтажных работ без значительного повышения требований к квалификации персонала;

- максимально снизят материалоемкость строительства.

С точки зрения материалов и изделий для уменьшения трудоемкости работ следует повышать степень заводской готовности продукции, используемой в строительстве. Оптимальной ресурсоемкости необходимо добиваться корректным выбором материалов, их форм и конструктивов.

Хороший пример оптимизации изделий в строительстве – это несущие профнастилы. Элементы толщиной до 1,5мм обеспечивают высокую несущую способность, изготавливаются на поточных производственных линиях в заводских условиях.

Хотя несущие профнастилы и кажутся достаточно изученным вопросом, большинство существующих пособий не отражает в подробностях методику их расчета. Более подробная методика Еврокода 3, изложенная в данной публикации, даст возможность инженерам ознакомится с точным расчетом настилов, применимым в Украине. С учетом национальных приложений к Еврокодам данная методика применяется также в странах ближнего зарубежья (Беларусь, Казахстан), странах Прибалтики и Западной Европы, что позволит отечественным компаниям сделать шаг к продвижению на внешние рынки своей продукции и услуг по проектированию.

Основная целевая аудитория данной публикации – это инженеры-строители. В публикации также присутствует раздел, посвященный особым случаям и интересным решениями из практики применения несущих настилов (Раздел 2.2). Он будет одинаково полезен менеджменту организаций, производящих и поставляющих несущие профнастилы, в качестве набора наглядных примеров для дальнейшего усовершенствования и развития продуктов.

Подготовка данной публикации проводилась совместно с компаниями ООО «Прушиньски», ООО «Торгово-промышленная компания» (ТПК), ООО «БФ Завод», ООО «Руукки Украина», ООО «Раута Групп».

Автор публикации выражает особую признательность экспертам и рецензентам, которые помогли в ее подготовке:

В.В. Пархоменко, главный инженер ООО «Прушиньски»

В. Г. Ширшов, начальник отдела инженерно-технической поддержки, ООО «Торгово-промышленная компания» (ТПК)

В.А. Семко, кандидат технических наук, доцент, докторант кафедры конструкций из металла, дерева и пластмасс Полтавского национального технического университета им. Юрия Кондратюка

С.И. Билык, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой металлических и деревянных конструкций Киевского национального университета строительства и архитектуры

А.С. Билык, кандидат технических наук, доцент кафедры металлических и деревянных конструкций Киевского национального университета строительства и архитектуры


СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ

1 ВВЕДЕНИЕ 7

1.1 Цели и область применения 7

1.2 Преимущества применения несущих профнастилов 8

1.3 Структура 8

1.4 Термины и определения 9

1.5 Обозначения 10

2 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ 12

2.1 Конструктивные особенности 12 2.1.1 Варианты применения несущих профнастилов 12 2.1.2 Раскладка и последовательность монтажа 14 2.1.3 Опирания и принципиальные решения 18

2.2 Особые случаи и интересные решения 24

3 РАСЧЕТ ПРОФИЛИРОВАННЫХ НАСТИЛОВ В СООТВЕТСТВИИ С ЕВРОКОДОМ 3 30

3.1 Материалы и компоненты 30 3.1.1 Сталь и ее свойства 31 3.1.2 Типы и цветовые решения покрытий 33 3.1.3 Крепежные элементы 41

3.2 Определение внутренних усилий 48 3.2.1 Расчетные ситуации, предельные состояния и комбинации нагрузок 48 3.2.2 Распространенные расчетные схемы профнастилов 53 3.2.3 Проектный срок эксплуатации и класс ответственности 55 3.2.4 Нагрузки и воздействия 59

3.2.4.1 Вес конструкций и грунтов 59 3.2.4.2 Полезные нагрузки 60 3.2.4.3 Снеговые нагрузки 62 3.2.4.4 Ветровые нагрузки 67 3.2.4.5 Нагрузки на конструкции на этапе возведения 79

3.3 Определение геометрических характеристик сечения 82 3.3.1 Концепция эффективного сечения 82 3.3.2 Допустимые геометрические пропорции профилей 84 3.3.3 Влияние мест изгиба на геометрические характеристики 85 3.3.4 Учет местной потери устойчивости в сжатых полках профиля 87 3.3.5 Учет потери устойчивости формы сечения в полках 88


3.3.6 Учет местной потери устойчивости в стенках с элементами жесткости в количестве не более двух 90 3.3.7 Учет потери устойчивости формы сечения в стенках с не более чем двумя элементами жесткости 92

3.4 Оценка эффекта диафрагмы 94 3.4.1 Оценка раскрепления сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых симметричных двутавров 99 3.4.2 Оценка раскрепления элементов ферм и изогнутых несимметричных двутавров 110

3.5 Расчет предельных состояний по несущей способности 111 3.5.1 Несущая способность на изгиб 111 3.5.2 Несущая способность на срез 112 3.5.3 Несущая способность на действие локальных нагрузок 114 3.5.4 Совместное действие поперечного и осевого усилия с изгибающим моментом 117 3.5.5 Совместное действие изгибающего момента и локальной нагрузки (опорной реакции) 117

3.6 Расчет предельных состояний по эксплуатационной пригодности 118 3.6.1 Определение прогибов 118 3.6.2 Предельные прогибы 119

4 ЧИСЛЕННЫЕ ПРИМЕРЫ 120

4.1 Расчет крепления настила на отрыв 120

4.2 Расчет эффективного сечения настила при изгибе 126

4.3 Оценка эффекта диафрагмы на раскрепление ригелей в беспрогонной кровле 137

4.4 Расчет трехпролетного настила по предельным состояниям 142

5 КАТАЛОГ НЕСУЩИХ ПРОФНАСТИЛОВ 150

6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 166


АННОТАЦИЯ

Публикация приводит более подробное изложение теории расчета самонесущих (несущих) профнастилов согласно Еврокоду 3 и кратко знакомит инженера с особенностями, которые следует учитывать при использовании данной категории изделий, а также содержит ряд справочных материалов.

Документ удобен тем, что объединяет в себе информацию из набора нормативных документов и других изданий, давая обобщенную информацию для подбора формы и материалов, расчета и грамотного применения настилов с привязкой к продукции, доступной на территории Украины.

В разделе каталога представлены несущие профнастилы ведущих отечественных поставщиков кровельных и фасадных материалов, опыт которых учтен при написании данной публикации.


1 Введение

1.1 Цели и область применения

Причиной и целью написания данной публикации является потребность в дополнительном ознакомлении инженеров-строителей с преимуществами, которые они могут предложить своим заказчикам, применяя в проектах системы самонесущих (несущих) профнастилов. Такая оптимизация повысит конкурентоспособность и привлекательность самих профнастилов и их комбинаций с несущим металлокаркасом.

На данный момент доля несущих профнастилов в структуре продаж отечественных производителей и поставщиков составляет менее 10% в сравнении с западноевропейскими показателями, достигающими 50%. От части, это связано с другой структурой потребления. Помимо этого присутствует недостаточная осведомленность потребителей и участников строительной отрасли Украины с ситуациями, в которых выгодно и рационально применить несущий профнастил. Классические технологии беспрогонных кровель и монолитных перекрытий по профилированным настилам применяются в отечественной практике строительства не так часто, как в других странах с развитой экономикой.

Применение монолитных перекрытий по профилированным настилам в США, Великобритании, ОАЭ, Японии и других странах сделало металлокаркас наиболее выгодной технологией строительства в сегменте многоэтажных коммерческих зданий, по которой возводится до 70% таких объектов. Не менее корректно применение аналогичных конструкций и в промышленных объектах. Классические несущие профнастилы в данных перекрытиях могут использоваться в качестве несъемной опалубки, а для сцепления их с бетоном в качестве армирования необходимы специальные типы несущих настилов с рифами либо обратными гофрами, как показано на Рисунке 1.1.

(а) (b) (c) Рисунок 1.1. Несущие профнастилы в монолитных перекрытиях: а – стандартные профили (только как опалубка); b – специальные профили с рифами; с – специальные профили с обратным гофром.

Легкие кровли послойной сборки по опыту Украины и стран ближнего зарубежья – это более дешевый (до 15% экономии) и долговечный вариант в сравнении с альтернативными сэндвич-панелями. При прогонной схеме он характеризуется более высокими трудозатратами, однако беспрогонная схема в теплых кровлях позволяет решить и эту проблему, исключая монтаж части подконструкции (прогонов).


1.2 Преимущества применения несущих профнастилов Несущие профнастилы можно описать как легкие, тонкие, прочные и жесткие изделия. В составе конструктивной схемы такая характеристика аккумулирует большое количество преимуществ:

- увеличение шага и соответствующее уменьшение количества элементов подконструкции;

- высокая жесткость в собственной плоскости, позволяющая воспринять и равномерно распределить горизонтальные нагрузки, во многих случаях подменяя собой связевые элементы;

- возможность выбора разрезных и неразрезных схем опирания;

- возможность подбора формы сечения, толщины профиля и материалов из широкой линейки вариантов, исходя из конкретных потребностей;

- применение независимо от типа основной несущей конструкции с металлическими, деревянными, железобетонными или каменными элементами основы;

- компактность транспортировки и складирования в дополнение к высокой скорости погрузочно-разгрузочных работ;

- невысокие требования к грузоподъемным механизмам;

- широкий диапазон доступных средств защиты стальной основы с возможностью подбора под конкретные условия эксплуатации, различные показатели агрессивности среды и заданные сроки эксплуатации;

- образование гофрами настила вентиляционных зазоров, улучшающих условия эксплуатации кровли;

- широкий выбор цветов и текстур декоративных покрытий;

- доступность крепежных элементов и монтажного инструмента;

- сокращение расчетных процедур благодаря использованию нагрузочных таблиц и других справочных материалов.

1.3 Структура По своей структуре публикация поделена на пять основных разделов, которые включают:

- общую вводную часть;

- практические рекомендации по выбору материалов и изделий, а также конструирования основных стыков, которые важны как на начальном этапе, так и при деталировке;

- основную часть, которая описывает расчетную методику Еврокода 3 в части тонкостенных профилей несущих настилов с определением их геометрических характеристик, расчетом и сбором нагрузок, основу которых составляют воздействия окружающей среды (снег и ветер), определением внутренних усилий, учетом раскрепления элементов диафрагмой настила, расчет по предельным состояниям;


- численные примеры подводят черту под расчетной частью, применяя изложенные положения на практике;

- заключительной частью является каталог несущих профнастилов ведущих производителей и поставщиков Украины, в котором приводятся технологические возможности и производимая линейка данных продуктов с их основными геометрическими характеристиками, определенными согласно положений Еврокода 3.

Таким образом, данная публикация образует комплексный инструмент для практического применения несущих профилированных настилов, что поможет более рационально и аргументировано внедрять их в отечественную школу проектирования и повысить долю использования до уровней, соответствующих международной практике.

Все разделы и параграфы публикации имеют сквозную нумерацию. Часто используемые термины и определения даны в Разделах 1.4 и 1.5 соответственно, а остальные приводятся в местах, где впервые встречаются по тексту.

Все положения публикации основаны на правилах и принципах системы Еврокодов, а также дополнительной информации, которая поясняет их положения, но не противоречит им. Такая информация взята из публикаций, поясняющих либо основанных на методике Еврокодов, а также документах, на которые в них имеются прямые ссылки.

1.4 Термины и определения Самонесущее изделие (self-supporting product) – изделие, которое благодаря своему материалу и форме воспринимает все приложенные к нему нагрузки (например, снеговые, ветровые, нагрузки от людей) и передает их на расположенные на расстоянии конструкционные опоры.

Предельные состояния (limit states) – состояния, за пределами которых несущая конструкция не отвечает требованиям норм проектирования.

Предельные состояния по несущей способности (ULS, ultimate limit states) – состояния, связанные с разрушением или другими формами отказа несущей конструкции.

Предельные состояния по эксплуатационной пригодности (SLS, serviceability limit states) – пределы, превышение которых для конструкции или элемента приводит к несоответствию установленным требованиям нормальной эксплуатации.

Покрытие – верхняя ограждающая конструкция здания либо сооружения, защищающая помещения от внешних климатических факторов и воздействий.

Кровля – элемент покрытия, защищающий здание от проникновения в него атмосферных осадков в виде дождя и талого снега.

Скат – наклонная поверхность покрытия.

Конек – верхнее горизонтальное пересечение скатов покрытия, образующее водораздел.


1.5 Обозначения

푓 – предел текучести стали;

푓 – временное сопротивление стали;

푓 – предел текучести металла (стали) основы;

퐸 – модуль упругости;

휈 – коэффициент Пуассона;

퐴 – площадь сечения;

퐼 – момент инерции сечения;

푊 – момент сопротивления сечения;

퐴 – площадь эффективного (редуцированного) сечения;

퐼 – момент инерции эффективного (редуцированного) сечения;

푊 – момент сопротивления эффективного (редуцированного) сечения;

휆̅ – условная гибкость

훾 – общие частные коэффициенты надежности по материалу:

훾 = 1,0 для проверок элементов несущих стальных конструкций любого класса сечения по критерию прочности, включая эффективные сечения с учетом местной потери устойчивости и устойчивости формы сечения;

훾 = 1,0 для проверок элементов несущих стальных конструкций по критерию устойчивости, включая тонкостенные элементы;

훾 = 1,25 (для элементов конструкции) при проверках элементов по временному сопротивлению стали при растяжении и несущей способности тонкостенных сечений в местах ослаблений отверстиями под метизы;

훾 = 1,25 (для метизов) при проверках болтовых соединений, сварных швов и пластин при смятии согласно Еврокоду 3, Часть 1-1 и для соединений тонкостенных элементов на метизах согласно Еврокоду 3, Часть 1-3.

훾 – общие частные коэффициенты надежности по нагрузке:

훾 – для постоянных воздействий;

훾 – для переменных воздействий.

휓 – коэффициент сочетания нагрузок;


푡 – расчетная толщина стального листа до холодной формовки и без учета металлизированных и полимерных покрытий;

푡 – номинальная толщина листа после холодной формовки, включая цинковые и другие металлизированные покрытия, но без учета полимерных покрытий;

푀 – расчетный изгибающий момент;

푉 – расчетное значение перерезывающего усилия.


2 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ 2.1 Конструктивные особенности

2.1.1 Варианты применения несущих профнастилов Традиционное применение несущих стальных профнастилов – это покрытия и перекрытия промышленных и коммерческих объектов. Основные их типы это:

1. Холодные скатные кровли по прогонной схеме

2. Теплые скатные жесткие кровли послойной сборки по прогонной схеме

3. Теплые плоские и скатные мягкие кровли послойной сборки по прогонной схеме

4. Теплые скатные жесткие кровли послойной сборки по беспрогонной схеме

5. Теплые плоские и скатные мягкие кровли послойной сборки по беспрогонной схеме

6. Несъемная опалубка монолитных перекрытий


При разрозненных опорах для скатной холодной кровли существует мало альтернатив несущим стальным профнастилам. При более частой обрешетке или опирании на плоскость может применяться ненесущая обшивка металлическими и полимерными материалами, а также штучные кровельные изделия.

Прогонная схема в теплых кровлях использует профнастилы высотой от 40 до 90 мм. Несущий, преимущественно нижний, профнастил укладывается по неразрезной схеме перпендикулярно прогонам, расположенным с шагом от 2 до 4 м. Жесткая кровля используется в скатных покрытиях, когда она открыта для обзора и имеет достаточный уклон для отвода воды с верхней обшивки. Верхней жесткой обшивкой могут служить ненесущие профнастилы, фальцевая кровля, металлочерепица и другие типы покрытий, удовлетворяющие декоративной, гидроизоляционной и защитной функциям данного слоя. Мягкие покрытия из рулонных материалов обычно применяются в плоских кровлях и кровлях с малыми уклонами (до 3%). Не обладая высокими эстетическими свойствами, мягкая кровля, как правило, используется в покрытиях с парапетами и закрыта для обзора. Ее применение рекомендовано при большом количестве проемов и технологических выводов сквозь пирог перекрытия, поскольку для жестких кровель и сэндвич-панелей в данных случаях сложно обеспечить надлежащую гидроизоляцию во всех примыканиях. Пример обустройства мягкой кровли в месте размещения световой ленты приведен на Рисунке 2.1.

(а) (b) (c) Рисунок 2.1. Этапы обустройства мягкой кровли в месте проема под световой купол: (a) – обустройство пароизоляции по настилу; (b) – укладка утеплителя и гидроизоляционного ковра; (с) – герметизация стыков и монтаж фонаря.

В теплых кровлях по беспрогонной схеме применяются настилы высотой от 90 до 160 мм. Профнастил на пролетах от 4 до 9 м заменяет собой прогоны и опирается непосредственно на главные элементы несущей конструкции по разрезной либо неразрезной схеме. Простая разрезная схема наименее эффективна и в большинстве случаев ограничена пролетами до 6 м из соображений прочности и жесткости. В неразрезных схемах распределение усилий более благоприятно, что позволяет перекрывать пролеты до 9 м. Однако допустимый транспортный габарит до 13,6 м для стандартных трейлеров накладывает ограничения на длину цельных листов, укладываемых по неразрезной схеме. Таким образом, цельные неразрезные листы могут укладываться по двух- или трехпролетной схеме при расстояниях между опорами от 4 до 6 м (3х4.0 м, 3х4.5 м, 2х6.0 м), что позволяет при одинаковых с разрезной схемой условиях применить более легкий настил. Чтобы перекрыть по беспрогонной схеме пролеты от 6 до 9 м, неразрезность следует обеспечивать перехлестом листов.

Традиционные гладкие (без рифов) трапецеидальные несущие профнастилы применяются в качестве несъемной опалубки монолитных железобетонных перекрытий, которая не является несущим элементом после затвердения бетона. Работа таких настилов на этапе эксплуатации обычно не учитывается, но в отдельных случаях либо при изыскании резервов они могут рассматриваться как упругое основание ж/б плиты либо по схеме арки с затяжкой при условии


соединения анкерными упорами с элементами балочной клетки. И в металлических, и в железобетонных каркасах данную технологию обустройства перекрытий рекомендуется применять одновременно с обеспечением совместной работы монолитной плиты и балок настила. Главные преимущества такой комбинации это:

- сокращение трудозатрат на возведение перекрытий в пределах 25…40% и общих сроков строительства до 25%;

- снижение металлоемкости до 20% при обеспечении совместной работы;

- уменьшение общей массы перекрытия на 30…50% за счет более легкой ребристой плиты и оптимизации каркаса;

- уменьшение строительной высоты перекрытий и возможность увеличения пролетов;

- повышение жесткости благодаря формированию дисков перекрытий;

- пропуск коммуникаций в габарите строительной высоты конструкции;

- снижение транспортных расходов;

- легкость утилизации, реконструкции и расширения;

- повышение безопасности труда.

Для опирания на балку сверху используются профнастилы высотой до 85 мм, что аргументировано высотой плиты и методикой расчета анкерных упоров в гофрах. Настилы укладываются по неразрезной схеме с рекомендуемым шагом балок от 2 до 4,5 м без использования временных опор. Временные подконструкции позволяют увеличить шаг между опорами, но негативно влияют на скорость возведения и усложняют выполнение строительно-монтажных работ. Более высокие профили с ребром размером от 85 до 230 мм используются для опирания по разрезной схеме в габарите строительной высоты балок настила на пролетах до 9 м.

2.1.2 Раскладка и последовательность монтажа В жестких и мягких кровлях с профнастилами уклоны следует принимать с учетом следующих требований:

- холодные и теплые жесткие кровли с покрытием из профнастилов – не менее 10%;

- плоские мягкие кровли – от 1,5 до 3%;

- скатные мягкие кровли с защитной засыпкой – до 10%;

- скатные мягкие кровли с крупнозернистой защитной посыпкой – от 10 до 25%;

- скатные мягкие кровли из полимерных материалов со сплошным приклеиванием – без ограничений.

Уклоны кровли могут указываться в градусах либо процентах. Для упрощения приведена Таблица 2.1 соответствия уклонов в различных единицах измерения.


Таблица 2.1. Соответствующие уклоны кровли в различных единицах измерения

푖,% 1 1,5 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 100 120 160 180 200 훼, град 0,6 1 3 5,5 8,5 11 14 17 22 27 31 35 39 45 50 58 61 63

Поскольку часто несущие профнастилы применяются при шаге опор не менее 4м, что особенно характерно для беспрогонных покрытий, сплошной лист настила может перекрывать не более 3-х пролетов. Для шага опор более 6м становится затруднительным укладывать цельные листы даже по двухпролетной схеме. Поэтому с увеличением шага опорной конструкции либо для использования многопролетной расчетной схемы неразрезность на опоре может обеспечиваться перехлестом. Примеры схем опирания настилов показаны на Рисунке 2.2.

Рисунок 2.2. Схемы опирания несущих настилов в кровлях

На Рисунке 2.2 представлены классические схемы опирания и создания неразрезности в настилах. Альтернативно неразрезность по различным схемам может быть выполнена смещением стыков отдельных листов в места, где изгибающие моменты стремятся к нулю, как показано на Рисунке 2.3 для случая равномерно распределенных нагрузок. Необходимо отметить, что такая схема менее предпочтительна с точки зрения безопастности труда. Причина


– это расположение стыков между листами не на опорах, что создает потенциально опасные места для монтажников. Для подобных схем обеспечения неразрезности обязательным является постоянный контроль расположения консольных листов снизу и предварительного скрепления их между собой по поперечным и продольным швам самосверлящими винтами, как показано на Рисунке 2.8. Монтаж рекомендуется полностью вести с трапов и мостиков.

Рисунок 2.3. Альтернативный способ размещения перехлестов в настилах

При раскладке необходимо учитывать, что в неразрезных схемах опорные реакции, в отличии от однопролетных, распределяются неравномерно, и существует опасность перегрузить промежуточные опоры и не догрузить крайние. Поэтому перераспределение опорных реакций профнастилов рекомендуется учитывать при раскладке. Исключение составляют однопролетные и многопролетные (более 5-ти пролетов) схемы, где распределение опорных реакций равномерно. На примере Рисунка 2.4 беспрогонной кровли рассмотрим наиболее корректную раскладку настила при двухпролетной схеме опирания листов. Как видно из рисунка, при параллельной раскладке листов по двупролетной схеме опорные реакции настила распределяются неравномерно, что опасно для несущего каркаса. Одинаковые опорные реакции для такого случая можно получить, укладывая настил в шахматном порядке. В беспрогонных схемах кровель по фермам также следует не забывать о внеузловом приложении нагрузок к ферме, в результате чего в верхнем поясе возникают изгибающие моменты.


Рисунок 2.4. Пример обеспечения равномерных опорных реакций настила

Применение профилей одной марки, но различной толщины в пределах одной конструкции (покрытия, перекрытия и т. д.) не допускается.

При укладке настила следует определять базисную линию, которой в прогонных кровлях является карниз, как показано на Рисунке 2.5. Монтаж ведется от торцевых участков. Крепление начинают с 3-4 листов, выравнивая их строго по карнизу, после чего устанавливаются метизы по всей плоскости.

Рисунок 2.5. Порядок укладки настила на кровле вдоль ската с базисом в карнизном узле


В скатных беспрогонных кровлях за базис также, как правило, принимается линия карниза, а в плоских – внутренняя грань парапета. Если уклон кровли существенный, а раскладка листов выходит на смежный скат, то лист, ближайший к коньку, перекрывают более чем на одну волну, исключая таким образом подрезку настила.

Используя профнастил в качестве несъемной опалубки, его рекомендуется укладывать от грани, к которой он примыкает длинной стороной (стены, крайней балки либо угла). При бетонировании перекрытий следует избегать несимметричного нагружения несущей стальной конструкции.

Как показано на Рисунке 2.6, строповка пачек настила может выполняться мягкими стропами с обвязкой для коротких пакетов (до 3м), однако с обязательным переходом к траверсам для длинных пачек (более 3м). Острые обрезные края настила могут повредить стропы, а стропы – смять настил в местах обвязки, поэтому под них следует устанавливать подкладки и обеспечивать жесткость строповки поперек листа. Не следует использовать жесткие канатные либо цепные стропы. Компании, имеющие обширный опыт работы с кровельными и фасадными материалами, стремятся использовать специальные приспособления для строповки настилов. В перекрытиях и плоских покрытиях, когда настил может подаваться на высоту пачками, их положение должно определяться согласно раскладке во избежание дальнейшего перемещения. Чтобы при укладке не переворачивать каждый лист, на этапе строповки следует обращать внимание на требуемое расположение перехлеста и ориентацию гофр настила. Пачки в промежуточном положении на конструкции не должны иметь значительных консолей и опираться минимум в двух точках на основные несущие элементы, которые способны воспринять их вес. Перетяжки пачек следует разрезать только непосредственно перед укладкой и при условии, что пачка надежно закреплена без значительных уклонов.

(а) (b) (c)

Рисунок 2.6. Строповка пачек настила: (а) – коротких до 3м; (b) – длинных более 3м; (c) - специальной оснасткой

Первые листы следует укладывать с ходовых мостиков, лесов, подъемников и других безопасных площадок, а дальнейшие – с ранее уложенного и закрепленного настила, если это допускает его несущая способность и уклон плоскости. Передвижение людей, особенно с дополнительным грузом и оборудованием, следует выполнять по дощатому или аналогичному настилам. В перекрытиях перед бетонированием настил должен быть очищен.

2.1.3 Опирания и принципиальные решения Длина опорной площадки должна быть такой, чтобы не было повреждений плиты и опорной части, крепление листа к опоре могло быть выполнено без ее повреждения и не могло возникнуть обрушения в результате случайного смещения в процессе возведения.

Достаточность площадки опирания профнастилов оценивается расчетом сечения над опорой. Для исключения смятия, искривления и потери устойчивости стенок настила при действии опорной реакции или другой местной поперечной силы, приложенной к полке, значения


поперечной силы 퐹 и ее комбинаций с другими усилиями в сечении не должны превышать предельно допустимых значений. Для исключения невыполнения указанного условия рекомендуется стремиться обеспечивать минимальное опирание в 40мм на крайних и 60мм – на промежуточных опорах.

Для схем опирания в кровлях согласно Рисунку 2.2 типовые стыковки настилов на опорах приведены на Рисунке 2.7.

Рисунок 2.7. Типовые стыки настила на опорах


Аналогичные соединения по схемам Рисунка 2.3 в безмоментных точках представлены на Рисунке 2.8.

Рисунок 2.8. Пример стыка настила в безмоментной точке

Если прочность настила на опоре недостаточна, взамен выбора более толстого либо развитого сечения можно усилить зону опирания за счет создания в ней перехлеста или усиления накладкой, как показано на Рисунке 2.9.

Рисунок 2.9. Усиление несущего настила на опоре накладкой


Согласно натурным испытаниям несущих профнастилов Т92, Т135, Т150 и Т160 компании «Прушиньски» применение накладки из аналогичного листа увеличивает несущую способность опорного сечения в среднем на 25%, а двойной нахлест в средней опоре – на 75-80%. Примеры результатов таких испытаний для настила Т150 толщиной 0,75 мм приведены в Таблице 2.2.

Таблица 2.2. Фактическая нагрузка на настил Т150 толщиной 0,75 мм при достижении предельных значений

Критерий Т150-0,75 1-пролетная

схема опирания,

кН/м2

Т150-0,75 2-пролетная

схема опирания,

кН/м2

Т150-0,75 2-пролетная

схема с накладкой,

кН/м2

Разница в % по

сравнению с 2-пролетной

схемой

Т150-0,75 с нахлестом

на опоре, кН/м2

Разница в % по

сравнению с 2-пролетной

схемой Прогиб L/300 1,06 2,16 2,25 +4% 2,31 +7% Прогиб L/200 1,55 2,49 3,05 +22% 3,34 +34% Прогиб L/150 2,02 2,49 3,05 +22% 4,24 +70% Разрушающая нагрузка 3,27 2,49 3,05 +22% 4,34 +74%

Для монолитных перекрытий по профилированному настилу Еврокод 4, Часть 1-1 (ДСТУ-Н Б EN 1994-1-1) приводит минимальные конструктивные требования к размерам опорных площадок, как показано на Рисунке 2.10.

Рисунок 2.10. Минимальные размеры опирания настилов в сталежелезобетонных перекрытиях

Создание неразрезности при помощи перехлестов и усиление накладками для сталежелезобетонных перекрытий не характерно, поскольку настил работает как независимый несущий элемент только на монтажные нагрузки этапа строительства. При недостаточности несущей способности либо желании применить более низкий профнастил на увеличенном пролете более рационально использовать временные монтажные опоры, нежели усиливать профнастил, увеличивая металлоемкость и трудозатраты. Такие временные опоры и их


демонтаж на этапе эксплуатации должны учитываться расчетом. К ним применимы минимальные конструктивные требования аналогичные тем, которые показаны на Рисунке 2.10.

Поскольку несущие настилы универсальны с точки зрения материала подосновы, то как в кровлях, так и в перекрытиях они могут опираться не только на стальные, но и на железобетонные, каменные и деревянные конструкции. После стали наиболее распространенным материалом основания несущих настилов является железобетон, для которого следует отметить намного более трудоемкое крепление с лидирующим сверлением и особенностями конструирования. Не рекомендуется опирать несущие профнастилы непосредственно на бетонную поверхность, чтобы избежать контактной коррозии, локального смятия и выкалывания бетона под настилом. Для этого следует опирать профнастил через закладные детали либо подкладки, как показано на Рисунке 2.11.

Рисунок 2.11. Примеры опирания несущих профнастилов на элементы железобетонного каркаса в покрытиях и перекрытиях

Монолитные перекрытия по профилированным настилам также рекомендованы к применению в железобетонных сборных, монолитных и сборно-монолитных каркасах. Они могут использоваться в качестве элемента технологии строительства как исключительно несъемная опалубка, быть несущим элементом сталежелезобетонных перекрытий либо участвовать в формировании сталежелезобетонных балок. Примеры применения монолитных перекрытий по профнастилам в железобетонных каркасах приведены на Рисунке 2.12.


Рисунок 2.12. Примеры применения монолитных перекрытия по профилированным настилам в составе железобетонных каркасов


2.2 Особые случаи и интересные решения

1. Листы профнастила в качестве несущего основания внешней облицовки здания

2. Специальные настилы с рифами для композитных плит сталежелезобетонных перекрытий

3. Специальные настилы с обратным гофром для композитных плит сталежелезобетонных перекрытий

4. Наиболее высокие настилы сталежелезобетонных плит с опиранием в створе балок и перекрытий пониженной высоты

5. Перфорированные настилы для комбинации звуко- и теплоизоляции

6. Сборные плиты коробчатого сечения из сдвоенных листов для пролетов до 20м


7. Низкий настил с фабричной приваркой арматурного каркаса

8. Бескаркасные криволинейные несущие элементы

Любой профнастил с продольными гофрами имеет высокую изгибную жесткость в одном направлении и гибок в другом. Такие свойства полезны для обустройства поверхностей, криволинейных в одном из направлений. Альтернативой могут быть прогонные схемы послойной сборки пирога либо внутренние стеновые кассеты (ВСК), как показано на Рисунках 2.13 (а) и (b). Для внешней декоративной отделки могут использоваться различные материалы и навесные системы, среди которых следует выделить фальцевые элементы Kalzip, Riverclack и их аналоги, которые очень органично позволяют решить криволинейные кровли и фасады, как показано на Рисунке 2.13 (c).

(а) (b) (c) Рисунок 2.13. Криволинейные кровли и фасады различной конструкции: а – арочная кровля послойной сборки; b – несущая основа из ВСК для криволинейного фасада; с – криволинейная конструкция, облицованная фальцевыми элементами.

Несущие профилированные настилы в монолитных перекрытиях могут служить не только несъемной опалубкой, но также выполнять функцию армирования плиты, переводя ее в класс сталежелезобетонных конструкций, которые более подробно будут рассмотрены в дальнейших публикациях. Передача растягивающих усилий на профнастил через взаимодействие продольного сдвига требует обеспечения совместной работы с бетоном заполнения, для чего используются две основные модификации несущих профилированных настилов: - настилы с рифами и тиснениями (механическая связь); - настилы с обратным гофром (фрикционная связь).


Дополнительное усиление связи сдвига может выполняться простановкой анкеров либо деформацией гофров на опорах, как показано на Рисунке 2.14. Для анкеровки стад-болтами повышение несущей способности на продольный сдвиг может оцениваться расчетным методом по Еврокоду 4. В остальных случаях, включая деформирование гофров, требуются натурные испытания.

(а) (b) Рисунок 2.14. Усиление связей сдвига в плитах: а – соединительными элементами; b – деформацией гофров.

Наиболее высокие профнастилы с ребром до 230 мм используются в качестве разрезных шарнирно опертых элементов перекрытий при расстояниях между опорами до 9 м в многоэтажном коммерческом и жилом строительстве. Особым вариантом применения таких профнастилов являются перекрытия пониженной высоты.

Перекрытия пониженной высоты – это особый тип сталежелезобетонных и комбинированных перекрытий, созданный для того, чтобы реализовать два принципа, которые наиболее актуальны в административных и жилых зданиях:

- строительная высота перекрытия в пределах 400 мм;

- повышение предела огнестойкости до 60 мин.

Перекрытия пониженной высоты также высокоэффективны при реконструкции и обустройстве антресольных этажей.

Типовые ригели таких перекрытий – это моносимметричные сварные двутавры и коробчатые сечения, но для балок контура могут также использоваться элементы из труб с опорными столиками, как показано на Рисунке 2.15.

Рисунок 2.15. Традиционные конструкции перекрытий пониженной высоты


Одним из методов повышения звукоизоляционных свойств ограждающих конструкций является перфорация поверхности. Она превращает стальную поверхность из подобия плоской мембраны, способствующей звуковым колебаниями, в акустический барьер, который благодаря отверстиям пропускает часть звуковых волн внутрь пирога конструкции, а за счет рифленой поверхности более эффективно отражает остальные волны, что сокращает время затухания звука (реверберации). Функцию звукопоглощения выполняет утеплитель, а в некоторых случаях – геотекстиль. Аналогичные решения, в частности из сэндвич-панелей с перфорированной поверхностью, применяются в акустических барьерах вдоль автомобильных трасс и железнодорожных путей. Несущие профилированные настилы с перфорацией предназначены, главным образом, для использования в качестве элементов кровли с целью защиты от шума и понижения его уровней до значений, установленных строительными и санитарными нормами. Наиболее аргументировано их применение при строительстве общественных зданий с массовым скоплением людей и в производственных цехах с повышенным уровнем шума. Реже перфорирование поверхности применяется для декоративных целей.

Перфорация может быть различной формы, размера и привязки. В несущих настилах, как правило, перфорируются стенки профилей, а в ненесущих для наилучшей эффективности перфорация может наноситься и на полки, как показано на Рисунке 2.16. Перфорированные участки исключаются из работы поперечного сечения настила.

Рисунок 2.16. Перфорированные профнастилы

Некоторыми из примеров применения профнастилов с перфорацией в Украине являются стадионы «Днепр-Арена» и «Донбасс-Арена», а также железнодорожная станция «Левый берег» в городе Киеве.

Ранее указано, что даже для самых высоких и жестких настилов расстояние между опорами ограничивается значением в 9 м. Для перекрытия несущими настилами безопорных пролетов сверх 9 м в качестве индивидуального решения и на основании технико-экономического обоснования могут использоваться сдвоенные листы, как показано на примерах Рисунка 2.17.

Рисунок 2.17. Сдвоенные листы несущих профнастилов

Для повышения несущей способности два настила должны работать, как единое сечение. Подобная совместная работа настилов возможна при обеспечении надлежащего сдвигового соединения между листами. Поскольку работа составного сечения с податливыми связями сдвига зависит от многих случайных и неопределенных факторов, а, следовательно, оценить и подтвердить расчетом такое соединение затруднительно, применение сдвоенных листов ограничено отдельными случаями, для которых несущую способность следует подтверждать результатами испытаний.


Еще одним способом повышения несущей способности профнастилов, но уже исключительно в перекрытиях, может быть фабричная приварка на них арматурного каркаса. Аналогично предыдущему случаю это предусматривает обеспечение достаточного сдвигового соединения, которое в данном случае выполняется сварным. Усиление недорогого низкого настила арматурным каркасом экономически целесообразно, однако не имеет до конца разработанной расчетной методики, а, следовательно, должно испытываться на натурных образцах. Технологически и конструктивно сварка является наиболее проблемным аспектом подобного решения, поскольку перекаливание и прожиг листа недопустимы, а конструктивно швы должны выдерживать усилия сдвига между арматурой и листом.

К специальной разновидности несущих профнастилов следует отнести бескаркасные конструкции, широко используемые в строительстве. Существует 3-и распространенные конструктивные схемы на базе подобных элементов:

- бескаркасные арочные и стрельчатые типа «Gable» ангары пролетами до 30 м;

- бескаркасно-каркасные конструкции пролетами до 100м;

- арочные бескаркасные кровли и фасады.

Самая дешевая и быстрая технология строительства простых по конфигурации холодных ангаров – это бескаркасные арочные стальные конструкции. Холодный ангар на 35-40% дешевле любых аналогов при скорости монтажа одной машиной до 200 м2/день. Поскольку использование двухслойной бескаркасной конструкции экономически нецелесообразно, то чтобы утеплить ангар в основном применяют напыление пенополиуретана (ППУ) до 70мм. Для утепленных таким методом зданий экономический эффект снижается до 10%. Основным потребителем таких конструкций в качестве ангаров для техники, холодных складов, зерно- и овощехранилищ является агросектор, где максимально дешево необходимо соорудить большое количество одноэтажных зданий без высоких требований к их внешнему виду. Реже бескаркасные арочные конструкции используются в объектах промышленности, торговли и спорта, где при грамотном решении совмещают экономию с архитектурной выразительностью.

(а) (b) (c) Рисунок 2.18. Арочные бескаркасные ангары: а – арочный гараж для техники; b – бескаркасный ангар с элементами «Gable» ; с – оригинальное цветовое решение бескаркасного спортзала.

Большепролетные здания по бескаркасной технологии все же, как правило, содержат элементы каркаса, которые образуют высокую решетку фермы. Технология позволяет перекрывать пролеты до 100м и стала особенно популярной в объектах спорта. Основной элемент покрытия состоит из двух оболочек и соединительной решетки из холодногнутых профилей между ними. Суммарно эти элементы образуют высокую длиннопролетную ферму с верхним и нижним континуальными поясами из тонкостенных оболочек. Ферма непрерывно примыкает к бескаркасным стенам из аналогичного поясам жесткого холодногнутого плоскостного профиля, ленточно опертого на фундаменты. Также нашли распространение арочные ангары с элементами затяжек и другими подкрепляющими элементами.


Рисунок 2.19. Большепролетные ангары по бескаркасной технологии

Помимо полностью бескаркасных ангаров, где несущий профиль опирается непосредственно на фундаменты, на рынке Украины представлены арочные элементы из несущих настилов меньшей кривизны, которые используются для бескаркасных арочных кровель и фасадов с опиранием на несущую основу, а также несъемной опалубки сводчатых перекрытий, как показано на Рисунке 2.20. Уменьшение кривизны изгиба позволяет избежать потери местной устойчивости (волны) на стенках профиля. Профиль без данного эффекта в большей степени подходит для совмещения декоративной и несущей функций в кровлях и фасадах.

Рисунок 2.20. Бескаркасные кровли и фасады из арочных профнастилов


3 РАСЧЕТ ПРОФИЛИРОВАННЫХ НАСТИЛОВ В СООТВЕТСТВИИ С ЕВРОКОДОМ 3

3.1 Материалы и компоненты При проектировании согласно Еврокоду 3 национальное приложение Части 1-3 позволяет использовать профнастилы и материалы для них как по европейским стандартам (EN), так и по национальным документам (ГОСТ, ДСТУ).

Базовый для профнастилов стандарт, основанный на национальных технологических традициях, – это ДСТУ Б В.2.6-9:2008 «Профили стальные гнутые с трапециевидными гофрами».

Европейские стандарты (EN) к самонесущим профнастилам, как изделиям, более подробны и структурированы:

Изделия металлические кровельные

ДСТУ Б EN 14782 «Листы металлические самонесущие для кровли, внешней обшивки и внутренней облицовки.

Технические условия на продукцию и требования»

Еврокод 3

ДСТУ Б EN 1090-1-2 «Исполнение стальных и алюминиевых конструкций .

Часть 2: Технические требования к стальным конструкциям»

ДСТУ Б EN 1090-1-1 «Исполнение стальных и алюминиевых конструкций.

Часть 1: Требования к оценке соответствия компонентов конструкций»

ДСТУ Б EN 508-1 (Сталь)

Самонесущие изделия Изделия полностью опертые на конструкцию

EN 508-2 (Алюминий)

EN 508-3 (Нержавеющая сталь)

EN 506 (Медь/цинк)

ДСТУ Б EN 1090-1-3 (Алюминий)


3.1.1 Сталь и ее свойства Из отечественных сталей ДСТУ Б В.2.6-9:2008 приводит марки 08кп, 08пс, 10кп, Ст2, Ст3. Эти стали характеризуются относительно низкими пределами текучести до 240Н/мм2 и высокими показателями пластичности (относительное удлинение до 33%). Такие стали не являются самыми эффективными для тонкостенных несущих элементов, поэтому на практике они чаще применяются для ненесущих настилов и металлочерепицы. Аналогичными сталями с аналогичным применением в европейских стандартах являются марки DX51D, DX52D, DX53D и DX54D, которые не характеризуются высокой прочностью, но отлично поддаются формовке прокаткой и давлением.

Для самонесущих (несущих) профнастилов производители переходят на стали повышенной прочности согласно европейским стандартам, которые на данный момент уже освоены и отечественными металлургическими предприятиями.

Материалом для самонесущих холоднокатаных профилей настилов должна быть сталь одной из марок согласно Таблице 3.1 и соответствующему стандарту, указанному в ней.

Таблица 3.1. Марки стали самонесущих изделий согласно ДСТУ Б EN 508-1

Ссылка на стандарт ДСТУ EN 10346 Приложение А ДСТУ Б EN508-1:2008, NF A 36-345, ASTM A 463/463M-05

Металлизированное покрытие

Цинк 5% Al-Zn 55% Al-Zn Al

Допустимые марки S220GD+Z

S250GD+Z S280GD+Z

S320GD+Z S350GD+Z S550GD+Z

S220GD+ZA

S250GD+ZA S280GD+ZA

S320GD+ZA S350GD+ZA S550GD+ZA

- S250GD+AZ S280GD+AZ

S320GD+AZ S350GD+AZ S550GD+AZ

S250GD S280GD S320GD S350GD

Данные основного для профнастилов стандарта на сталь ДСТУ EN 10346, главным образом, важны для их производителей, поскольку содержат указания необходимые для закупки стали и проверки ее соответствия. На примере механических характеристик конструкционных сталей в Таблице 3.2 для производителя профилированных настилов особенно важно контролировать удлинение, которое сильно сказывается на процессе профилирования.

Таблица 3.2. Механические свойства конструкционных сталей согласно ДСТУ EN 10346

Обозначение Механические характеристики Марка стали Обозначение

пригодных типов покрытий

Мин. условный

предел текучести, 푅 , ,Н/мм2

Мин. временное сопротивление, 푅 ,Н/мм2

Мин. удлинение, 퐴 ,%

Название стали

Номер стали

S220GD 1.0241 +Z, +ZF, +ZA, +AZ 220 300 20 S250GD 1.0242 +Z, +ZF, +ZA, +AZ, +AS 250 330 19 S280GD 1.0244 +Z, +ZF, +ZA, +AZ, +AS 280 360 18 S320GD 1.0250 +Z, +ZF, +ZA, +AZ, +AS 320 390 17 S350GD 1.0529 +Z, +ZF, +ZA, +AZ, +AS 350 420 16 S550GD 1.0531 +Z, +ZF, +ZA, +AZ 550 560 -


Поскольку в основе расчета профилированных настилов лежит Еврокод 3, Часть 1-3 (ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3), то характеристики для расчета принимаются согласно ему. В ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3 отсутствуют значения для стали S550GD, что видно из соответствующей Таблицы 3.3

Таблица 3.3. Номинальные значения предела текучести 푓 и временного сопротивления 푓 металла основы

Тип стали Стандарт Класс 푓 , Н/мм2 푓 , Н/мм2

Листовая и полосовая углеродистая конструкционная сталь с непрерывным горячим покрытием цинком (Z)

ДСТУ EN 10346 S220GD+Z S250GD+Z S280GD+Z S320GD+Z S350GD+Z

220 250 280 320 350

300 330 360 390 420

Стальная полоса и лист с непрерывным горячим покрытием цинк-алюминием (ZA)

ДСТУ EN 10346 S220GD+ZA S250GD+ZA S280GD+ZA S320GD+ZA S350GD+ZA

220 250 280 320 350

300 330 360 390 420

Стальная полоса и лист с непрерывным горячим покрытием алюмоцинком (AZ)

ДСТУ EN 10346 S220GD+AZ S250GD+AZ S280GD+AZ S320GD+AZ S350GD+AZ

220 250 280 320 350

300 330 360 390 420

Характеристики пластичности согласно Еврокоду 3 должны составлять не менее рекомендуемых значений:

- 푓 /푓 ≥ 1,10;

- относительное удлинение при разрушении не менее 15%;

- предельная деформация 휀 ≥ 15 ∙ 푓 /퐸.

Номинальная толщина самонесущего стального листа (без учета какого-либо органического, неорганического либо многослойного покрытия) должна быть не менее 0,4 мм.

Согласно Еврокоду 4 для сталежелезобетонных плит перекрытий должны использоваться настилы толщиной не менее 0,7 мм.

На практике при необходимости перемещения людей по настилу из соображений продавливания толщина менее 0,7 мм не рекомендуется к применению. Максимальная толщина зависит от технологических возможностей производства и формы профиля, как правило, не превышая для настилов 1,5 мм.


3.1.2 Типы и цветовые решения покрытий Обязательные требования к современным профнастилам – это высокая коррозионная стойкость и декоративные свойства. Необходимость в коррозионной стойкости обусловлена общими для всех профнастилов требованиями к эксплуатационным характеристикам и долговечности, что актуально для всех вариантов применения. Декоративная функция не всегда обязательна для профнастилов, например, в составе сталежелезобетонных перекрытий, но также необходима во многих случаях.

В зависимости от природы материала основные покрытия профилированных настилов можно разделить на:

- металлизированные;

- органические (полимерные);

- неорганические;

- многослойные (композитные).

Наиболее распространены металлизированные покрытия и их комбинации с полимерами. Хотя оба типа покрытий совмещают в себе две функции, основным назначением металлизированных покрытий является защита от коррозии, а полимерные покрытия наносятся при повышенных требованиях к внешнему виду.

Среди металлизированных базовым является цинковое покрытие, а более редкими – алюмоцинковые, цинк-алюминиевые, алюминиевые и другие их типы.

Цинковое покрытие (тип Z) – покрытие, содержащее не менее 99% цинка, наносимое на рулонный материал методом непрерывного горячего цинкования.

Цинк-алюминиевое покрытие (тип ZА) – покрытие из цинка, около 5% алюминия и незначительного количества мишметалла, наносимое горячим методом погружения в расплав на непрерывных линиях.

Алюмоцинковое покрытие (тип AZ) – покрытие из цинка, 55% алюминия, 1,6% кремния, наносимое горячим методом погружения в расплав на непрерывных линиях.

Полимерные покрытия часто разработаны специально для кровельных и фасадных материалов с целью имитации различных поверхностей, повышения коррозионной и износостойкости, а также других характеристик. Для этого используются различные полимерные основы.

Большой диапазон покрытий потребовал их дифференциации, поэтому в маркировке стали настила указываются обозначения покрытий и их комбинаций:

Z – сталь с цинковым покрытием;

ZA – сталь с цинк-алюминиевым покрытием;

AZ – сталь с алюмоцинковым покрытием;

A – сталь с алюминиевым покрытием;

ML – сталь с многослойным покрытием;


AY - акриловое лакокрасочное покрытие;

SP –лакокрасочное покрытие полиэстером;

SP-SI – силикон-модифицированные полиэстерные покрытия;

HDP – высокостойкий полиэстер;

PVDF – поливинилденфторидное лакокрасочное покрытие;

PVC (P) – поливинилхлоридное (пластизольное) покрытие;

PUR – полиуретановое лакокрасочное покрытие;

PUR-PA – полиуретан-модифицированное полиэстерное покрытие;

SP-PA – полиамид-модифицированное полиэстерное лакокрасочное покрытие;

PVC (F) – поливинилхлоридное (пластизольное) пленочное покрытие;

PVF (F) – поливинилфторидное пленочное покрытие;

PE (F) – полиэтиленовое пленочное покрытие;

PET (F) – полиэтилентерефталатное пленочное покрытие;

PP (F) – полипропиленовое пленочное покрытие.

Например: Z275 PVDF – оцинкованный горячим способом лист с суммарным для двух сторон удельным весом цинка 275 г/м2 , окрашенный поливинилденфторидной краской PVDF.

Среди полимерных покрытий наиболее стандартными считаются покрытия полиэстером (SP) 25мкм. Распространены покрытия PVDF с повышенной стойкостью к фотокоррозии (УФ-излучению), износу и агрессивным средам. Единственным недостатком PVDF можно считать их высокую стоимость. К наиболее дешевым, но наименее стойким покрытиям относятся акриловые, которые следует применять только для временных сооружений.

Некоторые производители изготавливают рулоны и продукцию из них с покрытиями под собственными торговыми марками (PURLAK, PURAL, PURAL MATT, PURMAT, PUREX, PRINTECH, FOOD SAFE). Характеристики распространенных типов полимерных покрытий сведены в Таблицу 3.4.


Таблица 3.4. Сводная таблица основных характеристик полимерных покрытий

Свойство PVDF/ PVDF MATT (HIARC/HIARC MATT)

PURAL/ PURAL MATT

Матовый полиэстер (РЕМА)

Полиэстер (SP)

Пластизол (PVC-200)

PUREX PRINTECH Полиуретан (PUR)

Толщина покрытия, мкм

27 50 35 25/15 200 26 32 40

Текстура поверхности

гладкая/матовая

рельефная

слегка структуриро

ванная / матовая

рельефная

матовая рельефная

гладкая рельефная слегка структуриро

ванная

гладкая зернистая

Класс блеска, Gardner 60 градусов

35/<5 40/<5 <5 35 35 7 35 35

Формовочные свойства

хорошие хорошие удовлетво-рительные

удовлетво-рительные

отличные хорошие отличные хорошие

Мин. радиус изгиба

1t 1t 2t 3t 0.5t 1t 1t 1t

Мин. температура формования, оС

-10 -15 0 0 +10 -15 +3 +3

Мин. температура эксплуатации

-60 -60 -60 -60 -40 -60 -60 -60

Макс. температура эксплуатации, оС

+110 +100 +90 +90 +60 +100 +100 +90

Стойкость в ультрафиолетовом излучении

отличная (RUV4)


хорошая (RUV3)

удовлетво-рительная

(RUV2)


(RUV2)

хорошая (RUV3)


(RUV2)


Коррозионная стойкость

очень хорошая

(RC4)

отличная (RC5)


(RC4)

хорошая (RC3)



(RC4)

хорошая (RC3)


Стойкость к механическим повреждениям (царапинам)

очень хорошая (≥3000г)

отличная (≥4000г)

хорошая (≥2500г)

удовлетво- ительная (≥2000г)





Стойкость против загрязнения

отличная очень хорошая

хорошая удовлетво-рительная


хорошая удовлетво-рительная


Стойкость к кратковременному воздействию кислот и щелочей



хорошая хорошая очень хорошая




Стойкость к кратковременному воздействию растворителей

хорошая хорошая удовлетво-рительная



хорошая хорошая хорошая

Для сегментов агросектора и пищевой промышленности, которые важны отечественным строителям, хорошо подходят два особых покрытия: гигиеническое покрытие FOOD SAFE и антиконденсатное покрытие.


FOOD SAFE – нетоксичное при контакте, коррозионно стойкое, чистящееся и износостойкое пленочное (ламинатное) покрытие, не поглощающее влагу, разработанное специально для применения в пищевой промышленности и фармацевтике. Такое покрытие часто применяется для внутренних поверхностей сэндвич-панелей, используемых для холодильных и морозильных камер, складов овощей и фруктов. Покрытие не предназначено для внешних поверхностей, поскольку неустойчиво к воздействию ультрафиолета.

При обустройстве холодных кровель сельскохозяйственных, производственных, складских и спортивных сооружений влажный тёплый воздух всегда подымается вверх и при суточном перепаде температуры (день-ночь) на охлаждённой внутренней поверхности кровельного профнастила может образовываться конденсат. После накопления конденсата в достаточном количестве, капли влаги под воздействием гравитации падают или стекают вниз, что может привести к негативным воздействиям на оборудование и складируемую продукцию, снизить уровень комфорта пребывания людей в помещении и понизить показатели долговечности строения.

Решить проблему можно применением профнастилов с особым антиконденсационным покрытием, которое способно накапливать значительное количество влаги (до 800г/м2, в зависимости от уклона кровли) и препятствовать образованию срывающихся вниз капель. Специальные свойства покрытия связаны с его структурой, которая близка к синтетическому войлоку, как показано на Рисунке 3.1.

После накопления в теле антиконденсатного покрытия влаги при повышении внешней температуры конденсат испаряется и под воздействием вентиляции (естественной или принудительной) покрытие высыхает.

Рисунок 3.1. Профнастилы с антиконденсационным покрытием

Согласно определения полимерных покрытий профнастила в ДСТУ Б EN 508-1 они наносятся в дополнение поверх металлизированных покрытий типов Z, ZA, AZ либо А. Минимальное значение массы металлизированного покрытия зависит от географических и климатических условий и может подбираться в соответствии с рекомендациями Таблицы 3.5. Удельной массой металлизированного покрытия тонколистового металла настилов является сумма масс покрытия с обеих сторон, исчисляемая в граммах на квадратный метр (г/м2).

Таблица 3.5. Номинальные значения массы покрытия Тип покрытия, наносимый методом погружения в расплав

Обозначение покрытия с полимерным покрытием без полимерного покрытия

Цинковое – Тип Z Z200 Z225 Z275 Z350

Z275 Z350 Z450

5% Al-Zn – тип ZA ZA200 ZA255

ZA255 ZA300

55% Al-Zn – тип AZ AZ150 AZ150 AZ185

Алюминиевое – тип А A195 A230


Суммарной удельной массе цинкового покрытия в 100 г/м2 при двустороннем нанесении соответствует толщина около 7 мкм с каждой стороны. Следовательно, перейти от суммарного удельного веса к толщине для двухстороннего цинкового покрытия можно через выражение:

массацинковогопокрытия, г/м (обеповерхности)2х7,1г/см (плотностьцинка)

= толщинацинкогогопокрытия(мкм)

Плотности других металлизированных покрытий составляют: ZA – 6,9 г/см3; AZ – 3,8 г/см3; A – 2,7 г/см3.

Рядом стран на национальном уровне установлены минимальные номинальные значения массы металлизированных покрытий, приведенные в Таблицах 3.6 и 3.7, и которые на территории Украины можно использовать в качестве справочных рекомендуемых показателей.

Таблица 3.6. Минимальная номинальная масса металлизированного покрытия для стальных листов без полимерного покрытия Типы покрытия Тип Z Тип ZA Тип AZ Тип A

Стандарт ДСТУ EN 10346 ДСТУ EN 10346 ДСТУ EN 10346 Приложение А ДСТУ Б EN508-

1:2008, NF A 36-345,

ASTM A 463/463M-05

Масса металлизированного покрытия, г/м2, на обеих сторонах Австрия 350 255 Бельгия 350 255 185 Чешская республика NR NR NR

Финляндия 350 300 NR NR Франция 350 255 185 230 Германия NR NR 185 NP Ирландия 450 185 Нидерланды 185 Испания 275 185 230 Швеция 350 185 Великобритания 350 NR 185 230 NP = не допускаются национальными нормами указанной страны NR = не рекомендуются без полимерного покрытия


Таблица 3.7. Минимальная номинальная масса металлизированного покрытия для стальных листов с полимерным покрытием Типы покрытия Тип Z Тип ZA Тип AZ Тип A

Стандарт ДСТУ EN 10346 ДСТУ EN 10346 ДСТУ EN 10346 Приложение А ДСТУ Б EN508-

1:2008, NF A 36-345,

ASTM A 463/463M-05

Масса металлизированного покрытия, г/м2, на обеих сторонах Австрия 275 255 Бельгия 275 255 150 Чешская республика 275 255 150

Дания 275 255 150 Финляндия 275 255 NR NR Франция 225 200 150 195 Германия 275 255 150 Ирландия 275 150 Италия 150 Нидерланды 275 255 150 Испания 275 150 Швеция 275 150 Великобритания 275 255 150 NP NP = не допускаются национальными нормами указанной страны NR = не рекомендуются без полимерного покрытия Стандартным для продукции, применяемой в строительстве, является цинковое покрытие Z275 удельным весом 275 г/м2 (137,5 г/м2 с каждой стороны), что соответствует суммарной толщине покрытия около 0,4 мм (0,2 мм с каждой стороны). Покрытие Z275 применяется как без дополнительных покрытий, так и в качестве основы для нанесения полимеров.

Выбор типа антикоррозионного покрытия зависит от агрессивности окружающей среды. Еврокод 3, Часть 1-3 (ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3) принимает классификацию EN ISO 12944-2 «Лаки и краски. Защита коррозии стальных конструкций системами защитных покрытий. Часть 2. Классификация условий окружающей среды» из Таблицы 3.8, на которую можно опираться при выборе системы защиты профиля от коррозии.

Таблица 3.8. Категории для среды эксплуатации с точки зрения коррозии согласно EN ISO 12944-2 и примеры типичных условий

Категория агрессивности среды

Потеря массы либо толщины за год воздействия

Описание типичной среды в умеренном климате

Низкоуглеродистая сталь

Цинк Внешняя Внутренняя

Потеря массы, г/м2

Потеря толщины, мкм

Потеря массы, г/м2

Потеря толщины, мкм

С1 очень низкая менее 10

менее 1,3

менее 0,7

менее 0,1

- Отапливаемые здания без загрязнений атмосферы


С2 низкая от 10 до 200

от 1,3 до 25

от 0,7 до 5

от 0,1 до 0,7

Атмосфера с низким уровнем загрязнения. Главным образом сельская местность.

Неотапливаемые помещения с возможной конденсацией влаги, например, склады либо спортивные залы

С3 умеренная от 200 до 400

от 25 до 50

от 5 до 15

от 0,7 до 2,1

Атмосфера в городах и промышленных районах с умеренным содержанием двуокиси серы. Прибрежные районы с низким содержанием солей в атмосфере.

Производства с высокой влажностью и невысокими уровнями загрязнения воздуха (объекты пищевой промышленности, прачечные, пивоварни, комплексы для крупного рогатого скота)

С4 высокая от 400 до 650

от 50 до 80

от 15 до 30

от 2,1 до 4,2

Промышленные и прибрежные районы с умеренным содержанием солей в атмосфере

Химические производства, плавательные бассейны, прибрежные судостроительные верфи

С5-1 Очень высокая (промышленная)

от 650 до 1500

от 80 до 200

от 30 до 60

от 4,2 до 8,4

Промышленные и прибрежные районы с высокой влажностью и агрессивной атмосферой

Здания либо участки с почти постоянным образованием конденсата и высокой степенью загрязнения атмосферы

С5-М Очень высокая (морская)

от 650 до 1500

от 80 до 200

от 30 до 60

от 4,2 до 8,4

Прибрежные районы суши и участки моря с высоким содержанием солей в атмосфере

Здания либо участки с почти постоянным образованием конденсата и высокой степенью загрязнения атмосферы

Для наиболее распространенных антикоррозионных покрытий рекомендуется руководствоваться следующими указаниями по подбору в зависимости от классификации окружающей среды:

- оцинкованные стальные листы с покрытием Z275 и полимером либо Z350 без полимера использовать в средах категорий С1 и С2 и С3;

- оцинкованные стальные листы Z275 без полимерных покрытий в средах категории С1 и С2;


- для категорий С4, С5-1 и С5-М использование тонкостенных элементов должно быть надлежащим образом обосновано и не допускается без применения стойких к конкретной среде полимерных покрытий.

Для формирования стандартного предложения цветовых решений используются разнообразные палитры цветов. В Европе используются три основные цветовые шкалы.

- немецкая RAL;

- финская RR;

- шведская PRELA.

Набор цветов в них настолько обширен, что почти не ограничивает выбор архитектора. Однако следует учитывать, что нестандартные для поставщика цветовые решения могут выпускаться по более высокой цене либо исключительно под заказ объемом не менее 20 т.

Немецкая палитра RAL (Reichs-Ausschuß für Lieferbedingungen) является наиболее распространенной из трех систем и может подразумевать один из 4-х наборов: RAL CLASSIC, RAL DESIGN, RAL EFFECT, RAL DIGITAL. Наборы разработаны для различных целей и содержат различные по количеству и палитрам цвета. В строительной отрасли под аббревиатурой RAL обычно подразумевают набор RAL CLASSIC из 213 цветов для матовых поверхностей и аналог из 196 глянцевых цветовых решений. Пример набора цветов RAL CLASSIC показан на Рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Набор цветов RAL CLASSIC

Разработчик финской шкалы RR (или RaColor), компания RUUKKI, ограничилась 26 популярными оттенками, которые используются для производства настилов как самим концерном, так и другими компаниями-производителями. Пример шкалы цветов RR показан на Рисунке 3.3.


Рисунок 3.3. Шкала цветов RR 3.1.3 Крепежные элементы Тонкостенность несущих профнастилов позволяет использовать быстрые методы крепления общедоступными типами соединительных элементов и оборудования. Для традиционных применений в кровлях основной тип крепежных элементов – это самосверлящие метизы. Кровельные метизы отличаются от других типов большим разнообразием покрытий, включая порошковое окрашивание головки винта в цвет полимерного покрытия настила, и шайбами с гидроизоляционными EPDM-прокладками. EPDM-прокладки устойчивы к действию ультрафиолета и препятствуют подтеканию воды в местах крепления, вулканизируясь к кровельному материалу при монтаже. Рекомендуемые типы метизов для крепления несущих настилов приведены в Таблице 3.9.

Таблица 3.9. Рекомендуемые средства крепления несущих профилированных листов Тип крепления Характеристика Иллюстрация

Крепление листов к стали

Самосверлящие винты (Ø х длина): SD 5,5 х 19 мм для стали до 3 мм; SD 5,5 х (25…32) мм для стали до 5 мм; SD 5,5 х (32…50) мм для стали до 12 мм. Материалы: - оцинкованная сталь; - сталь с алюмоцинковым покрытием; - нержавеющая сталь.

Самонарезающие винты (Ø х длина): TD 6,3 х (19…25) мм для стали до 16 мм Материалы: - оцинкованная сталь; - сталь с алюмоцинковым покрытием; - нержавеющая сталь.

Дюбель-гвоздь Hilti: Х-ENP-19 L15 для стали от 6 мм Материалы: - оцинкованная сталь; Крепление пороховым монтажным пистолетом.


Крепление листов к дереву

Шурупы (Ø х длина): SW 6,5 х (38…50) мм. Материалы: - оцинкованная сталь; - сталь с алюмоцинковым покрытием; - нержавеющая сталь.

Крепление листов к бетону

Дюбель-гвоздь Спайк: DT-S19-6.3 x (38…51) мм. Крепление в предпросверленные отверстия. Крепление к бетону без подложки не рекомендуется.

Дюбель-гвоздь Confix: Confix 5 x (45…55) мм. Крепление в предпросверленные отверстия. Крепление к бетону без подложки не рекомендуется.

Дюбель-гвоздь Hilti: NPH2-42 L15. Крепление пороховым монтажным пистолетом.

Соединение листов между собой внахлестку

Самосверлящие винты (Ø х длина) Для тонкого листа: SL 4,8х20 мм. Материалы: - оцинкованная углеродистая сталь; - нержавеющая сталь. Для толстого листа: SL 6,3х20 мм. Материалы: - оцинкованная сталь; - сталь с алюмоцинковым покрытием; - нержавеющая сталь.

Следует придерживаться нескольких конструктивных правил крепления несущих настилов:

- на крайних опорах и в стыках настил следует крепить в каждом гофре;

- в углах здания и по внешнему контуру покрытия на участках шириной не менее 1,5 м крепление выполняется в каждом гофре;

- настил, участвующий в раскреплении элементов конструкции, следует крепить к ним в каждом гофре;

- шаг соединений в продольных стыках не должен превышать 500 мм, что особенно важно при учете эффекта диафрагмы.

Долговечность метизов следует обеспечивать правильным подбором материалов и покрытий согласно Таблице 3.10 в зависимости от классификации среды по Таблице 3.8. Особое внимание следует уделять случаям, в которых применяются различные материалы с возможностью создания условий для развития электрохимической коррозии. Метизы и стали без покрытий могут использоваться в коррозионной среде категории С1.


Таблица 3.10. Материал метизов креплений с учетом коррозионной среды (только для крепления листовых материалов)

Классификация среды

Материал листа

Материал метизов

Алюминий

Электролизно-оцинкованная

сталь. Толщина покрытия

> 7мкм

Горяче-оцинкованная сталь. Толщина

покрытия > 45 мкм

Нержавею-щая

упрочненная сталь 1.4006d

Нержавею-щая сталь 1.4301 d 1.4436 d

Сплавa

C1 A, В, C D, E, S

X X

X X

X X

X X

X X

X X

C2 A C, D, E

S

X X X

- - -

X X X

X X X

X X X

X X X

C3 A C, E D S

X X X -

- - - -

X X X X

- (X)C

- X

X (X)C (X)C

X

X - X X

C4 A D E S

X - X -

- - - -

(X)C X X X

- - - -

(X)C (X)C (X)C

X

- - - X

C5-I A Df S

X - -

- - -

- X -

- - -

(X)C (X)C

X

- - -

C5-M A Df S

X - -

- - -

- X -

- - -

(X)C (X)C

X

- - -

Обозначения в таблице: А – алюминий независимо от внешнего покрытия; В – стальной лист без покрытия; С – горячеоцинкованный стальной лист (Z275) или стальной лист с алюмоцинковым покрытием (AZ150); D – горячеоцинкованный стальной лист с лакокрасочным либо полимерным покрытием; E – стальной лист с алюмоцинковым покрытием (AZ185); S – нержавеющая сталь; X – тип материала, рекомендуемый с точки зрения коррозии; (X) - тип материала, рекомендуемый с точки зрения коррозии только при выполнении дополнительных условий; - – материал не рекомендуется для коррозионной среды; а) – относится только к заклепкам; b) – относится к винтам и гайкам; c) – обязательна изолирующая шайба из долговечного материала между листом и метизом; d) – нержавеющая сталь EN 10088; e) – вероятность обесцвечивания; f) – всегда проверяется у поставщика листа.


Для крепления листов в монолитных перекрытиях по профилированным настилам используется большее количество методов, которые перечислены в Таблице 3.11. Крепление настила может быть сопутствующим процессом установки сдвиговых упоров балок перекрытия сквозь настил, что характерно для приварки стад-болтов на строительной площадке и крепления на пирогвоздях уголковых упоров Hilti X-HVВ.

Таблица 3.11. Крепление несущих профнастилов на опорах в сталежелезобетонных перекрытиях

Тип крепежа Иллюстрация Пример

самосверлящие и самонарезающие винты

стад-болты и другие анкерные упоры

дюбели

точечная контактная сварка

контактная приварка швом

При корректном использовании несущих настилов они образуют жесткий диск и раскрепляют элементы каркаса в своей плоскости, что называется «эффектом диафрагмы». Полного раскрепления элементов таким способом достигнуть сложно ввиду тонкостенности настилов и податливости их соединений, но раскрепление в одной из плоскостей, например, в плоскости верхнего пояса фермы позволяет исключить в ней горизонтальные связи, ограничившись только вертикальными связевыми элементами и связями по нижнему поясу. Более подробно о повышении жесткости, перераспределении нагрузок и оценке раскрепления элементов диафрагмой настила – см. Раздел 3.4 данной публикации.


Крепление листов должно быть достаточным для передачи прикладываемых нагрузок. Как правило, гравитационные нагрузки прижимают лист к основанию и передаются через его полки и ребра, поэтому для метизов критическими являются расчетные ситуации, в которых возникает отрыв либо срез. Отрывают профнастил от основания в основном ветровые нагрузки, а срез возникает при выполнении функции диафрагмы.

Наиболее простой способ заложить в проект достаточное соединение на отрыв от действия ветра – это определить минимально необходимое количество метизов на м2, исходя из распределенной нагрузки отрыва на м2.

Несущая способность на отрыв при креплении к стальным элементам наиболее распространенными самонарезающими винтами согласно Еврокоду 3, Часть 1-3 (ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3) оценивается по минимальному из трех значений:

- несущая способность из условия продавливания настила для винтов под действием ветровых нагрузок и их комбинаций со статическими нагрузками:

퐹 , =푑 ∙ 푡 ∙ 푓훾

- несущая способность по условию выдергивания из опоры:

при 푡 /푠 < 1 , то 퐹о, = , ∙ ∙ ∙ ,

при 푡 /푠 ≥ 1 , то 퐹о, = , ∙ ∙ ∙ ,

- несущая способность метиза на растяжение 퐹 , определяется испытаниями и принимается по данным производителя

Здесь:

푑 – диаметр шайбы или головки метиза;

푡 – толщина настила (более тонкого из соединяемых элементов);

푓 – временное сопротивление материала настила (более тонкого из соединяемых элементов);

푡 – толщина опорного элемента;

푓 , – временное сопротивление материала опорного элемента;

훾 = 1,25 – для проверок соединений тонкостенных элементов на метизах.

Если метизы расположены в гофрах профилированного листа не по центру, то несущая способность саморезов из условия продавливания настила должна быть снижена. Если смещение метиза от центра полки составляет четверть ее ширины, то расчетная несущая способность метиза снижается до 0,9 ∙ 퐹 , , а если метизы расположены на аналогичном расстоянии по обе стороны от центра полки, то их несущая способность принимается равной 0,7 ∙ 퐹 , на каждый метиз, как показано на Рисунке 3.4.

Рисунок 3.4. Снижение несущей способности метизов из условия продавливания настила в зависимости от их положения в гофре


Для повышения несущей способности на продавливание настила в местах крепления могут применяться дополнительные шайбы и накладки.

Не менее важным соединением настила являются продольные стыки между листами. Они должны обеспечивать сплошность настила, неразрывность передачи усилия, и являются важнейшим фактором жесткости образуемой им диафрагмы. В сталежелезобетонных перекрытиях надежное соединение также призвано исключить протекание бетонной смеси в процессе ее укладки. К основным относятся два метода соединения листов настила между собой: самосверлящие винты, приведенные в Таблице 3.9, и комбинированные заклепки. Основной метод скрепления заклепками для настила – односторонняя (слепая) клепка, процесс которой показан на Рисунке 3.5.

(а) (b) (c)

Рисунок 3.5. Иллюстрации некоторых вариантов процесса односторонней (слепой) клепки: (а) – вытяжная заклепка; (b) – вытяжная заклепка с вынимаемой головкой;

(с) – гайко-заклепка с вставляемым болтом

Существует также ряд других менее предпочтительных и распространенных вариантов соединения настилов между собой в продольных стыках. Такие соединения используются редко либо в особых случаях. Например, соединения фальцевым замком – наиболее распространенный метод соединения элементов бескаркасных арочных конструкций. Примеры всех основных вариантов соединения листов несущего настила между собой по продольному стыку сведены в Таблицу 3.12.


Таблица 3.12. Основные способы крепления листов настила между собой

Тип крепежа Пример

комбинированные заклепки

самосверлящие винты

контактно-точечная либо дуговая сварка профилей между собой

соединение пуклевкой

стоячими фальцами крайних гофров с замками без фальцевания

стоячими фальцами без вложения крайних гофров с фальцеванием


3.2 Определение внутренних усилий

3.2.1 Расчетные ситуации, предельные состояния и комбинации нагрузок Расчетные ситуации могут классифицироваться как:

- постоянные, соответствующие нормальным условиям эксплуатации;

- переходные, относящиеся к состояниям несущей конструкции, ограниченным во времени, например, этапу строительства или ремонта;

- аварийные, относящиеся к чрезвычайным условиям или их влияниям, например, пожар, взрыв или последствия локального отказа;

- сейсмические, применяемые к конструкциям при землетрясении

Применяемые расчетные ситуации должны в достаточном объеме включать все условия, которые можно прогнозировать на протяжении производства работ и эксплуатации несущей конструкции.

Несущие профнастилы представляют собой элементы, совмещающие несущую и ограждающую функцию. Расчет на сейсмические расчетные ситуации применим к ним только при учете их пространственной работы в качестве элемента повышения жесткости (диафрагмы), а основными аварийными условиями являются чрезвычайные снеговые мешки на элементах покрытий. В условиях пожара из-за своей тонкостенности они быстро прогреваются и исключаются из работы по критерию несущей способности (R). Важно учитывать работу профнастила в условиях пожара при повышенных требованиях огнестойкости к покрытиям и перекрытиям с их применением. Например, в сталежелезобетонных перекрытиях профнастилы с рифами либо обратным гофром учитываются в качестве континуального армирования плиты в расчетах на этапе эксплуатации, но на нагрузки в условиях пожара вместо них рассчитывается рабочее продольное армирование. Поскольку нагрузки в условиях пожара значительно понижаются соответствующими коэффициентами аварийных сочетаний, это дает экономию арматуры, которая вместо полной нагрузки рассчитывается на ее часть.

При проектировании несущей конструкции необходимо выполнять расчеты по следующим предельным состояниям несущей способности:

- EQU (equilibrium, равновесие) – потеря конструкцией или любой ее частью равновесного состояния при рассмотрении в виде жестких тел;

- STR (strength, прочность) – отказ либо чрезмерные деформации несущей конструкции или ее частей, включая фундаменты, массив фундамента и сваи, когда несущая способность строительных материалов и элементов играет решающую роль;

- GEO (geotechnical, геотехнический) – отказ или чрезмерные деформации грунтового основания, где определяющими являются физико-механические свойства грунта либо скальной породы;

- FAT (fatigue, усталость) – отказ конструкции или ее частей в связи с усталостными явлениями.

Как потерю равновесного состояния для профнастилов можно рассматривать отрыв настила от подконструкции, в частности, при действии ветра. Однако данный расчет определяет прочность (STR) крепления настила и предельное состояние (EQU) может рассматриваться только в запас.


Основными предельными состояниями для большинства несущих металлоконструкций, включая профнастилы, являются прочность и устойчивости формы конструкции, что соответствует предельному состоянию STR. Поскольку предельное состояние GEO относится к проектированию основ и фундаментов, а условия для усталостного разрушения FAT для применения профнастилов не характерны, то эти два предельных состояния для них практически не применимы. В частности, передача динамических нагрузок на кровлю от аппаратов и оборудования, установленных на ней, не допускается.

Приведенные выше указания свидетельствуют о том, что для проверки несущих профнастилов по критериям несущей способности в общем случае следует рассмотреть потерю прочности и устойчивости (STR) при возможных постоянных и переходных расчетных ситуациях, а также аварийном скоплении снега.

Сочетания воздействий для проверок несущей способности по критериям STR и GEO при постоянных или переходных расчетных ситуациях согласно национальному приложению ДСТУ-Н Б EN 1990 определяются более неблагоприятным из выражений:

iii

ijj

j QQРG k,0,1

Q,k,10,1Q,1Рk,1

G, """"""

iii

ijjj

j QQРG k,0,1

Q,k,1Q,1Рk,G,1

""""""

Для критерия равновесия EQU используется комбинация:

iii

jj

j QQРG k,0,1

iQ,k,1Q,1Рk,1

G, """"""

где:

«+» – означает «добавление в комбинацию»;

– означает «суммарное воздействие от»;

퐺 , – характеристические значения постоянных воздействий;

푃 – усилия предварительного напряжения;

훾Р – частный коэффициент для усилий предварительного напряжения;

푄 , – характеристические значения первого (преобладающего или главного) из переменных

воздействий;

푄 , – характеристическое значение сопутствующих переменных воздействий;

훾 , – частный коэффициент для постоянного воздействия 퐺 , ;

훾 , – частный коэффициент для переменного воздействия 푄 ;

훹 , – коэффициент ψ0 сочетания переменного воздействия 푄 ;

= 0,85 – коэффициент уменьшения неблагоприятного постоянного воздействия.

При количестве переменных воздействий более одного каждое из них следует поочередно подставлять в комбинацию в качестве преобладающего, а оставшиеся рассматривать как сопутствующие.

Частные коэффициенты надежности по нагрузке 훾 согласно национальному приложению ДСТУ-Н Б EN 1990 для указанных выше выражений проверки критериев несущей способности EQU и STR при постоянных и переходных расчетных ситуациях сведены в Таблицу 3.13. Коэффициенты сочетаний нагрузок приведены в Таблице 3.14.


Таблица 3.13. Частные коэффициенты надежности по нагрузкам 훾 для постоянных и переходных расчетных ситуаций критериев несущей способности EQU и STR

Предельное состояние по

несущей способности

Постоянные воздействия 훾 ,

Преобладающее переменное воздействие

훾 ,

Сопутствующие переменные воздействия

훾 ,

Неблагоприятное Благоприятное Главные Другие EQU 1.1 0.9 1.5 1.4 STR/GEO 1.35 1.0 - 1.5 1.5 STR/GEO 휉 ∙ 훾 , =

=0.85·1.35=1.15 1.0 1.5 - 1.5

Таблица 3.14. Коэффициенты сочетаний нагрузок 훹 для зданий

Нагрузки и воздействия 훹0 훹1 훹2

Полезные нагрузки в зданиях категории (см. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-1):

Категория A - жилые помещения 0.7 0.5 0.35 Категория В - офисные помещения 0.7 0.5 0.35 Категория C- помещения с возможным скоплением людей 0.7 0.7 0.6 Категория D - торговые площади 0.7 0.7 0.6 Категория E - складские площади 1.0 0.9 0.8 Категория F - проезжая часть для транспортных средств весом: а) не более 30кН 0.7 0.7 0.6 б) более 30кН, но не более 160 кН 0.7 0.5 0.3 Категория H – покрытия, кровли 0.7 0 0 Снеговые нагрузки на здания (см. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3) 0.6 0.5 0.3 Ветровые нагрузки на здания (см. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4) 0.6 0.2 0 Температурное воздействие (без пожара) в зданиях (см. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-5)

0.6 0.5 0

В общем случае на кровли действуют следующие основные типы нагрузки:

- собственный вес составляющих кровли;

- ветровые нагрузки;

- снеговые нагрузки;

- полезные нагрузки.

Отдельным случаем комбинации для применения несущих настилов в кровлях является отрыв. Собственный вес, снеговые и полезные нагрузки для такого случая благоприятны. Однако если снеговые и полезные нагрузки, как переменные, в комбинации на отрыв можно исключить, то гравитационные постоянные нагрузки необходимо включать в комбинацию благоприятным значением. Возникновение и значение распределенного усилий отрыва для предельных состояний STR и GEO в таком случае принимает вид:

kwg 5,10,1 k


где минус указывает на противоположное по знаку усилие ветрового отсоса, а коэффициенты сочетаний 훹не вводились ввиду наличия только одного временного воздействия.

В запас надежности отрыв листа от основания может быть рассмотрен как потеря им устойчивости положения (EQU), когда благоприятное значение собственного веса снижается ниже характеристического значения:

kwg 5,19,0 k

Подобная постановка проблемы не лишена смысла, поскольку отрыв значительных участков настила кровли от основания при сильном ветре – это распространенное повреждение.

При возникновении на кровлях условий для чрезвычайных снеговых мешков их следует моделировать, используя следующую комбинацию нагрузок:

1

k,2,k,11,11

k, """"""""i

iidj

j QQАРG

где:

А – расчетное значение эпизодического воздействия, представленное в данном случае чрезвычайной снеговой нагрузкой от мешков.

Предельные состояния по эксплуатационной пригодности согласно ДСТУ-Н Б EN 1990 классифицируются в зависимости от типа ограничений и поведения во времени. Основными критериями (ограничениями) являются:

- предельные перемещения;

- динамический отклик (предельные частоты);

В зависимости от изменения во времени Еврокод различает:

- необратимые предельные состояния по эксплуатационной пригодности;

- обратимые предельные состояния по эксплуатационной пригодности.

Национальное приложение ДСТУ-Н Б EN 1990 заменяет классификацию предельных состояний по эксплуатационной пригодности в зависимости от причины, которая вызывает ограничение:

- технологические (обеспечение нормальных условий эксплуатации приборов и узлов, сохранение заданных уклонов);

- конструктивные (обеспечение целостности конструкции и узлов, сохранение заданных уклонов);

- физиологические (обеспечение комфорта людей и надлежащих условий работы);

- эстетико-психологические (обеспечение надлежащего внешнего вида конструкций).

Базовыми критериями оценки являются предельные перемещения, но дополнительные требования могут устанавливаться в каждом конкретном случае и должны быть согласованы с заказчиком.


Изменение классификации предельных состояний в национальном приложении ДСТУ-Н Б EN 1990 не влияет на классификацию его основной части в зависимости от поведения во времени, поскольку на ней основан выбор комбинаций воздействий для предельных состояний по эксплуатационной пригодности. Таких комбинаций три:

- характеристические применяются для необратимых предельных состояний;

- частые применяются для обратимых предельных состояний;

- квазипостоянные применяются для расчета поведения конструкции во времени.

Необратимые предельные состояния по эксплуатационной пригодности – предельные состояния по эксплуатационной пригодности, для которых последствия воздействий, превышающие требования, сохраняются после прекращения воздействий, их вызвавших.

Обратимые предельные состояния по эксплуатационной пригодности – предельные состояния по эксплуатационной пригодности, для которых последствия воздействий, превышающие требования, исключаются после прекращения воздействий, их вызвавших.

Поведение конструкции во времени относится к таким эффектам как усадка и ползучесть, характерным для бетонов, но не для стальных элементов. Следовательно, использование квазипостоянных сочетаний для стальных элементов – не характерно, кроме случаев сталежелезобетонных и других комбинированных элементов. В остальных случаях классификацию можно связать следующим образом:

- технологические

- конструктивные

- физиологические

- эстетико-психологические

- необратимые (характеристическая комбинация)

- обратимые (частая комбинация)

В комбинациях воздействий для оценки критериев эксплуатационной пригодности коэффициенты надежности по нагрузке 훾 приравниваются к единице, а отличия обусловлены коэффициентами сочетаний нагрузок:

- характеристическая комбинация

1

,,01,1

jk, """"""i

ikikj

QQРG

- частая комбинация

1

,,21,,11

jk, """"""i

ikikij

QQРG

Частая комбинация более благоприятная, поэтому в запас все критерии рекомендуется оценивать по характеристическим комбинациям воздействий.


3.2.2 Распространенные расчетные схемы профнастилов Основные расчетные схемы настилов – это разрезные и неразрезные балки с шарнирными опорами и равномерно распределенными нагрузками. Подобные простые расчетные схемы производители несущих профилированных настилов используют для составления нагрузочных таблиц в своих каталогах. Нагрузочные таблицы составляются для вариаций толщин настила, его положений («негатив» либо «позитив»), пролетов и критериев расчета по предельным состояниям. Производители, как правило, ограничиваются нагрузочными таблицами для одно-, двух- и трехпролетных схем с ориентациями настила «негатив» и «позитив», как показано на Рисунке 3.6. Ориентация «позитив», как правило, означает приложение нагрузки (опорной реакции) к узкой полке, а «негатив» – к широкой.

Положение «позитив» рекомендуется для теплых кровель послойной сборки по несущему профнастилу. Благодаря большей плоскости опирания утеплителя на верхнюю полку снижается вероятность его усадки со временем в жестких кровлях и улучшаются условия эксплуатации жесткого утеплителя в мягких кровлях. Такой подход позволяет использовать более теплотехнически эффективный, менее плотный и дорогой утеплитель. В монолитных перекрытиях по профилированному настилу листы рекомендуется укладывать широким гофром вниз (положение «негатив»). Такое расположение настила дает более мощную плиту, улучшает работу сдвиговых анкеров балок в гофрах настила и дает больше места для их размещения, улучшает условия передачи опорных реакций. В настилах с рифами необходимо руководствоваться направлением их выштамповки. Помимо этого положение «негатив» всегда применяется в холодных кровлях, когда продольный стык (боковой нахлест) обязательно должен находиться сверху из соображений гидроизоляции.

Рисунок 3.6. Основные расчетные схемы, используемые производителями настилов Для облегчения расчетов в Таблице 3.15 для схем с постоянным сечением изгибаемого элемента и линейной распределенной нагрузкой при различном количестве неразрезных пролетов приведены значения опорных и пролетных моментов, поперечных усилий и опорных реакций, а также прогибов в пролетах. Следует учитывать, что тонкостенные профили в неразрезных схемах со знакопеременным моментом будут иметь различное редуцирование сечения по длине, однако для многих современных несущих профнастилов изгибные жесткости 퐸퐼 для сечений с сжатой широкой и с сжатой узкой полками будут очень близки. Поэтому задача инженера определить, можно ли использовать допущение о постоянном сечении настила и использовать справочные данные Таблицы 3.15 при проверке предельных состояний по несущей способности. Для определения прогибов Еврокод 3, Часть 1-3 допускает принимать постоянное наиболее редуцированное сечение в пролете.


Таблица 3.15. Расчетные усилия в неразрезных балочных элементах постоянного сечения

Схема с обозначениями

Момент Поперечное усилие Опорная реакция Относительный

прогиб от равномерно

распределенной

нагрузки,

Обозна-

чение

Значение множи-теля, 푞푙

Обозна-

чение

Значение множи-теля, 푞푙

Обозна-чение

Значен

ие множи-теля, 푞푙

Однопролетная схема

푀

0,125

푄 ,

0,5

푅

0,5

0,013

Неразрезная двухпролетная балка

푀 , 푀 ,

0,070 -0,125

푄 , 푄 ,

0,375 -0,625

푅 푅

0,375 1,250

0,0052

Неразрезная трехпролетная балка

푀 , 푀 , 푀 ,

0,080 -0,100 0,025

푄 , 푄 , 푄 ,

0,400 -0,600 0,500

푅 푅

0,400 1,100

0,00677 0,00052

Неразрезная четырехпролетная балка

푀 , 푀 , 푀 , 푀 ,

0,077 -0,107 0,037 -0,071

푄 , 푄 , 푄 , 푄 ,

0,393 -0,607 0,536 -0,464

푅 푅 푅

0,393 1,143 0,926

0,0063

0,0019

Неразрезная пятипролетная балка

푀 , 푀 , 푀 , 푀 , 푀 ,

0,078 -0,105 0,033 -0,079 0,046

푄 , 푄 , 푄 , 푄 , 푄 ,

0,395 -0,605 0,526 -0,474 0,500

푅 푅 푅

0,393 1,132 0,974

0,00646

0,0015

Неразрезная многопролетная балка

푀 , 푀 ,

푀 ,

0,078 0,042 -0,083

푄 ,

0,500

푅 =

= 푅 = = 푅 = = 푅

1,000

0,0078 0,00264

q

B l A

C A l

q

l 2 1 B

q

B C D A l l

2 1 l

3

A B С D

q

l l 2 1

l 3 4 F

l

q

l l 2 1

l 3 4 F

l l 5 E D C B A

I l l l

q

K L M l l


Для неразрезных стальных балочных элементов без консолей, воспринимающих преимущественно равномерно распределенную нагрузку, ДСТУ-Н Б EN1993-1-1 предписывает определять максимальные расчетные моменты по двум схемам приложения нагрузок:

- расчетная постоянная нагрузка 훾 퐺 действует во всех пролетах, а расчетные переменные нагрузки ∑훾 푄 дополнительно прикладываются с шагом через один пролет (в этих пролетах действует сумма постоянных и переменных нагрузок 훾 퐺 +∑ 훾 푄 );

- расчетная постоянная нагрузка 훾 퐺 действует во всех пролетах, а расчетные переменные нагрузки∑훾 푄 – в любых двух смежных пролетах.

Первая схема приложения нагрузок определяет максимальный пролетный момент, а вторая – максимальный изгибающий момент на опоре.

Для стандартных применений несущих профнастилов в кровлях данные схемы приложения нагрузок допускается не учитывать, поскольку Еврокод предписывает использовать реалистичные сочетания нагрузок. Для настилов в покрытиях, как правило, определяющими являются нагрузки от снега и ветра, приложение которых в строго заданных последовательностях через пролет или на смежных пролетах не соответствует их природе, а распределенная характеристическая полезная нагрузка на неэксплуатируемые кровли порядка 40 кг/м2 не будет определяющей в сравнении со снегом от 80 до 180 кг/м2.

Для профинастилов в монолитных перекрытиях на этапе строительства определяющими являются переменные монтажные нагрузки, для которых описанные схемы следует применять согласно рекомендациям, приведенным в Разделе 3.2.4.5.

3.2.3 Проектный срок эксплуатации и класс ответственности При проектировании зданий и сооружений следует устанавливать проектный срок эксплуатации.

В Таблице 3.16 приведены значения индикативных проектных сроков эксплуатации зданий и сооружений, возводимых на территории Украины согласно национальному приложению ДСТУ-Н Б EN 1990.

Таблица 3.16. Классификация проектных сроков эксплуатации Категории проектных

терминов эксплуатации Проектный термин

эксплуатации (в годах) Примеры

1 10 Временные сооружения

2 10-25 Заменяемые части несущих конструкций, например, крановые балки и отдельные опоры

3 не менее 25

Здания и сооружения, эксплуатируемые в сильноагрессивной среде (резервуары и трубопроводы нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности, сооружения в условиях прибрежной зоны и шельфа и т. д.)

3 15-30 Сельскохозяйственные и складские здания и сооружения

4 50 Строительные конструкции общего назначения при нормальных условиях эксплуатации

5 100 Монументальные сооружения, мосты и другие гражданские инженерные сооружения


Для большинства зданий и сооружений проектный срок эксплуатации в 50 лет будет удовлетворять их классификации. Значение проектного срока определяет требования к надежности и долговечности. В частности оно используется при корректировке значений нагрузок согласно Еврокоду 1.

В техническом задании на проектирование либо другой договорной документации должен указываться класс ответственности объекта, который определяется заказчиком по согласованию с генеральным проектировщиком и организацией, осуществляющей научное сопровождение проектных работ. Этот класс должен быть известен собственнику объекта и по его согласию может повышаться.

Класс ответственности зданий и сооружений определяют расчетом в зависимости от уровня возможных материальных потерь и социальных утрат, связанных с прекращением эксплуатации либо потерей целостности объектом, а также на основе значимости объекта в культурном отношении и общей инфраструктуре.

Классификация зданий и сооружений принимается национальным приложением ДСТУ-Н Б EN 1990 согласно указаниям в Таблице 3.17. Зданию или сооружению в целом присваивается наивысший из полученных классов.

Таблица 3.17. Определение классов ответственности в зависимости от возможных последствий отказа

Класс последствий (ответствен-

ности) здания либо сооружения

Характеристики возможных последствий отказа здания либо сооружения Потенциальная опасность, особ

Объем возможного материального ущерба,

м.р.з.п.

Потеря объектов

культурного наследия, категории объектов

Прекращение функционирован

ия объектов коммуникаций

транспорта, связи, энергетики

и других инженерных

сетей, уровень

Для здоровья и жизнедея-

тельности людей,

постоянно пребывающих

на объекте

Для здоровья и жизнедея-

тельности людей,

периодически пребывающих

на объекте

Для жизнедея-тельности

людей, пребы-вающих снаружи объекта

СС3 значительные последствия

Более 400

Более 1000

Более 50000

Более 150000

Национальной значимости Государственный

СС2 средние

последствия

от 50 до 400

от 100 до 1000

от 100 до 50000

от 2000 до 150000

Местного значения

Региональный, местный

СС1 малые

последствия до 50 до 50 до 100 до 2000 - -

Независимо от классификации по признакам Таблицы 3.17 следует устанавливать класс последствий (ответственности) не ниже:

СС3 – для объектов повышенной опасности, определенных законодательством, а также высотных жилых и гражданских зданий высотой более 100 м;

СС2 – для высотных жилых и гражданских зданий высотой от 73,5 до 100 м;

Предварительную классификацию объектов допускается производить по указаниям, сведенным в Таблицу 3.18.


Таблица 3.18. Предварительная классификация классов последствий (ответственности) согласно национальному приложению ДСТУ-Н Б EN 1990

Класс последствий

(ответст-венности)

Описание характерных примеров

СС3 - объекты нефте- и газодобывающей, газоперерабатывающей, металлургической, химической и других областей с элементами повышенной опасности; - объекты химической, нефтехимической, биотехнологической, оборонной и других промышленностей, связанных с переработкой опасных материалов; - объекты угольной и горнодобывающий промышленности с повышенными требованиями пожаро- и взрывоопасности; - здания главных вентиляционных систем на шахтах и рудниках; - объекты атомной энергетики; - объекты гидро- и теплоэнергетики мощностью более 1,0 млн. кВт; - стационарные сооружения знаков навигационной обстановки; - здания и сооружения крупных железнодорожных вокзалов и аэровокзалов; - крупные элеваторы и зернохранилища, мельничные комбинаты; - жилые, гражданские либо многофункциональные здания высотой более 100 м; - здания основных музеев, госархивов, национальных хранилищ; - зрелищные объекты с массовым пребыванием людей (стадионы, театры, кинозалы, цирки и выставочные центры); - здания университетов, институтов, школ, дошкольных учреждений; - большие больницы и другие объекты здравоохранения; - универсамы и другие большие торговые предприятия; - объекты жизнеобеспечения больших районов городской застройки и промышленных территорий; - большие объекты защитного характера (противоселевые, противооползневые сооружения, дамбы).

СС2 - большинство зданий, не относящихся к СС3; - основные объекты металлургической промышленности, тяжелого машиностроения, нефтехимии, кораблестроения, оборонной промышленности (доменные и мартеновские цеха, складские корпуса, высокие дымовые трубы и т. д.); - копры, машинные отделения добывающих машин; - объекты гидро- и теплоэнергетики мощностью менее 1 млн. кВт, ЛЭП и другие элементы распределения; - большие отели и общежития; - объекты водопровода и канализации промышленных предприятий и населенных пунктов; - здания для проведения зрелищных и спортивных мероприятий, торговли, общественного питания, служб быта, здравоохранения; - здания и сооружения центральных складов обеспечения потребностей населения, склады особо ценного оборудования и материалов, включая военные склады; - жилые, гражданские либо многофункциональные здания высотой до 100 м.

СС1 - все объекты промышленности, энергетики, транспорта и связи, сельского хозяйства и переработки сельхозпродукции, не входящие в классы СС3 и СС2; - гражданские здания, объекты спорта, не относящиеся к классам СС3 и СС2, а также все временные объекты и мобильные здания; - парники, теплицы.

В нормах проектирования конкретных объектов их классификационные параметры могут уточняться.


Один из путей дифференциации надежности заключается в корректировке частных коэффициентов надежности по нагрузкам 훾 . Для реализация данной дифференциации используют коэффициенты FIK , значения которых согласно национальному приложению ДСТУ-Н Б EN 1990 принимаются по Таблице 3.19.

Таблица 3.19. Значения коэффициентов FIK

Класс ответственности сооружения

Категория ответственности

конструкции

Значения коэффициентов FIK , которые используются в расчетных ситуациях:

постоянных переходных аварийных

СС3 А 1,250 1,050

1,050 Б 1, 200 1,000 В 1,150 0,950

СС2 А 1,100 0,975

0,975 Б 1,050 0,950 В 1,000 0,925

СС1 А 1,000 0,950

0,950 Б 0,975 0,925 В 0,950 0,900

В зависимости от последствий, которые может вызвать отказ, различают три категории ответственности конструкции и их элементов:

А – конструкции и элементы, отказ которых может привести к полной непригодности здания к эксплуатации в целом либо значительной ее части;

Б – конструкции и элементы, отказ которых может привести к осложнению нормальной эксплуатации здания либо отказу других конструкций, не принадлежащих к категории А;

В – конструкции, отказ которых не приводит к нарушению функции других конструкций либо элементов.

Для несущих профнастилов перекрытий и покрытий в большинстве случаев достаточным будет принимать наиболее распространенную Категорию Б. В случаях, где профилированный элемент является основной несущей конструкцией, например в бескаркасных ангарах, к нему рекомендуется применять категорию А.


3.2.4 Нагрузки и воздействия

3.2.4.1 Вес конструкций и грунтов Собственный вес конструкций следует учитывать как постоянную неподвижную нагрузку.

Собственный вес конструкций в большинстве случаев следует принимать в виде общей характеристической нагрузки и определять, основываясь на номинальных размерах и характеристических значениях удельного веса.

Собственный вес конструкций включает конструктивные и неконструктивные элементы, в том числе и коммуникации, вес грунтов и балластных слоев.

К неконструктивным элементам, создающим постоянные нагрузки, относятся:

- кровельные материалы;

- облицовка и покрытия;

- постоянные перегородки и стяжки;

- поручни, защитные ограды, парапеты и бордюры;

- отделка стен;

- подвесные потолки;

- теплоизоляция;

- мостовые настилы;

- постоянное оборудование.

К постоянному оборудованию относится:

- оборудование лифтов и эскалаторов;

- элементы систем отопления, вентиляции и кондиционирования;

- электрооборудование;

- трубы без их заполнения;

- кабельные каналы, лотки и их соединения;

- любое другое оборудование и механизмы, неотъемлемые от основной функции здания или сооружения.

Некоторые справочные значения для определения постоянных нагрузок на профнастилы в кровлях приведены в Таблице 3.20.


Таблица 3.20. Справочный ориентировочный удельный вес и нагрузка некоторых строительных материалов и изделий Материал либо изделие Характеристический удельный

вес, кН/м3 Характеристическая распределенная нагрузка, кН/м2

Сталь 77,0-78,5 - Алюминий 27,0 - Медь 87,0-89,0 - Цинк 71,0-72,0 - Обычный бетон 24,0 - Стекло листовое 25,0 - Акрил листовой 12,0 - Цементный раствор 19,0-23,0 - Гравий и песок (гравийная защита) 15,0-20,0 -

Гравий керамзитовый 2,0-4,0 Мягкий минераловатный утеплитель 0,3-0,4 -

Жесткий минераловатный утеплитель 1,5-2,0 -

Плиты из резольнофенолфор-мальдегидного пенопласта 1,0 -

Плиты пенополистерольные или пенополиуретановые 0,5-1,5 -

Плиты из экструдированного пенополистирола 0,3-0,4

Вспученный полистирол в гранулах 0,3 -

Один слой рулонного материала гидроизоляционного ковра

- 0,02-0,04

Один слой рулонной пароизоляции - 0,02-0,04

Дистанционные профили - 0,02-0,04 Точный вес следует определять согласно условиям строительства и эксплуатации здания в соответствии с паспортными характеристиками изделий.

3.2.4.2 Полезные нагрузки Полезные нагрузки в зданиях зависят от функционального назначения и условий эксплуатации. Полезные нагрузки в зданиях включают:

- нагрузки от людей в условиях нормальной эксплуатации здания;

- мебель и перемещаемые объекты (например, передвижные перегородки, складируемые материалы, содержимое контейнеров);

- периодические события, например, скопление людей, перестановка мебели или складируемых объектов, которые могут возникнуть во время эксплуатации и ремонтов здания.

Для определения полезных нагрузок перекрытия и кровли следует разделять на зоны по категориям в зависимости от функционального предназначения.


Полезные нагрузки на покрытия принимаются в зависимости от категории их эксплуатации согласно Таблице 3.21.

Таблица 3.21. Категории покрытий и соответствующие значения полезных нагрузок

Категория Описание 푞 , кН/м2 푄 , кН

Н Неэксплуатируемые покрытия, за исключением случаев проведения технического осмотра и ремонтных работ

0.4 1.0

I Эксплуатируемые покрытия с использованием по категориям А-D

По Таблицам НБ2.1 и НБ2.2. национального приложения ДСТУ-Н Б EN 1991-1-1 в зависимости от категории.

K Эксплуатируемые покрытия специального назначения, например посадочные зоны для вертолетов

Данной публикацией не рассматриваются.

Полезные нагрузки не следует прикладывать к покрытиям одновременно с ветровыми либо снеговыми воздействиями.

Минимальные значения полезных нагрузок не учитывают неконтролируемого скопления строительных материалов, которое может возникать при техническом обслуживании. Следует предусматривать меры, распределяющие локальные нагрузки по достаточной площади либо исключающие их воздействие непосредственно на настил. Несколько примеров таких мероприятий показаны на Рисунке 3.7.

Рисунок 3.7. Примеры распределения и исключения сосредоточенных нагрузок на настил

В эксплуатируемых кровлях несущие профнастилы применяются только как составляющие элементы сталежелезобетонных плит и других подобных решений, не воспринимая полезные нагрузки на стадии эксплуатации в качестве независимых элементов. Поэтому основным случаем приложения полезных нагрузок к несущим кровельным профнастилам является Категория Н неэксплуатируемых покрытий.

Аналогична ситуация и для монолитных перекрытий по профнастилу, где он работает как независимый элемент только на стадии возведения и воспринимает монтажные нагрузки, а полезные не прикладываются к нему вовсе, либо прикладываются уже на стадии эксплуатации, как к элементу армирования сталежелезобетонной плиты.


3.2.4.3 Снеговые нагрузки

Снеговые нагрузки на покрытия следует определять следующим образом:

- для постоянных/переходных расчетных ситуаций по формуле:

푠 퐶 퐶 퐶 푠

- для аварийных расчетных ситуаций, в которых снеговая нагрузка является эпизодическим воздействием (например, при чрезвычайных снегопадах), кроме случаев возникновения чрезвычайных снеговых мешков:

푠 퐶 퐶 퐶 푠

Национальное приложение ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3 исключает чрезвычайные снегопады на территории Украины, поэтому указанный вариант нагрузки в практических расчетах не применяется.

- для аварийных расчетных ситуаций, в которых снеговые мешки являются эпизодическим воздействием (чрезвычайные снеговые мешки):

푠 퐶 푠

где:

푠 – характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт согласно карте на Рисунке 3.8;

퐶 – коэффициент внешних условий;

퐶 – температурный коэффициент;

퐶 – коэффициент географической высоты;

– коэффициент формы снеговой нагрузки, учитывающий абрис покрытия здания;

푠 расчетное значение чрезвычайных снеговых нагрузок на грунт для определенной местности (на территории Украины не применяется).

Таким образом, на территории Украины используются следующие случаи и расчетные ситуации, включающие снеговые нагрузки:

- случай А. Нормальные условия;

- случай В2. Чрезвычайные условия. Отсутствие чрезвычайных снегопадов. Чрезвычайные снеговые мешки.

При этом рассматриваются постоянные и переходные расчетные ситуации, в которых снеговая нагрузка принимается с учетом и без учета обычных заносов, а также аварийные расчетные ситуации, в которых снег учитывается как эпизодическое воздействие. Сокращенная согласно национальному приложению система расчетных ситуаций снеговых нагрузок приведена в Таблице 3.22.


Рисунок 3.8. Карта районирования Украины по характеристическому значению снеговой нагрузки на грунт


Таблица 3.22. Расчетные ситуации и методика приложения снеговых нагрузок

Нормальные условия Чрезвычайные условия Случай А Случай В2

Отсутствие чрезвычайных снегопадов Отсутствие чрезвычайных снеговых мешков

Отсутствие чрезвычайных снегопадов Чрезвычайные снеговые мешки

Постоянные/переходные расчетные ситуации Постоянные/переходные расчетные ситуации [1] без учета снеговых мешков 퐶 퐶 푠 [1] без учета снеговых мешков 퐶 퐶 푠

[2] с учетом снеговых мешков 퐶 퐶 푠 [2] с учетом снеговых мешков 퐶 퐶 푠 (кроме чрезвычайных их форм)

Аварийная расчетная ситуация [3] c учетом снеговых мешков 푠 (чрезвычайные

формы)

Значения на Рисунке 3.8 соответствуют среднему периоду повторяемости 푛 в 50 лет. Для объектов массового строительства допускается принимать средний период повторяемости 푛 равным проектному сроку эксплуатации 푇 и определять повышающий коэффициент по Таблице 3.23.

Таблица 3.23. Отношение характеристического давления снега на грунт к значениям в зависимости от среднего срока повторяемости

푛, лет 1 5 10 20 40 50 60 80 100 150 200 300 500

kn ss 0,24 0,55 0,69 0,83 0,96 1,00 1,04 1,10 1,14 1,22 1,26 1,34 1,44

Промежуточные значения в Таблице 3.23 допускается определять линейной интерполяцией. Для объектов повышенной ответственности с заданной вероятностью непревышения снеговой нагрузки – см. национальное приложение ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3.

При определении снеговых нагрузок для неутепленных покрытий уклоном более 3% цехов с повышенной теплоотдачей и обеспечением надлежащего отвода талой воды температурный коэффициент 퐶 следует принимать равным 0,8 . В отсутствие данных о режиме эксплуатации покрытия коэффициент 퐶 допускается принимать равным 1,0.

При проектировании зданий и сооружений на площадках, расположенных выше 500м над уровнем моря в горной местности, характеристическое значение снеговой нагрузки следует дополнительно умножать на коэффициент географической высоты 퐶 , равный:

퐶 = 1,4 ∙ 퐻 + 0,3, если 퐻 ≥ 0,5

где:

퐻 – высота площадки над уровнем моря в километрах.

В других случаях (при 퐻 < 0,5) коэффициент принимается 퐶 = 1,0.

Коэффициент внешних условий 퐶 должен учитывать будущее развитие территорий и застройку вокруг площадки. При отсутствии данных о топографии местности коэффициент внешних условий 퐶 следует принимать равным 1,0. При известных условиях на прилежащих к участку строительства территориях он может приниматься согласно Таблице 3.24.


Таблица 3.24. Значения коэффициента внешних условий 퐶 в зависимости от типа местности

Топография местности Се Незащищенные от ветра – равнинные без препятствий, а также частично защищенные

высокими зданиями и деревьями территории 0,8

Обычные – территории, на которых не наблюдается значительных перемещений снега по покрытиям под действием ветра благодаря ландшафту, застройке либо деревьям вокруг 1,0

Укрытые – территории, на которых объект строительства значительно ниже окружающего ландшафта, высоких деревьев либо застройки 1,2

На Рисунке 3.9 приведены схемы распределения снеговых нагрузок для двух наиболее простых и распространенных типов кровель.

Рисунок 3.9. Схемы снеговых нагрузок для односкатных и двускатных покрытий

Значения коэффициентов формы снеговой нагрузки и на рисунке зависят от уклона скатов кровли и приведены в Таблице 3.25. Таблица 3.25. Коэффициенты формы снеговой нагрузки

Уклон ската кровли 0°30° 30°60° 60°

0,8 0,8 ∙ (60– )/30 0,0 0,8 + 0,8 ∙ /30 1,6 –

При наличии на кровле элементов снегоудержания, других препятствий либо когда скат оканчивается парапетом, коэффициент формы снеговой нагрузки следует принимать не менее 0,8.


Снеговые мешки на кровле, как естественный процесс, могут образовываться и в нормальных условиях. Схема распределения снеговой нагрузки в месте перепада высоты здания либо примыкания к более высокому зданию показана на Рисунке 3.10.

Рисунок 3.10. Коэффициенты формы снеговой нагрузки для покрытий, примыкающих к более высоким зданиям

Коэффициенты формы снеговой нагрузки согласно Рисунку 3.10, которые должны использоваться для покрытий, примыкающих к более высоким частям зданий, определяются выражениями:

0,8

где: – коэффициент, учитывающий сползание снега с более высокой части здания: = 0 при 훼 ≤ 15°; принимается как 50% максимальной снеговой нагрузки на верхнем покрытии согласно предыдущим схемам для односкатных и двускатных кровель. – коэффициент, учитывающий влияние ветра на образование снеговых мешков:

(푏 + 푏 )/2ℎ /푠

= 2кН/м3 – допускаемый к применению в данной формуле показатель удельного веса снега.

0,8 аПри этом: 푎4 , если нижнее покрытие является покрытием здания; 푎6 , если нижнее покрытие является навесом. Длина снегового мешка определяется следующим образом:

푙 2ℎДлина снегового мешка должна приниматься не менее 5 и не более 16 м.

Для аналогичной схемы рассмотрим расчет чрезвычайных снеговых мешков, используемых в аварийных расчетных ситуациях. Коэффициенты формы снеговой нагрузки при чрезвычайных снеговых мешках для покрытий в местах перепада высот приведены на Рисунке 3.11 и в Таблице 3.26. Длина снегового мешка 푙 принимается минимальным из значений 5ℎ, 푏 либо 15м. Коэффициент формы принимается минимальным из значений 2ℎ/푠 , 2푏/푙 либо 8, где 푏 – это максимальное из значений 푏 и 푏 .


Рисунок 3.11. Коэффициенты формы и длина чрезвычайных снеговых мешков для покрытий, примыкающих к более высоким частям зданий

Таблица 3.26. Коэффициенты формы снеговой нагрузки для покрытий в местах перепада высоты при чрезвычайных снеговых мешках

Коэффициент формы Угол уклона покрытия 0° 15° 15° 30° 30° 60 60°

[(30– )/15] 0 0 [(60– )/30] 0

3.2.4.4 Ветровые нагрузки

Ветровые воздействия переменны во времени. Они действуют в форме давления на внешние поверхности наружного ограждения зданий, а в случае его проницаемости – также и на внутренние поверхности. Возможны также прямые воздействия ветра на внутренние поверхности постоянно открытых с одной или нескольких сторон зданий. Давление ветра действует по нормали к поверхности. В случае обтекания ветром больших поверхностей следует учитывать силы трения, действующие параллельно расчетным поверхностям.

Ветровое давление 푤 на внешние поверхности определяется по формуле:

peepe czqw )(

где:

푞 (푧 ) – максимальный скоростной напор ветра;

푧 – базовая высота для внешнего давления;

푐 – коэффициент внешнего давления.

Ветровое давление на внутренние поверхности:

piipi czqw )(


где:

푞 (푧 ) – максимальный скоростной напор ветра;

푧 – базовая высота для внутреннего давления;

푐 – коэффициент внутреннего давления.

Согласно национальному приложению ДСТУ-Н Б EN1991-1-4 максимальный скоростной напор ветра 푞 (푧) на высоте 푧 от поверхности земли следует определять по формуле:

21( ) 1 5 ( ) ( ) ( )2p v m e bq z I z v z c z q

Первое равенство описывает более подробный расчет, учитывающий параметры:

vI – интенсивность турбулентности с привязкой к условиям местности;

푣 (푧) – средняя скорость ветра, учитывающая неровности и особенности рельефа.

Подобный подход применяется при больших неровностях либо перепадах рельефа (холмы, горы, скалы и т. д.), которые увеличивают скорость ветра более чем на 5%, и не рассматривается данной публикацией.

Для равнинной местности, когда ее уклон против ветра менее 3о, используется второе упрощенное равенство, где коэффициент возрастания ветровой нагрузки по высоте 푐 (푧) принимается по Рисунку 3.12 как функция высоты над местностью в зависимости от ее типа согласно Таблице 3.27.

Рисунок 3.12. График коэффициента 푐 (푧) возрастания ветровой нагрузки по высоте для равнинной местности (푐 = 1,0, 푘 = 1,0)


Таблица 3.27. Типы местности и их описание

Тип местности

Описание Иллюстрация

0 Моря либо прибрежные зоны, выходящие к открытому морю

I Озера либо ровная и горизонтальная местность с

незначительной растительностью и без препятствий

II

Территория с низкой растительностью на подобии травы и отдельными препятствиями

(деревья, здания) с минимальным интервалом в 20 высот препятствия

III

Территория с равномерной растительностью либо застройкой, а также отдельными

препятствиями, максимальные расстояния между которыми не превышает 20 высот

препятствия (села, пригороды и леса)

IV Территория, на которой минимум 15%

поверхности занято зданиями, средняя высота которых превышает 15 м.

Значение среднего (базового) скоростного напора 푞 определяется по формуле:

2

21

bb vq

где:

휌 – плотность воздуха, которая зависит от высоты, температуры и барометрического давления при прогнозируемом для региона ураганном ветре. Национальное приложение принимает рекомендуемое значение 휌 = 1,25кг/м ;


푣 – базовая скорость ветра, определяемая как функция направления ветра в зависимости от времени года на высоте 10 м для местности категории II:

푣 = 푐 · 푐 · 푣 ,

푐 – коэффициент направления, который следует принимать равным 1.0, если другое значение достаточно не обосновано;

푐 – коэффициент сезонности следует принимать равным 1.0 во всех случаях;

푣 , – основное значение базовой скорости ветра, которое согласно национальному приложению принимается равным:

푣 , = 푣 , · 푐

푣 , – характеристическое значение базовой скорости ветра по карте на Рисунке 3.13;

푐 – коэффициент географической высоты, зависящий от высоты 퐻 в километрах размещения строительного объекта над уровнем моря:

4 1alt AC H при 0,5кмAH

1altC при 0,5кмAH

Получив зависимость максимального скоростного напора ветра от высоты 푞 (푧), для расчета давления по поверхностям следует определить внутренние и внешние коэффициенты давления.

Внешние коэффициенты давления определяют эффект влияния ветра на внешние поверхности зданий, а внутренние коэффициенты – на внутренние поверхности.

Внешние коэффициенты давления разделяют на общие и локальные. Локальные коэффициенты учитывают действие давления для сбора нагрузки с площади, не превышающей 1 м2. Они могут использоваться для расчета малых элементов и крепежа. Общие коэффициенты давления используются для расчета конструкций с грузовой площадью до и более 10 м2.

Коэффициенты внешнего давления 푐 для зданий и их частей для грузовых площадей 1 м2 и 10 м2 приводятся в таблицах в зависимости от конфигурации здания и обозначаются 푐 , - для локальных значений и 푐 , - для общих значений.

Значения 푐 , и푐 , в таблицах используются для ортогональных направлений ветра 0о, 90о, 180о. Эти значения отображают наиболее неблагоприятные значения в диапазоне направления ветра 휃 = ∓45о .

Далее приведены распределения коэффициентов давления ветра для наиболее распространенных конфигураций покрытий.


Рисунок 3.13. Карта районирования Украины по характеристическому значению базовой скорости ветра


Для плоских покрытий с уклонами от -5о до 5о:

- покрытие разделяется на зоны согласно Рисунку 3.14;

- базовая высота принимается:

푧 = ℎ при скругленных и скошенных карнизах;

푧 = ℎ + ℎ ;

- для каждой зоны коэффициенты давления приведены в Таблице 3.28.

Рисунок 3.14. Определение ветрового давления на плоские кровли

Таблица 3.28. Коэффициенты внешнего давления для плоских покрытий

Тип покрытия

Зона F G H I

cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

Прямые карнизы -1.8 -2.5 -1.2 -2.0 -0.7 -1.2 +0.2 -0.2

С парапетами

hp/h=0,025 -1.6 -2.2 -1.1 -1.8 -0.7 -1.2 +0.2 -0.2

hp/h=0,05 -1.4 -2.0 -0.9 -1.6 -0.7 -1.2 +0.2 -0.2

hp/h=0,10 -1.2 -1.8 -0.8 -1.4 -0.7 -1.2 +0.2 -0.2


Скругленные карнизы

r/h = 0,05 -1.0 -1.5 -1.2 -1.8 -0.4 +0.2 -0.2

r/h = 0,10 -0.7 -1.2 -0.8 -1.4 -0.3 +0.2 -0.2

r/h = 0,20 -0.5 -0.8 -0.5 -0.8 -0.3 +0.2 -0.2

Скошенные карнизы

α = 30° -1.0 -1.5 -1.0 -1.5 -0.3 +0.2 -0.2

α = 45° -1.2 -1.8 -1.3 -1.9 -0.4 +0.2 -0.2

α = 60° -1.3 -1.9 -1.3 -1.9 -0.5 +0.2 -0.2

Примечание 1. Для покрытий с парапетами либо скругленными карнизами промежуточные значения ℎ /ℎ и 푟/ℎ допускается определять линейной интерполяцией. Примечание 2. Для покрытий со скошенными карнизами значения между 훼 = 30о , 45о и 훼 = 60о следует определять линейной интерполяцией. Для 훼 > 60о следует использовать линейную интерполяцию между значениями для 훼 = 60о и прямых карнизов. Примечание 3. В зоне I, где указаны положительные и отрицательные значения, следует учитывать оба случая. Примечание 4. Для самих плоскостей скошенных карнизов коэффициенты определяются как для двускатных покрытий Примечание 5. Для самих плоскостей скругленных карнизов коэффициенты распределяются по линейной зависимости между значением для стены и покрытия.

Для односкатных покрытий:


- базовая высота 푧 принимается равной ℎ;

- для каждой зоны коэффициенты давления приведены в двух частях Таблицы 3.29 (а и b) в зависимости от направления ветра (훳 = 0о, 180о, 90о).


Рисунок 3.15. Определение ветрового давления на односкатные кровли

Таблица 3.29а. Коэффициенты внешнего давления для односкатных покрытий. Часть 1. Направления 훳 = 0° и 훳 = 180°

Уклон α Зоны для направления ветра Θ = 0° Зоны для направления ветра Θ = 180°

F G H F G H cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

5° -1.7 -2.5 -1.2 -2.0 -0.6 -1.2 -2.3 -2.5 -1.3 -2.0 -0.8 -1.2 +0.0 +0.0 +0.0

15° -0.9 -2.0 -0.8 -1.5 -0.3 -2.5 -2.8 -1.3 -2.0 -0.9 -1.2 +0.2 +0.2 +0.2

30° -0.5 -1.5 -0.5 -1.5 -0.2 -1.1 -2.3 -0.8 -1.5 -0.8 +0.7 +0.7 +0.4

45° -0.0 -0.0 -0.0 -0.6 -1.3 -0.5 -0.7 +0.7 +0.7 +0.6 60° +0.7 +0.7 +0.7 -0.5 -1.0 -0.5 -0.5 75° +0.8 +0.8 +0.8 -0.5 -1.0 -0.5 -0.5


Таблица 3.29b. Коэффициенты внешнего давления для односкатных покрытий. Часть 2. Направления 훳 = 90°

Уклон α Зоны для направления ветра Θ = 90°

Fup Flow G H I cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

5° -2.1 -2.6 -2.1 -2.4 -1.8 -2.0 -0.6 -1.2 -0.5 15° -2.4 -2.9 -1.6 -2.4 -1.9 -2.5 -0.8 -1.2 -0.7 -1.2 30° -2.1 -2.9 -1.3 -2.0 -1.5 -2.0 -1.0 -1.3 -0.8 -1.2 45° -1.5 -2.4 -1.3 -2.0 -1.4 -2.0 -1.0 -1.3 -0.9 -1.2 60° -1.2 -2.0 -1.2 -2.0 -1.2 -2.0 -1.0 -1.3 -0.7 -1.2 75° -1.2 -2.0 -1.2 -2.0 -1.2 -2.0 -1.0 -1.3 -0.5

Примечание 1. Для 훳 = 0° давление резко меняется с положительных на отрицательные значения в пределах углов уклона 훼 от +5о до +45о, поэтому приведены как положительные, так и отрицательные значения. Для таких покрытий следует рассмотреть два случая: со всеми положительными значениями и всеми отрицательными значениями. Не допускается прикладывать одновременно положительные и отрицательные значения на одной поверхности. Примечание 2. Для промежуточных уклонов следует использовать линейную интерполяцию между значениями одного знака. Значения, равные 0, приводятся для интерполяции.

Для двускатных покрытий:


- базовая высота 푧 принимается равной ℎ;

- для каждой зоны коэффициенты давления приведены в двух частях Таблицы 3.30 (а и b) в зависимости от направления ветра (훳 = 0о, 90о).


Рисунок 3.16. Определение ветрового давления на двускатные кровли

Таблица 3.30а. Коэффициенты внешнего давления для двускатных покрытий. Часть 1. Направление 훳 = 0°


F G H I J cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

-45° -0.6 -0.6 -0.8 -0.7 -1.0 -1.5 -30° -1.1 -2.0 -0.8 -1.5 -0.8 -0.6 -0.8 -1.4 -15° -2.5 -2.8 -1.3 -2.0 -0.9 -1.2 -0.5 -0.7 -1.2

-5° -2.3 -2.5 -1.2 -2.0 -0.8 -1.2 +0.2 +0.2 -0.6 -0.6

5° -1.7 -2.5 -1.2 -2.0 -0.6 -1.2 -0.6 +0.2 +0.0 +0.0 +0.0 -0.6


15° -0.9 -2.0 -0.8 -1.5 -0.3 -0.4 -1.0 -1.5 +0.2 +0.2 +0.2 +0.0 +0.0 +0.0

30° -0.5 -1.5 -0.5 -1.5 -0.2 -0.4 -0.5 +0.7 +0.7 +0.4 +0.0 +0.0

45° -0.0 -0.0 -0.0 -0.2 -0.3 +0.7 +0.7 +0.6 +0.0 +0.0

60° +0.7 +0.7 +0.7 -0.2 -0.3 75° +0.8 +0.8 +0.8 -0.2 -0.3

Примечание 1. Для 훳 = 0° давление резко меняется с положительных на отрицательные значения в пределах углов уклона 훼 от +5о до +45о, поэтому приведены как положительные, так и отрицательные значения. Для таких покрытий следует рассматривать четыре случая: где наибольшие либо наименьшие значения всех площадей F, G и H используются с наибольшими либо наименьшими значениями по площадям I и J. Не допускается одновременно прикладывать положительные и отрицательные значения на одной поверхности. Примечание 2. Для промежуточных уклонов одного знака и между значениями одного знака может использоваться линейная интерполяция (интерполяция не используется в диапазоне уклонов между 훼 = +5° и 훼 = −5°, взамен чего применяют схемы для плоских покрытий). Значения, равные 0, приводятся для интерполяции.

Таблица 3.30b. Коэффициенты внешнего давления для двускатных покрытий. Часть 2. Направление 훳 = 90°


F G H I cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

-45° -1.4 -2.0 -1.2 -2.0 -1.0 -1.3 -0.9 -1.2 -30° -1.5 -2.1 -1.2 -2.0 -1.0 -1.3 -0.9 -1.2 -15° -1.9 -2.5 -1.2 -2.0 -0.8 -1.2 -0.8 -1.2 -5° -1.8 -2.5 -1.2 -2.0 -0.7 -1.2 -0.6 -1.2 5° -1.6 -2.2 -1.3 -2.0 -0.7 -1.2 -0.6

15° -1.3 -2.0 -1.3 -2.0 -0.6 -1.2 -0.5 30° -1.1 -1.5 -1.4 -2.0 -0.8 -1.2 -0.5 45° -1.1 -1.5 -1.4 -2.0 -0.9 -1.2 -0.5 60° -1.1 -1.5 -1.2 -2.0 -0.8 -1.0 -0.5 75° -1.1 -1.5 -1.2 -2.0 -0.8 -1.0 -0.5

Помимо аэродинамических коэффициентов внешнего давления различают:

- внутренние коэффициенты давления – для внутренних поверхностей зданий;

- коэффициенты давления нетто – для навесных покрытий, отдельно стоящих стен, парапетов и оград;

- коэффициенты трения – для стен и поверхностей больших по площади, превышающих в 4 раза площади перпендикулярных ветру поверхностей

- коэффициенты силы – для рекламных щитов, конструктивных элементов, цилиндрических элементов, сфер, флагов, решетчатых конструкций и лесов.

В общем случае такие коэффициенты не применяются к настилам, за исключением открытых зданий и навесов. В данных и других случаях – см. Еврокод 1, Часть 1-4 (ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4).


Сбор нагрузок на всю конструкцию либо ее элемент следует выполнять:

- определением сил, используя коэффициенты силы (рекламные щиты, галереи, мосты, цилиндры, сферы, леса, мостовые конструкции);

- сбором нагрузок суммированием давления на поверхности.

При сборе нагрузок суммированием давления на поверхности ветровое усилие 퐹 , действующее на конструкцию либо конструктивный элемент определяется векторным сложением сил 퐹 , , 퐹 , , 퐹 , соответсвующие внутренним и наружным давлениям, а также силам трения:

- внешние силы:

refейповерхностedsew AwccF ,

- внутренние силы:

refейповерхностiiw AwF ,

- силы трения:

frepfrfr AzqcF )(

где:

푐 푐 – конструктивный коэффициент;

푤 – внешнее давление на отдельную поверхность на высоте 푧 ;

푤 – внутреннее давление на отдельную поверхность на высоте 푧 ;

퐴 – площадь соответствующей поверхности;

푐 – коэффициент трения;

퐴 – площадь внешней поверхности трения, параллельной направлению ветра;

Конструктивный коэффициент 푐 푐 допускается принимать равным единице в следующих случаях:

- здания высотой до 15 м;

- элементы фасадов и покрытия с собственными частотами более 5 Гц (выполняется в общем случае для шага прогонов до 3 м);

- каркасные здания с несущими стенами, высота которых не превышает 100 м и четырехкратного размера зданий по нормали к направлению действия ветра;

- дымовые трубы с круглым поперечным сечением высотой менее 60 м или 6,5푑, где 푑 – это диаметр.


В остальных случаях следует использовать более подробный расчет согласно Еврокоду 1, Часть 1-4 (ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4).

Изложенный расчет нагрузок по максимальному скоростному напору 푞 , с учетом коэффициентов силы, давления и конструктивного коэффициента 푐 푐 , включает в себя среднюю и пульсационную составляющие ветровой нагрузки.

Для гибких конструкций, таких как тросы, ванты, мачты, трубы и мосты динамическая природа ветровой нагрузки является определяющей и требует обязательного учета аэроупругого отклика конструкции с оценкой следующих эффектов:

- резонансное вихревое возбуждение, которое должно учитываться, если отношение максимального размера конструкции к минимальному в плоскости, нормальной к ветру, превышает 6;

- аэродинамические неустойчивые колебания, такие как галопирование, флаттер и дивергенция.

3.2.4.5 Нагрузки на конструкции на этапе возведения Для монолитных плит по профилированным настилам возможны два основных случая:

- стальной профилированный настил является исключительно несъемной опалубкой; - сталежелезобетонная плита.

В первом случае профнастил является несущим элементом только при монтаже и требует расчета исключительно на этапе строительства, а после набирания бетоном прочности становится ненесущей нижней оболочкой плиты, выполняющей декоративную и защитную функцию.

Для второго случая настил является основным несущим элементом на этапе строительства и одной из составляющих сталежелезобетонной плиты на этапе эксплуатации. Учет профнастила в качестве армирования сталежелезобетонной плиты на этапе эксплуатации относится к расчетам сталежелезобетонных плит и требует применения специальных типов настилов, что данной публикацией не рассматривается и более подробно будет описано в дальнейших изданиях.

Данной публикацией рассмотрен общий для обеих ситуаций случай расчета настила на этапе строительства. В такой переходной расчетной ситуации определяющими нагрузками для настила являются переменные нагрузки при бетонировании согласно Еврокоду 1, Часть 1-6 ДСТУ-Н Б EN 1991-1-6 и постоянные нагрузки.

Типовые составляющие постоянных нагрузок на этапе бетонирования перекрытия по профилированному настилу – это собственный вес настила и армирования плиты. Армирование допускается учитывать через удельный вес 1 кН/м3, где кубатура принимается по объему бетона плиты.

Переменные нагрузки в процессе бетонирования согласно ДСТУ-Н Б EN 1991-1-6 представлены тремя основными типами согласно Таблице 3.31.


Таблица 3.31. Рекомендуемые характеристические значения нагрузок при выполнении бетонных работ

Нагрузка Грузовая площадь Нагрузка

(1) За пределами рабочей зоны 0,75 кН/м2 , включая скопление

неиспользуемых материалов caQ

(2) В пределах рабочей зоны 3 х 3 м (либо пролету, когда он менее 3 м)

10% собственного веса бетона, но не менее 0,75 и не более 1,5 кН/м2, включая скопление

неиспользуемых материалов caQ и элементы конструкции во

временном положении cfQ

(3) Полная фактическая поверхность

Собственный вес съемной опалубки, другой временной

оснастки ( ccQ ) и вес незатвердевшей бетонной смеси

для расчетной толщины ( cfQ )

На рисунках Таблицы 3.31 приведено две схемы приложения нагрузки, одна из которых определяет максимальный момент в пролете для разрезных и неразрезных схем, а вторую следует использовать для определения максимального опорного момента в неразрезных элементах.

Нагрузку (2) в пределах рабочей зоны рекомендуется принимать равной максимальному значению 1,5 кН/м2. Иногда ее представляют в виде суммы загружения (1) по всей поверхности конструкции и дополнительной нагрузки (2) в 0,75 кН/м2 в пределах рабочей зоны.

Основу нагрузок (3) формирует нагрузка от незатвердевшей бетонной смеси, равная весу бетона с увеличенным 1 кН/м3 удельным весом, что учитывает незатвердевшее состояние.

Например, когда для плиты перекрытия используется обычный бетон, его удельный вес на этапе строительства следует принимать равным весу обычной бетонной смеси в незатвердевшем состоянии:

훾 = 24,0 + 1,0 = 25,0кН/м

Приведенная толщина бетона для настилов с трапецеидальными и обратными гофрами равна:

ℎ = ℎ − ℎ ∙푏 + 푏2 ∙ 푏


где обозначения размеров указаны на Рисунке 3.17.

Рисунок 3.17. Геометрические параметры плит по профилированным настилам с трапецеидальным (1) и закрытым (2) гофром

Если максимальный прогиб 훿 профилированного листа под действием собственного веса и веса незатвердевшей бетонной смеси при проверке по эксплуатационной пригодности превышает 1/10 толщины плиты, то при расчете перекрытия необходимо учитывать эффект запруживания. Эффект запруживания подразумевает дополнительное скопление бетона и увеличение его слоя в результате прогиба конструкции, как показано на Рисунке 3.18. При превышении предела эффект запруживания в расчете допускается учитывать увеличением номинальной толщины бетона на 0,7 ∙ 훿. Данная дополнительная нагрузка на этапе строительства также относится к переменным и должна учитываться расчетами настила и балок.


Рисунок 3.18. Механизм образования эффекта запруживания

На практике суммарный прогиб перекрытия будет зависеть от прогиба как настила, так и несущего каркаса, что в зависимости от типа маяков может значительно повлиять на фактические нагрузки. Подобное влияние технологии выполнения строительных работ должно учитываться расчетным предпосылками и указываться в проекте, либо исключаться, например, приданием балкам перекрытия строительного подъема.

Национальным приложением ДСТУ-Н Б EN1991-1-6 приняты рекомендуемые значения коэффициентов сочетаний 훹 = 1,0и 훹 ≥ 0,2 для переменных нагрузок при выполнении строительных работ в зданиях. Часто повторяющиеся значения и комбинации с 훹 для монтажных нагрузок не применяют.

3.3 Определение геометрических характеристик сечения

3.3.1 Концепция эффективного сечения Тонкостенные профили очень эффективны благодаря развитому сечению со значительными отношениями размеров к толщине. Негативной стороной подобной тонкостенности является высокая гибкость составляющих частей профиля, для которых характерен более сложный механизм работы под нагрузкой. Главные предпосылки, которые делает расчет тонкостенных элементов – это допущение местной потери устойчивости сжатых частей сечения и потери устойчивости формы профиля. В растянутых частях сечения потеря устойчивости не возникает, и они не требуют редуцирования сечения.

Тонкостенные профили бывают различными по своей форме и конфигурации. Чтобы унифицировать методику расчета характеристик сечений, на первом этапе выполняют замену профиля его срединной линией, которую раскладывают на отдельные элементы.

Основными составляющими упрощенных моделей являются плоские участки (пластины) и элементы жесткости (промежуточные волны и краевые отгибы). Взаимосвязь между отдельными элементами заменяется податливыми связями заданной жесткости.

Примеры нескольких характерных для несущих профилированных настилов расчетных схем частей сечений приведены в Таблице 3.32.


Таблица 3.32. Примеры расчетных схем участков поперечного сечения настила

Тип участка Схема Тип участка Схема

Из иллюстраций Таблицы 3.32 видно, что главными расчетными компонентами сечения несущего профнастила становятся стенки и сжатые полки с промежуточными элементами жесткости или без них.

Дальнейшая методика расчета основана на последовательном разделении и наложении эффектов от местной потери устойчивости и потери устойчивости формы сечения. Первой учитывается местная потеря устойчивости, когда из расчетных схем вычленяются плоские элементы, в которых определяются и исключаются участки, воспринимающие под нагрузкой наименьшие усилия. Принцип наглядно показан на Рисунке 3.19 на примере равномерно сжатой пластины.

Рисунок 3.19. Принцип учета потери местной устойчивости

С целью сделать профиль более эффективным и менее подверженным местной потере устойчивости в него вводятся элементы жесткости – продольные и поперечные выштамповки, которые в случае профилированных настилов дробят собой неэффективные плоские участки. После первого редуцирования, наложением на сечение эффектов от местной потери устойчивости, учитывается вторая характерная форма. Потеря устойчивости формы сечения характеризуется смещением элементов жесткости профиля, которые в первом случае рассматриваются, как неподвижно закрепленные в точках изгибов. Если рассмотреть эти элементы отдельно, то в сжатом состоянии они будут подобны продольным стержням с осевой нагрузкой, которые могут потерять устойчивость продольного изгиба и в полной мере не воспринять усилия сжатия. На подобной модели основан расчет потери устойчивости формы сечения, когда элементы жесткости рассматриваются как продольно сжатые элементы с непрерывным раскреплением по длине упруго-податливыми связями (пружинами), жесткость


которых зависит от граничных условий. Чтобы учесть снижение напряжений, которые предельно может воспринять элемент жесткости условно редуцируется его толщина. Принцип наглядно показан на Рисунке 3.20 на примере промежуточного элемента жесткости сжатой полки.

Рисунок 3.20. Принцип учета потери устойчивости формы сечения на примере промежуточного элемента жесткости полки

Поскольку два рассмотренных типа потери устойчивости возникают в условиях сжатия, для профнастилов, как и для других тонкостенных профилей, расчетное сечение изменяется в зависимости от напряженно-деформированного состояния. В случае с несущими профилированными настилами упрощение составляет сфера их применения как изогнутых элементов, что требует определения характеристик только в двух состояниях изгиба положений со сжатой широкой и сжатой узкой полкой (положение «позитив» и «негатив»).

3.3.2 Допустимые геометрические пропорции профилей Еврокод 3, Часть 1-3 распространяется на профилированные листы толщиной от 0,45 до 15 мм и их соединения с толщинами листа от 0,45 до 4 мм.

Основные ограничения по соотношениям размеров профилей к их толщине, подходящие под определение несущих профнастилов, приведены в Таблице 3.33.


Таблица 3.33. Предельные соотношения для полок и стенок профилей

푏/푡 ≤ 500

45 ≤ ≤ 90ℎ푡≤ 500 ∙ 푠푖푛

Внутренний радиус в углах изгиба профиля должен быть в пределах 푟 ≤ 0,04푡퐸/푓 , что для наиболее прочной типовой для настилов стали S350 составляет достаточно большое значение в 24푡.

3.3.3 Влияние мест изгиба на геометрические характеристики Приводя сечение к срединным поверхностям, соединяя прямые срединные линии плоских участков, не учитываются радиусы скругления. Суть задачи показана на Рисунке 3.21. Для холодноформованных профилей ЛСТК внутренние радиусы скруглений, как правило, находятся в пределах 1,5-2t при производстве на поточных линиях. Для профнастилов радиусы скруглений в большинстве случаев не превышают 5 мм. Допуск на внутренний радиус для несущих профнастилов согласно ДСТУ Б EN 508-1 составляет 0…+2 мм.

Рисунок 3.21. Средняя точка угла изгиба

Влияние углов сгиба на несущую способность сечения может не учитываться, если внутренний радиус 푟 ≤ 5 ∙ 푡 и 푟 ≤ 0,10 ∙ 푏 . В таком случае может использоваться сечение, состоящее из плоских элементов с углами без скруглений, включая растянутые части.

При определении характеристик сечения для проверок жесткости (прогибов и перемещений) всегда учитывается влияние углов сгиба.


Прямой расчет с определением координат срединной линии трудоемок, поэтому наиболее предпочтительным в практике проектирования считается приближенный способ. При использовании данной методики влияние углов сгиба на геометрические характеристики, как сечения брутто, так и эффективных сечений может быть учтено уменьшением их значений, рассчитанных для сечения с углами без скруглений по следующим приближенным формулам:

퐴 ≈ 퐴 ∙ (1 − 훿)

퐼 ≈ 퐼 ∙ (1 − 2 ∙ 훿)

где:

훿 = 0,43 ∙∑ 푟 ∙

휑90

∑ 푏 ,

퐴 – площадь сечения с учетом скруглений;

퐴 – площадь сечения без учета скруглений;

퐼 – момент инерции с учетом скруглений;

퐼 – момент инерции без учета скруглений;

휑 – угол между двумя плоскими элементами;

m – количество плоских элементов;

n – количество криволинейных элементов;

푟 – внутренний радиус криволинейного j-го элемента.

При этом вместо размеров плоских участков между реальными геометрическими центрами скруглений допускается принимать идеализированные размеры между точками пересечения срединных линий плоских участков, как показано в Таблице 3.34 для характерных несущим настилам элементов.

Таблица 3.34. Фактическая и идеализированная геометрии профиля

Фактическая геометрия и расчетные размеры с учетом скруглений

Идеализированная геометрия и размеры без учета скруглений


3.3.4 Учет местной потери устойчивости в сжатых полках профиля Несущие профнастилы используются в качестве изгибаемых элементов, когда полки могут рассматриваться как равномерно сжатые части сечения, закрепленные с двух сторон.

Эффективная ширина сжатых плоских участков согласно ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3 и ДСТУ-Н Б EN 1993-1-5 определяется выражением:

푏 = 휌 ∙ 푏

где:

푏 – ширина плоского участка полки;

휌 – понижающий коэффициент, учитывающий местную потерю устойчивости пластины.

Для внутренних частей сечения, закрепленных соседними участками профиля, понижающий коэффициент 휌 определяется выражением:

휌 =휆̅ − 0,055 ∙ (3 + 훹)

휆̅≤ 1,0

где:

훹 – отношение напряжений на концах пластины, равное 1,0 для равномерного сжатия;

휆̅ – гибкость пластины.

휆̅ =푏/푡

28,4 ∙ 휀 ∙ 푘

푏 – расчетная ширина плоского участка;

푡 – толщина стального листа без учета металлизированных и полимерных покрытий.


휀 =235푓

푘 – коэффициент потери устойчивости, который для равномерно сжатого (훹 = 1,0) внутреннего элемента равен 4,0, а для других случаев – см. Таблицу 4.1 ДСТУ-Н Б EN1993-1-5

Рассчитав эффективные размеры плоских участков, можно определить расчетные сечения промежуточных элементов жесткости в полках и перейти к учету потери устойчивости формы сечения. Для наиболее распространенных случаев с одним и двумя ребрами расчетные сечения приведены в Таблице 3.35.

Таблица 3.35. Сжатые полки с одним или двумя элементами жесткости

Иллюстрация полки Тип полки Эффективное сечение элемента жесткости для расчета 퐴

Эффективное сечение элемента жесткости для расчета 퐼

C одним элементом жесткости

C двумя элементами жесткости

3.3.5 Учет потери устойчивости формы сечения в полках Коэффициент снижения несущей способности 휒 в результате потери устойчивости формы сечения (плоская форма потери устойчивости элемента жесткости) должен определяться в зависимости от условной гибкости 휆̅ :

휆̅ =푓휎 ,

휒 определяется по формулам:

휒 = 1,0 при 휆̅ ≤ 0,65

휒 = 1,47 − 0,723 ∙ 휆̅ при 0,65 < 휆̅ < 1,38

휒 = 0,66/휆̅ при 휆̅ ≥ 1,38

При одном центральном элементе жесткости полки настила критическое напряжение 휎 , потери устойчивости в упругой стадии определяется по формуле:


휎 , =4,2 ∙ 푘 ∙ 퐸

퐴∙

퐼 ∙ 푡4 ∙ 푏 ∙ (2 ∙ 푏 + 3 ∙ 푏 )

где:

푏 – теоретическая ширина плоского элемента, как показано на эскизах Таблицы 3.35;

푏 – ширина элемента жесткости, измеренная по его периметру, как показано на эскизах Таблицы 3.35;

퐴 – площадь поперечного сечения элемента жесткости согласно Таблице 3.35;

퐼 – момент инерции поперечного сечения элемента жесткости согласно Таблице 3.35;

푘 – коэффициент, учитывающий частичное защемление примыкающими элементами стенок. В запас может приниматься 푘 = 1,0 , что соответствует шарнирному закреплению.

При двух симметрично расположенных элементах жесткости полки критическое напряжение 휎 , равно:

휎 , =4,2 ∙ 푘 ∙ 퐸

퐴∙

퐼 ∙ 푡8 ∙ 푏 ∙ (3 ∙ 푏 − 4 ∙ 푏 )

где:

푏 = 2 ∙ 푏 , + 푏 , + 2 ∙ 푏

푏 = 푏 , + 0,5 ∙ 푏

푏 , – теоретическая ширина крайнего плоского элемента согласно Таблице 3.35;

푏 , – теоретическая ширина среднего плоского элемента согласно Таблице 3.35;

푏 – общая ширина элемента жесткости.

Данные формулы могут использоваться не только для узких тиснений, но и для более широких элементов жесткости. В таких случаях ширина плоского участка элемента жесткости должна быть ограничена условием полной эффективности по критерию местной устойчивости, а в формуле 푏 заменено на большее из значений: 푏 и 0,25 ∙ (3 ∙ 푏 + 푏 ).

При более точном расчете коэффициент 푘 определяется с учетом длины волны 푙 , потерявшей устойчивость:

푘 = 푘 при푙 /푠 ≥ 2

푘 = 푘 − (푘 − 1) ∙ ∙ − при푙 /푠 < 2

где 푠 – это наклонная высота стенки, как показано в Таблице 3.34.


Для сжатой полки с одним промежуточным элементом жесткости:

푙 = 3,07 ∙∙ ∙ ∙ ∙

푘 =푠 + 2 ∙ 푏푠 + 0,5 ∙ 푏

где 푏 = 2 ∙ 푏 + 푏 .

Для сжатой полки с двумя либо тремя промежуточными элементами жесткости:

푙 = 3,65 ∙ ∙ ∙( ∙ ∙ )

푘 =(2 ∙ 푏 + 푠 ) ∙ (3 ∙ 푏 − 4 ∙ 푏 )

푏 ∙ (4 ∙ 푏 − 6 ∙ 푏 ) + 푠 ∙ (3 ∙ 푏 − 4 ∙ 푏 )

где обозначения геометрических размеров указаны в Таблицах 3.34 и 3.35.

Идя путем упрощения, учет потери устойчивости элементом жесткости вводится условным редуцированием его толщины до значения:

푡 = 휒 ∙ 푡

Редуцированию толщины подлежат все участки, входящие в 퐴 согласно Таблице 3.35.

При расчете геометрических характеристик, используемых для проверок эксплуатационной пригодности (второй группы предельных состояний), допускается не учитывать редуцирование толщины и использовать эффективное сечение элемента жесткости толщиной 푡.

3.3.6 Учет местной потери устойчивости в стенках с элементами жесткости в количестве не более двух

Эффективное поперечное сечение сжатой зоны стенки настила с неравномерным распределением напряжений принимается состоящим из не более чем двух промежуточных элементов жесткости площадями 퐴 , и полос, примыкающих к сжатой полке и центральной оси эффективного сечения.

Эффективное поперечное сечение стенки, как показано на Рисунке 3.22, состоит из:

- полосы шириной 푠 , , примыкающей к сжатой полке;

- эффективных площадей 퐴 , элементов жесткости;

- полосы шириной 푠 , , примыкающей к центральной оси эффективного сечения;

- растянутой части стенки.


Рисунок 3.22. Эффективные поперечные сечения стенок трапецеидальных профнастилов

На первом этапе определяется базовая эффективная ширина 푠 , , принимаемая по формуле:

푠 , = 0,76 ∙ 푡 ∙퐸

훾 ∙ 휎 ,

где 휎 , – напряжение в сжатой полке при достижении сечением предела несущей способности.

Если стенка не устойчива, то размеры от 푠 , до 푠 , определяются следующим образом:

푠 , = 푠 ,

푠 , = (1 + 0,5 ∙ ℎ /푒 ) ∙ 푠 ,

푠 , = [1 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒 ] ∙ 푠 ,

푠 , = (1 + 0,5 ∙ ℎ /푒 ) ∙ 푠 ,

푠 , = [1 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒 ] ∙ 푠 ,

푠 , = 1,5 ∙ 푠 ,

Обозначения геометрических размеров в формулах приведены на Рисунке 3.22.

푒 и 푒 – размеры, определяющие положение центральной оси эффективного сечения. Первоначальное положение центральной оси эффективного сечения следует определять для сечения с эффективным сечением сжатых полок и полными поперечными сечениями стенок.

Сумма размеров от 푠 , до 푠 , смежных эффективных участков может превышать полный размер плоского участка, что свидетельствует о его полной устойчивости. Для таких случаев размеры эффективных участков должны корректироваться с учетом следующих положений:

- для стенки без элементов жесткости при 푠 , + 푠 , ≥ 푠 в эффективную площадь стенки включают:

푠 , = 0,4 ∙ 푠 푠 , = 0,6 ∙ 푠


- для элемента 푠 в стенке элементом жесткости при 푠 , + 푠 , ≥ 푠 эффективную площадь участка разделяют на:

푠 , =푠

2 + 0,5 ∙ ℎ /푒

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ ℎ /푒2 + 0,5 ∙ ℎ /푒

- для элемента 푠 в стенке с одним элементом жесткости при 푠 , + 푠 , ≥ 푠 эффективную площадь участка разделяют на:

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒2,5 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒

푠 , =1,5 ∙ 푠

2,5 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒

- для элемента 푠 в стенке с двумя элементами жесткости при 푠 , + 푠 , ≥ 푠 эффективную площадь участка разделяют на:

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒

2 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ + ℎ )/푒

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ ℎ /푒

2 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ + ℎ )/푒

- для элемента 푠 в стенке с двумя элементами жесткости при 푠 , + 푠 , ≥ 푠 эффективную площадь участка разделяют на:

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒2,5 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒

푠 , =1,5 ∙ 푠

2,5 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒

Характеристики эффективного сечения могут быть уточнены итерационно, основываясь на положении центральной оси с учетом эффективного поперечного сечения стенок, установленного на предыдущей итерации, а также эффективных поперечных сечениях полок, определенных с использованием уменьшенной толщины 푡 элементов жесткости. Итерация должна основываться на увеличенной базовой эффективной ширине 푠 , , определенной по формуле:

푠 , = 0,95 ∙ 푡 ∙퐸

훾 ∙ 휎 ,

3.3.7 Учет потери устойчивости формы сечения в стенках с не более чем двумя элементами жесткости

В изогнутых настилах значительному сжатию может быть подвержен только ближайший к сжатой полке элемент жесткости. Поэтому для стенок с двумя элементами жесткости толщина второго элемента жесткости ближайшего к растянутой полке не редуцируется (푡 , = 푡,퐴 , = 퐴 = 푡 ∙ (푠 , + 푠 , + 푠 )). Если элемент жесткости попадает в растянутую зону, он также не редуцируется.


Для одиночного элемента жесткости или для элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке в стенке с двумя элементами жесткости критическое напряжение потери устойчивости 휎 , в упругой стадии следует определять по формуле:

휎 , =1,05 ∙ 푘 ∙ 퐸 ∙ 퐼 ∙ 푡 ∙ 푠

퐴 ∙ 푠 ∙ (푠 − 푠 )

где:

푠 принимается:

- для одиночного элемента жесткости

푠 = 0,9 ∙ (푠 + 푠 + 푠 )

- для элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке, в стенке с двумя элементами жесткости

푠 = 푠 + 푠 + 푠 + 0,5 ∙ (푠 + 푠 )

푠 принимается равным:

푠 = 푠 − 푠 − 0,5 ∙ 푠

푘 – коэффициент, учитывающий частичное защемление примыкающими элементами полок. В отсутствие более точных данных принимается равным 푘 = 1.0, что соответствует шарнирному закреплению;

푠 – определено на Рисунке 3.22;

퐼 – момент инерции сечения элемента жесткости согласно иллюстрациям в Таблице 3.36;

퐴 – площадь сечения элемента жесткости согласно иллюстрациям в Таблице 3.36.

Пояснения к обозначениям геометрических размеров и расчетным сечениям элемента жесткости приведены в Таблице 3.36.

Таблица 3.36. Сжатый элемент жесткости изогнутой стенки

Иллюстрация фрагмента настила Эффективное сечение элемента жесткости для расчета 퐴

Эффективное сечение элемента жесткости для расчета 퐼


Понижающий коэффициент 휒 и редуцирование толщины 푡 = 휒 ∙ 푡 наиболее сжатого элемента жесткости стенки выполняется по аналогии с полками. При расчете геометрических характеристик, используемых для проверок второй группы предельных состояний, также допускается не учитывать редуцирование толщины элемента жесткости.

Редуцированию толщины подлежат все участки, входящие в 퐴 = 퐴 согласно Таблице 3.36.

Для профилированных настилов с промежуточными элементами жесткости одновременно на полках и на стенках взаимодействие между ними следует учитывать, уточняя значения критических напряжений для элементов и полок, и стенок до 휎 , :

휎 , =휎 ,

1 + 훽 ∙휎 ,휎 ,

где:

휎 , – критическое напряжение в упругой стадии для промежуточного элемента жесткости полки с одним либо двумя такими элементами;

휎 , – критическое напряжение в упругой стадии для наиболее сжатого элемента жесткости стенки;

퐴 – эффективная площадь сечения промежуточного элемента жесткости полки;

퐴 – эффективная площадь сечения промежуточного элемента жесткости стенки;

훽 = 1 − (ℎ + 0,5 ∙ ℎ )/푒 – для изгибаемого профиля;

훽 = 1 – для центрально сжатого профиля.

3.4 Оценка эффекта диафрагмы Листы несущего профнастила, достаточно жесткие и прикрепленные к подконструкции, способны воспринимать и перераспределять горизонтальные нагрузки, работая по принципу балок-стенок. Подобная балка-стенка состоит из продольных опорных элементов настила, которые работают аналогично поясам фермы на растяжение и сжатие, а также самой диафрагмы настила, работающей на сдвиг.

(а) – настил; (b) – сдвиговая поверхность настила; (с) - усилия в обрамляющих поясах. Рисунок 3.23. Работа диафрагмы настила в горизонтальной конструкции


(а) – настил; (b) –усилия в обрамляющих поясах; (с) – сдвиговая поверхность настила; (d) – затяжка фахверка для замыкания усилий в настиле.

Рисунок 3.24. Работа диафрагмы настила в здании с двускатным покрытием

Введение в расчетную схему диафрагм является важной составляющей комплексного использования несущих профнастилов, которая позволяет получить:

- дополнительное раскрепление элементов конструкции от потери устойчивости;

- повышение жесткости конструкции в горизонтальных направлениях;

- равномерное перераспределение горизонтальных усилий;

- общее повышение надежности и живучести каркасов.

При новом строительстве для инженера наиболее важным из этих аспектов является оценка раскрепления элементов конструкции от потери устойчивости, поскольку это позволяет уменьшить количество либо вовсе отказаться от горизонтальных связей в плоскости настила, уменьшить ресурсоемкость конструкции и трудоемкость монтажа.

Учет повышения жесткости и перераспределения горизонтальных нагрузок в результате эффекта диафрагмы также позволяет добиться экономии при новом строительстве, но на практике вводится в расчетную схему реже. Учет данных эффектов может быть частью процесса изыскания резервов несущей способности при реконструкции и усилении. Повышение жесткости конструкции благодаря диафрагме настила данной публикацией подробно не рассматривается и при необходимости должно оцениваться по методике Публикации ECCS №88 «Европейские рекомендации по применению металлических настилов, работающих в качестве диафрагмы» и «Рекомендаций по учету жесткости диафрагм из стального профилированного настила в покрытиях одноэтажных производственных зданий при горизонтальных нагрузках» ЦНИИпроектстальконструкция. Простые численные примеры одноэтажных этажерок в данных рекомендациях демонстрируют уменьшение горизонтальных перемещений в пределах 20…70% в зависимости от конфигурации здания, нагрузок и жесткости диафрагмы.

Для расчетной оценки повышения жесткости обе школы проектирования приводят близкие методики, которые в наиболее простом универсальном варианте заменяют настил фиктивными связевыми раскосами, шарнирно соединенными с элементами. Согласно методике Публикации ECCS №88 для покрытий и перекрытий площадь сечения 퐴 одиночного условного элемента составляет:


퐴 =퐿

푐 ∙ 푏 ∙ 퐸

где:

퐿 – длина условного элемента (диагонали);

с – податливость панели диафрагмы на сдвиг, согласно Разделу 3.4.1;

푏 – длина панели диафрагмы согласно Рисункам 3.25 и 3.26.

Для сравнения, в методике ЦНИИпроектстальконструкции указанная выше формула имеет аналогичный вид за исключением того, что настил представляется сдвоенными крестовыми связями с половиной площади и взамен податливости 푐 используется обратная величина жесткости «퐶».

Учет эффекта диафрагмы наиболее актуален для невысоких зданий как элемент оптимизации, а также для перекрытий и фасадов многоэтажных и высотных зданий, где критерии горизонтальных перемещений и равномерного распределения усилий являются критическими. Не следует вводить в расчет эффект диафрагмы при большом количестве проемов, отсутствии путей для передачи усилий от диафрагм на фундаменты, в покрытиях сложной конфигурации, а также для элементов обшивки, которые могут быть в последствии демонтированы.

При вводе в расчетную схему каркаса диафрагмы настила, он становится важным элементом конструкции при проектировании, монтаже и эксплуатации. Данная информация должна быть известна участникам проекта, включая технический и авторский надзор. Также необходимо обеспечивать ряд обязательных требований на этапе проектирования и монтажа.

С позиции проектирования необходимо выполнять следующие обязательные требования:

- эффект диафрагмы должен учитываться на всех этапах проекта;

- настил, помимо обеспечения своей основной функции, должен обладать достаточной сдвиговой жесткостью, препятствующей перемещению конструкции в плоскости настила;

- диафрагмы должны иметь продольные обрамляющие элементы, образующие пояса диафрагмы. Для настила, гофры которого ориентированы вдоль покрытия, усилия в поясах, возникающие при работе диафрагмы, могут быть восприняты самим настилом;

- усилия от диафрагм покрытий, перекрытий и фасадов должны передаваться на фундаменты посредством связей, других диафрагм и других методов, препятствующих смещению рам;

- должны использоваться соответствующие соединения, передающие усилия от диафрагмы на основной стальной каркас и объединяющие краевые элементы для их работы в качестве поясов;

- основные соединения должны располагаться в гофрах настила;

- соединение листов между собой выполняется с шагом не менее 500 мм;

- настил рассматривается как конструктивный элемент, который не может быть удален без надлежащей компенсации;


- в проекте должно указываться, что здание запроектировано с учетом работы настила, как диафрагмы жесткости;

- проемы, занимающие не более 3% поверхности диафрагмы, могут не учитываться;

- проемы, занимающие от 3% до 15% поверхности диафрагмы, должны рассчитываться отдельно;

- при наличии проемов более 15% поверхности диафрагма должна дробиться на панели меньших размеров;

- напряжения в настиле от работы в составе диафрагмы не должны превышать 0,25 ∙ 푓 /훾 ;

- несущая способность диафрагмы должна исключать возможность других форм отказа, помимо пластических.

Введение эффекта диафрагмы должно отражаться при монтаже следующим образом:

- необходимы дополнительные меры контроля крепления настила в соответствии с требованиями проекта;

- при обустройстве дополнительных проемов в настиле должен выполняться проверочный расчет и приниматься необходимые конструктивные меры;

- раскрепление элементов диафрагмой настила необходимо учитывать проектом выполнения работ, поскольку образование блоков жесткости на монтаже является первоочередной задачей. В некоторых случаях до установки настила могут предусматриваться временные (например, гибкие крестовые) связи;

В данном разделе подробно рассмотрен расчет для оценки раскрепления стальной подконструкции настила от потери устойчивости.

По степени раскрепление может быть полным либо частичным. В зависимости от направления настил может обеспечить поперечное раскрепление в плоскости листа и раскрепление от кручения. Для высоких элементов раскрепление в плоскости настила и раскрепление от кручения всегда следует рассматривать раздельно.

Полное раскрепление для низких профилей позволяет исключить проверки потери устойчивости по изгибно-крутильным формам, сопровождающимся перемещениями в плоскости настила, а для высоких элементов - убрать связи, которые соответствуют рассматриваемому направлению. Частичное раскрепление дает возможность повысить предельные усилия потери устойчивости (푁 ,푀 ). Данной публикацией рассмотрены критерии полного раскрепления стальных элементов в плоскости листа по стандартной упрощенной методике для изгибаемых элементов и двум уточненных методикам. Первый уточненный метод разработан для сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых двутавровых сечений с двумя осями симметрии, а второй – для поясов ферм, симметричных, моносимметричных и перфорированных двутавров в условиях изгиба. Всеми методами за основу взято, что настил крепится к сжатому поясу. Раскрепление от кручения данными рекомендациями не рассматривается в виду сложности его оценки, которая требует многих экспериментальных данных, а частичное раскрепление – в виду снижения экономического эффекта.

Важно не забывать, что полное раскрепление в плоскости листа подразумевает непрерывную связь только по плоскости настила и не исключает раскрепления в других плоскостях. На


примере ферм настил может континуально раскрепить верхний пояс из плоскости, но не исключает простановки вертикальных связевых блоков и распорок нижнего пояса. Балки и колонны с развитым сечением также требуют раскрепления по второй плоскости, для чего распространенным вариантом стали подкосы, соединенные с верхним жестким диском.

Для горячекатаных профилей высотой не более 200мм с креплением в каждой волне раскрепление допускается считать достаточным по конструктивным признакам.

Еврокод 3, Часть 1-3 (ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3) приводит критерий полного раскрепления для неразрезных кровельных и стеновых тонкостенных прогонов из U, C, Z, Σ и Ω (шляпных) профилей с соотношениями размеров:

< 233;

≤ 20 – для одинарного отгиба;

≤ 20 – для двойного отгиба.

Прогон можно считать раскрепленным в плоскости настила в случае крепления к нему в каждой волне трапецеидального профиля, для которого выполняется условие:

푆 ≥ 퐸퐼 ∙휋퐿+ 퐺퐼 + 퐸퐼 ∙

휋퐿∙ 0,25 ∙ ℎ ∙

70ℎ

где:

푆 – часть сдвиговой жесткости, обеспеченная настилом для рассматриваемого элемента при соединении с ним в каждой волне. При креплении настила к прогону через волну вместо 푆 следует принимать 0,20 ∙ 푆;

퐼 – секториальный момент инерции прогона;

퐼 – момент инерции прогона при свободном кручении;

퐼 – момент инерции прогона относительно главной оси наименьшей жесткости;

퐿 – пролет прогона;

퐻 – высота прогона.

Согласно Приложению ВВ, ДСТУ-Н Б EN 1993-1-1 при выполнении аналогичного критерия изгибаемый элемент с прикрепленным трапециевидным настилом может считаться поперечно раскрепленным в его плоскости.

Сдвиговая жесткость настила с трапецеидальными гофрами, соединенного с прогоном в каждой волне и между листами в перехлестах с каждой стороны, определяется следующим выражением:

푆 = 1000 ∙ √푡 ∙ 50 + 10 푏 ∙ , Н (Ньютон)

где:

푡 – расчетная толщина настила;

푏 – ширина кровли;

푠 – шаг прогонов;

ℎ – высота гофров настила.


Для других случаев, когда диафрагма учитывается в качестве раскрепления, необходимо оценить достаточность:

- сдвиговой жесткости диафрагмы;

- несущей способности диафрагмы на сдвиг.

3.4.1 Оценка раскрепления сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых симметричных двутавров

Далее рассмотрены два основных случая согласно первой уточненной методике, разработанной на базе Технического Института Дармштадта и согласованной с Еврокодом 3.

Первый типовой случай – прогонное решение согласно Рисунку 3.25.

Рисунок 3.25. К оценке раскрепления настилом прогонов

Податливость на сдвиг диафрагмы, состоящей из набора панелей, для такого случая определяется выражением:

с = с . + с . + с . + с .

где:

с . – составляющая податливости за счет изменения формы профиля:

с . =푎 ∙ 푑 . ∙ 훼 ∙ 훼 ∙ 퐾퐸 ∙ 푡 . ∙ (푛 ∙ 푤)

с . – составляющая податливости за счет сдвиговой деформации:

с . =2 ∙ 푎 ∙ 훼 ∙ (1 + 휈) ∙ (1 + (2ℎ/푑))

퐸 ∙ 푡 ∙ 푛 ∙ 푤

с . – составляющая податливости за счет крепления к прогонам:


с . =2 ∙ 푎 ∙ 푠 ∙ 푝 ∙ 훼

(푛 ∙ 푤)

с . – составляющая податливости за счет соединения листов между собой:

с . =2 ∙ 푠 ∙ 푠 ∙ (푛 − 1)2 ∙ 푛 ∙ 푠 + 훽 ∙ 푛 ∙ 푠

В указанных выражениях использованы следующие обозначения:

а, 푛и푤показаны на Рисунке 3.25;

푑 – шаг гофров;

퐸 – модуль упругости стали;

ℎ – высота профиля;

퐾 – константа, которая может принимать значения 퐾 или 퐾 согласно Таблицам 3.38 и 3.39 в зависимости от классификации по Таблице 3.37;

푛 – количество прогонов (крайние + промежуточные);

푛 – количество креплений на продольный стык листов за исключением тех, которые одновременно соединяют листы и крепятся к прогонам;

푛 – количество листов настила, приходящихся на ширину панели диафрагмы;

푝 – шаг креплений настила к прогону;

푠 – перемещение крепления настила к прогону на единицу нагрузки (податливость соединения):

= 0,15 мм/кН – для винта с прижимной головкой;

= 0,35 мм/кН – для винта с прижимной головкой и уплотнительной шайбой;

푠 – перемещение крепления продольного стыка листов на единицу нагрузки (податливость соединения):

= 0,25 мм/кН – для винтов;

= 0,30 мм/кН – заклепки из стали и сплавов;

푡 – расчетная толщина настила за исключением покрытий;

c 훼 по 훼 – коэффициенты учета промежуточных прогонов и количества листов согласно Таблицам 3.37 и 3.40;

훽 и훽 – коэффициенты учета количества креплений листа к прогонам на единицу ширины листа согласно Таблице 3.41;

휈 – коэффициент Пуассона.


Таблица 3.37. Выбор коэффициентов 퐾, 훼 и훼 для оценки жесткости диафрагмы Расположение крепежа

в каждом гофре через гофр в каждом гофре на обеих крайних

опорах

в каждом гофре на одной из крайних

опор Неразрезной лист на всю

длину диафрагмы

퐾 = 퐾

훼 по Таблице 3.40 훼 = 1

퐾 = 퐾

훼 по Таблице 3.40 훼 = 1

퐾 = 퐾 훼 = 1 훼 = 1

퐾 = 퐾 훼 = 0,5 훼 = 1

푛 листов на длину

диафрагмы

퐾 = 퐾

훼 по Таблице 3.40 для количества

прогонов по длине листа

훼 = (1 + 0,3 ∙ 푛 )

퐾 = 퐾



훼 = (1 + 0,3 ∙ 푛 )

퐾 = 퐾 훼 = 1

훼= (1 + 0,3 ∙ 푛 )

퐾 = 퐾



훼 = (1 + 0,3 ∙ 푛 )

Таблица 3.38. Коэффициент 퐾 = 퐾 для крепления настила в каждом гофре


Таблица 3.39. Коэффициент 퐾 = 퐾 для крепления настила через один гофр

Таблица 3.40. Коэффициент 훼 ,훼 и훼 для учета эффекта промежуточных прогонов Общее количество прогонов по длине

панели (либо одного листа настила для 훼 ) 푛

Коэффициенты 훼 훼 훼

2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

1,00 1,00 0,85 0,70 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60

1,00 1,00 0,75 0,67 0,55 0,50 0,44 0,40 0,36 0,33 0,30 0,29 0,27 0,25 0,23 0,22 0,21 0,20 0,19

1,00 1,00 0,90 0,80 0,71 0,64 0,58 0,53 0,49 0,45 0,42 0,39 0,37 0,35 0,33 0,31 0,30 0,28 0,27


Таблица 3.41. Коэффициенты 훽 и훽 учета количества креплений настила к прогонам по ширине листа Общее количество креплений по ширине листа настила

푛

Коэффициент 훽 Коэффициент 훽 Случай 1 – холодная кровля либо другой настил на открытой поверхности

Случай 2 – несущий настил в теплых покрытиях и перекрытиях

2 3 4 5 6 7 8 9

10

0,13 0,30 0,44 0,58 0,71 0,84 0,97 1,10 1,23

1,0 1,0

1,04 1,13 1,22 1,33 1,45 1,56 1,68

1,0 1,0

1,11 1,25 1,40 1,56 1,71 1,88 2,04

При известной податливости 푐, суммарная сдвиговая жесткость 푆 диафрагмы, приходящаяся на каждый раскрепляемый прогон, может быть определена по выражению:

푆 =푎

푐 ∙ (푛 + 1)

Элемент можно считать континуально раскрепленным в плоскости настила, если суммарная жесткость диафрагмы удовлетворяет условию:

푆 > 푆 =푓 ∙ 퐴2

где:

푆 – требуемая суммарная сдвиговая жесткость диафрагмы, необходимая для полного раскрепления элемента;

푓 – предел текучести раскрепляемого элемента;

퐴 – площадь сечения раскрепляемого элемента.

При обеспечении полного раскрепления в плоскости настила необходимо удостовериться в достаточности несущей способности настила и его крепления, что достигается выполнением ряда условий. Минимально требуемая при этом несущая способность исключает возможность того, что критическими будут недопустимые формы отказа:

푃 = 푛 ∙ 퐹 +훽훽∙ (푛 + 1) ∙ 퐹 /푛

где:

훽 = (푛 − 1)/푛

퐹 – несущая способность на сдвиг одного крепления листа к прогону;

퐹 – несущая способность на сдвиг одного крепления продольного стыка между листами.


Несущая способность в соединениях на сдвиг для заклепок и винтов определяется по минимальному из значений:

Заклепки в соединениях, работающих на сдвиг

- несущая способность из условия смятия:

퐹 , =훼 ∙ 푓 ∙ 푑 ∙ 푡

훾

где α принимается следующим образом:

при 푡 = 푡 : α = 3,6 푡 푑⁄ , но α ≤ 2,1;

при 푡 ≥ 2,5푡: α = 2,1;

при 푡 < 푡 < 2,5푡: α принимают по линейной интерполяции;

- несущая способность сечения нетто соединяемого элемента 퐹 , = 퐴 ∙ 푓 훾⁄ , что в данных случаях не является критическим;

- несущая способность на срез 퐹 , определяется испытаниями 퐹 , = 퐹 , 훾⁄ и должна приниматься по данным производителя заклепок.

Винты в соединениях, работающих на сдвиг


퐹 , =훼 ∙ 푓 ∙ 푑 ∙ 푡

훾

где α принимается следующим образом:

при 푡 = 푡 : α = 3,2 푡 푑⁄ , но α ≤ 2,1;

при 푡 ≥ 2,5푡и푡 < 1,0мм: α = 3,2 푡 푑⁄ , но α ≤ 2,1;

при 푡 ≥ 2,5푡и푡 ≥ 1,0мм:α = 2,1;

при 푡 < 푡 < 2,5푡: α принимают по линейной интерполяции;


- несущая способность на срез 퐹 , определяется испытаниями 퐹 , = 퐹 , 훾⁄ и должна приниматься по данным производителя метизов.

где:

푑 – номинальный диаметр метиза;

푡 – толщина настила (более тонкого из соединяемых элементов);

푡 – толщина основы (более толстого из соединяемых элементов);

푓 – временное сопротивление материала настила (более тонкого из соединяемых элементов).


Минимальная несущая способность 푃 является ограничением для недопустимых форм отказа по следующим критериям: Прочность крепления настила к прогону

푤훼 ∙ 푝

∙ 0,6 ∙ 퐹 ≥ 푃

где:

훼 – коэффициент, принимаемый по Таблице 3.40;

푤 – обозначено на Рисунке 3.25;

푝 – шаг креплений настила к прогону;

퐹 – несущая способность на сдвиг одного крепления листа к прогону.

Отказ по концам профиля настила

- при креплении в каждом гофре 0,9 ∙ 푡 , ∙ 푤 ∙ 푓 /√푑 ≥ 푃

- при креплении через один гофр 0,3 ∙ 푡 , ∙ 푤 ∙ 푓 /√푑 ≥ 푃

где 푑 – шаг гофров настила.

Потеря устойчивости от усилий сдвига

푉 ≥ 푛 ∙ 푃

Усилия сдвига могут привести к местной потере устойчивости широких гофров и стенок, а также общей потери устойчивости диафрагмы.

Несущая способность по потере общей устойчивости листом может определяться согласно выражению:

푉 =14,4푑

∙ 퐷 ∙ 퐷 ∙ (푛 − 1)

где 퐷 и 퐷 – изгибные жесткости во взаимно перпендикулярных направлениях:

퐷 =퐸 ∙ 푡 ∙ 푑

12 ∙ (1 − 휈 ) ∙ 푢

퐷 =퐸 ∙ 퐼푑

Несущая способность по местной потере устойчивости гофра без элементов жесткости определяется выражением:

푉 = 4,83 ∙ 퐸 ∙푡푙

∙ 푏 ∙ 푡

Для гофров с элементами жесткости аналогичное значение определяется по формуле:

푉 =36 ∙ 푏푏

∙ 퐷 ∙ 퐷

где 퐷 и 퐷 – изгибные жесткости во взаимно перпендикулярных направлениях


퐷 =퐸 ∙ 퐼푏

퐷 =퐸 ∙ 푡10.92

В этих выражениях:

푑 – шаг гофров;

푛 – количество прогонов;

푢 – длина периметра одного гофра размером 푑;

퐼 – момент инерции одного гофра относительно его нейтральной оси;

푙 – размер более широкой из полок настила;

푏 – длина сдвиговой панели в направлении гофров;

푏 – ширина полки гофра;

퐼 – момент инерции полки гофра относительно горизонтальной оси.

Взаимодействием общей и местной форм потери устойчивости диафрагмы можно пренебречь, если выполняется условие:

푙푡≤ 2,9

퐸푓

В противном случае взаимодействие форм потери устойчивости учитывается выражением:

푉 =푉 ∙ 푉

(푉 + 푉 )


Второй случай – беспрогонные настилы, как показано на Рисунке 3.26

Рисунок 3.26. К оценке раскрепления настилом ригелей в беспрогонных схемах

Податливость на сдвиг для такого раскрепления определяется выражением:

с = с . + с . + с . + с .

где:

с . – составляющая податливости за счет изменения формы профиля:

с . =푎 ∙ 푑 . ∙ 훼 ∙ 퐾퐸 ∙ 푡 . ∙ 푏

приусловии, что푏/푑 ≥ 10

с . – составляющая податливости за счет сдвиговой деформации:

с . =2 ∙ 푎 ∙ (1 + 휈) ∙ (1 + (2ℎ/푑))

퐸 ∙ 푡 ∙ 푏

с . – составляющая податливости за счет крепления к ригелям:

с . =2 ∙ 푎 ∙ 푠 ∙ 푝

푏

с . – составляющая податливости за счет соединения листов между собой:

с . =푠 ∙ 푠 ∙ (푛 − 1)푛 ∙ 푠 + 훽 ∙ 푠

В указанных выражениях использованы следующие обозначения, которые ранее не вводились:

а, 푛и푏показаны на Рисунке 3.26;

коэффициент 훼 принимается согласно Таблицам 3.42 и 3.43.


Таблица 3.42. Влияние длины листа при его расположении параллельно длине диафрагмы

Расчетный случай для определения параметров податливости с .

Случай Иллюстрация Определение коэффициента 훼

Отдельные разрезные листы на каждую панель

훼 = 1,0

Отдельные разрезные листы с перехлестом

훼 по Таблице 3.43

Неразрезные листы с перехлестом

훼 по Таблице 3.43, деленный на m

Таблица 3.43. Коэффициент 훼 учета неразрезности листа настила

Количество 푛 листов по длине 훼

2 3 4

5 или более

1,0 0,9 0,8 0,7

По податливости 푐 определяется суммарная сдвиговая жесткость 푆 диафрагмы, приходящаяся на ригель:

푆 =푏푐

Несущую способность по прочности и устойчивости аналогично первому случаю следует ограничить минимальным значением для недопущения наименее пластичных форм отказа компонентов панели диафрагмы:

푃 = 푛 ∙ 퐹 +훽훽∙ 퐹


Требования к предельным состояниям по несущей способности для такого случая следующие:

Прочность крепления настила к ригелю

푏푝∙ 0,6 ∙ 퐹 ≥ 푃

где:

푏 – обозначено на Рисунке 3.26;

푝 – шаг креплений настила к ригелю;

퐹 – несущая способность на сдвиг одного крепления листа к ригелю.

Отказ по концам профиля настила

- при креплении в каждом гофре 0,9 ∙ 푡 , ∙ 푏 ∙ 푓 /√푑 ≥ 푃

- при креплении через один гофр 0,3 ∙ 푡 , ∙ 푏 ∙ 푓 /√푑 ≥ 푃

где d – шаг гофров настила.

Потеря устойчивости от усилий сдвига

푉 ∙푏푎≥ 푃

Несущая способность по потере общей устойчивости листом:

- при креплении в каждом гофре 푉 = , ∙ ∙ 퐷 ∙ 퐷

- при креплении через один гофр 푉 = , ∙ ∙ 퐷 ∙ 퐷

где 퐷 и 퐷 – изгибные жесткости во взаимно перпендикулярных направлениях:

퐷 =퐸 ∙ 푡 ∙ 푑

12 ∙ (1 − 휈 ) ∙ 푢

퐷 =퐸 ∙ 퐼푑

Несущая способность по местной потере устойчивости гофра:

푉 = 4,83 ∙ 퐸 ∙푡푙

∙ 푎 ∙ 푡


푙푡≤ 2,9

퐸푓

В противном случае взаимодействие форм потери устойчивости учитывается выражением:

푉 =푉 ∙ 푉

(푉 + 푉 )


3.4.2 Оценка раскрепления элементов ферм и изогнутых несимметричных двутавров

Вторая уточненная методика расчета применима в условиях изгиба как к двутаврам с двумя осями симметрии, так и к моносимметричным двутаврам, поясам ферм и перфорированных двутавров, как показано на Рисунке 3.27.

Рисунок 3.27. К оценке раскрепления моносимметричных двутавров, поясов ферм и

перфорированных двутавров

На первом этапе определяется фиктивное усилие 푞 в результате взаимодействия раскрепления между настилом и изгибаемым элементом:

푞 =푘

62.5 ∙ (푎푁 − 푐)

где:

푁 – нормальное усилие в условно изолированном верхнем сжатом поясе элемента в результате действия изгибающего момента 푀:

푁 =푀퐻

Обозначения 푀 и 퐻 приведены на Рисунке 3.27.

с – податливость панели при сдвиге, определяемая по методике Раздела 3.4.1;

푘 – коэффициент, зависящий от количества раскрепляемых элементов:

푘 = [0.2 + 1/푛 ] .

푛 = 푛 + 1

푛принимается согласно Рисункам 3.25 и 3.26.

Максимальное сдвиговое усилие, возникающее в диафрагме, составляет:

푉 =푞 ∙ 푎2

где 푎 принимается по согласно Рисункам 3.25 и 3.26.


Для предотвращения отказа крепежа между настилом и элементом должно удовлетворяться следующее условие:

푞 ≤퐹푝,

что с учетом предыдущего выражения принимает вид:

푉 ≤ 0.5 ∙ 퐹 ∙푎푝

где:

푝 – шаг креплений настила к опоре;

퐹 – несущая способность на сдвиг одного крепления листа к опоре.

Для предотвращения отказа по продольному стыку между листами должно выполняться следующее условие:

푉 ≤ 푃

где 푃 определяется выражениями Раздела 3.4.1 в зависимости от направления работы диафрагмы (прогонное либо беспрогонное решение).

Также аналогично методике Раздела 3.4.1 необходимо исключить недопустимые формы отказа профиля.

3.5 Расчет предельных состояний по несущей способности

3.5.1 Несущая способность на изгиб Расчетная несущая способность при изгибе относительно одной из главных осей 푀 , определяется следующим образом:

- если момент сопротивления эффективного сечения 푊 меньше, чем момент сопротивления сечения брутто в упругой стадии 푊 :

푀 , =푊 ∙ 푓

훾

- если сечение при изгибе относительно рассматриваемой оси полностью эффективно и момент сопротивления эффективного сечения 푊 равен моменту сопротивления푊 полного сечения в упругой стадии:

푀 , =푊 ∙ 푓훾

где:

푓 – повышенное среднее значение предела текучести, учитывающие упрочнение при формовке профиля;


푓 = 푓 + (푓푢 − 푓 )푘 ∙ 푛 ∙ 푡퐴

≤(푓 + 푓 )

2

где:

퐴 – площадь поперечного сечения брутто;

푘 – коэффициент учета типа формовки:

푘 = 7 – при формовке прокаткой;

푘 = 5 – для других способов формовки;

푛 – количество гибов в поперечном сечении на 90о с внутренним радиусом 푟 ≤ 5푡. Для характерных в несущих профнастилах углах гиба менее 90о при определении 푛 изгиб учитывается как пропорциональная часть гиба 90о.

푡 – расчетная толщина листа до холодной формовки, исключая толщину слоев металлизированного и полимерного покрытий.

Значения 푊 и 푊 принимаются по минимальному значению в рассматриваемом напряженном состоянии, что соответствует волокнам, которые первыми достигают предела текучести.

3.5.2 Несущая способность на срез Несущая способность одной стенки настила на срез 푉 , определяется по формуле:

푉 , =

ℎ푠푖푛휙 ∙ 푡 ∙ 푓

훾

где: 푓 – предельное напряжение при сдвиге согласно Таблице 3.44 , учитывающее потерю устойчивости стенки;

ℎ – высота стенки между срединными плоскостями полок, как показано на Рисунке 3.28;

휙 – внешний угол наклона стенки относительно полок, как показано на Рисунке 3.28.

Обозначения 푉 , и 푓 содержат подстрочный индекс 푏 (buckling – потеря устойчивости), что указывает на то, что они соответствуют критерию потери устойчивости стенкой профиля.

Таблица 3.44. Критические напряжения 푓 стенки при сдвиге

Условная гибкость стенки Стенка без элемента усиления на опоре

Стенка с элементом усиления на опоре

휆̅ ≤ 0,83 0,58 ∙ 푓 0,58 ∙ 푓 0,83 < 휆̅ < 1,40 0,48 ∙ 푓 /휆̅ 0,48 ∙ 푓 /휆̅

휆̅ ≥ 1,40 0,67 ∙ 푓 /휆̅ 0,48 ∙ 푓 /휆̅ Элементами жесткости являются ребра, накладки и другие элементы усиления сечения в опорной зоне, препятствующие искривлению стенки и рассчитанные на опорную реакцию.


Рисунок 3.28. К определению гибкости стенки с продольным элементом жесткости

Условная гибкость стенки должна определяться следующим образом:

- для стенок без продольных элементов жесткости:

휆̅ = 0,346 ∙푠푡∙푓퐸

- для стенок с продольными элементами жесткости:

휆̅ = 0,346 ∙푠푡∙5,34푘

∙푓퐸, но휆̅ ≥ 0,346 ∙

푠푡∙푓퐸

где:

푘 = 5,34 +2,10푡

∙∑ 퐼푠

/

퐼 – момент инерции отдельного продольного элемента жесткости относительно оси а-а, как показано на Рисунке 3.28;

푠 – общая наклонная высота стенки, как показано на Рисунке 3.28;

푠 – наклонная высота наибольшего плоского участка стенки, как показано на Рисунке 3.28;

푠 – наклонная высота стенки между средними точками узлов, как показано на Рисунке 3.28.

В первом приближении для стенок с продольными элементами жесткости допускается

проверить несущую способность на срез по гибкости стенки휆̅ = 0,346 ∙ ∙ , а при

невыполнении условий уточнять ее.


3.5.3 Несущая способность на действие локальных нагрузок Для исключения смятия, искривления и потери устойчивости стенки при действии опорных реакций или другой местной поперечной силы, приложенной к полке, ее значение 퐹 должно удовлетворять условию:

퐹 ≤ 푅 ,

где:

푅 , – несущая способность стенки на действие местной поперечной нагрузки, как показано на Рисунке 3.29

Рисунок 3.29. Приложение предельных локальных усилий на примере профилированных настилов

В поперечных сечениях с двумя и более стенками, включая профилированные настилы, несущая способность푅 , стенки без элементов жесткости при локальной поперечной нагрузке определяется по формуле:

푅 , =훼 ∙ 푡 ∙ 푓 ∙ 퐸 ∙ 1 − 0,1 ∙ 푟

푡 ∙ 0,5 + 0,02 ∙ 푙푡 ∙ 2,4 + 휙90

훾

При этом должны выполняться условия:

푐 ≥ 40мм

푟푡≤ 10

ℎ푡≤ 200 ∙ 푠푖푛휙

45 ≤ 휙 ≤ 90

где:

푐 – расстояние от нагруженного участка до свободного края, как показано в Таблице 3.45; ℎ – высота стенки между срединными плоскостями полок; 푟 – внутренний радиус закругления углов; 휙 – внешний угол наклона стенки относительно полок (в градусах); 푙 – эффективная длина нагруженного участка для соответствующей категории; 훼 – коэффициент для соответствующей категории; 훾 = 1,0 – коэффициент надежности для проверок устойчивости согласно Еврокоду 3.


Значение 푙 не должно превышать 200 мм и определяется в зависимости от категории согласно Таблице 3.45 следующим образом:

- для категории 1: 푙 = 10мм;

- для категории 2: при 훽 ≤ 0,2 푙 = 푠 ;

при 훽 ≥ 0,3 푙 = 10мм;

при 0,2 < 훽 < 0,3 линейной интерполяцией между значениями 푙 при 훽 = 0,2 и 0,3; где:

2Ed,1Ed,

2Ed,1Ed,V VV

VVβ

푉 , и 푉 , абсолютные значения поперечных сил на каждой стороне от местной нагрузки либо опорной реакции. При этом 푉 , ≥ 푉 , .

При опирании настилов на холодноформованный профиль с одной стенкой либо круглую трубу 푠 должно приниматься равным 10мм.

Значение коэффициента 훼 для профилированных настилов также принимается в зависимости от категории равным:

- для категории 1 훼 = 0,075

- для категории 2 훼 = 0,15 Категории определяются согласно Таблице 3.45, которая представлена в сокращенном виде для основных случаев, характерных несущим профнастилам. Остальные случаи – см. Раздел 6.1.7.3 ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3.

Таблица 3.45. Категории условий приложения локальных нагрузок (опорных реакций) к тонкостенным профилям с двумя или более стенками

Категория 1

реакция на крайней опоре приложена на расстоянии 푐1,5ℎ от свободного края


реакция на крайней опоре приложена на расстоянии 푐 > 1,5ℎ от свободного края


реакция на промежуточной опоре


Указанный выше расчет рассматривает профилированные настилы без продольных элементов жесткости на стенках гофр. Наличие таких элементов, образованных двойным изгибом стенки в противоположные стороны относительно линии, соединяющей точки пересечения срединных линий стенки и полок, позволяет повысить расчетную несущую способность при условии что:

2 <푒푡

< 12

где:

푒 – больший из эксцентриситетов точек сгиба стенки относительно прямой линии, соединяющей концы стенки, как показано на Рисунке 3.29.

Рисунок 3.29. Геометрические параметры стенок с элементами жесткости при расчете на локальные нагрузки

Несущая способность стенки на действие локальных нагрузок в таком случае может быть определена умножением соответствующих значений для аналогичной стенки без элементов жесткости на коэффициент 푘 , :

푘 , = 1,45 − 0,05 ∙푒푡

, но푘 , ≤ 0,95 +35000 ∙ 푡 ∙ 푒

푏 ∙ 푠

где обозначения указаны на Рисунке 3.29:

푏 – ширина развертки нагруженной полки;

푒 – меньший из эксцентриситетов точек сгиба относительно прямой линии, соединяющей концы стенки;

푠 – наклонная высота плоского участка стенки, ближайшего к нагруженной полке.


3.5.4 Совместное действие поперечного и осевого усилия с изгибающим моментом

Для поперечных усилий при совместном действии осевого усилия 푁 , изгибающего момента 푀 и поперечного усилия 푉 влияние последнего не учитывается, если 푉 ≤ 0,5 ∙ 푉 , . В противном случае, когда поперечное усилие превышает половину несущей способности стенки на срез, дополнительно должно выполняться условие:

0,112

12

Rd,

Ed

Rdpl,

Rdf,

Rd,

Ed

Rd

Ed

wy VV

MM

MM

NN

где:

푁 – несущая способность поперечного сечения при равномерном растяжении или сжатии;

푀 , – несущая способность поперечного сечения при изгибе согласно Разделу 3.5.1; 푉 , – несущая способность стенки на срез, равная для профнастилов сумме несущих способностей всех стенок рассматриваемого сечения согласно Разделу 3.5.2;

푀 , – несущая способность в пластической стадии при изгибе сечения, состоящего только из эффективных участков полок; 푀 , – несущая способность эффективного сечения в пластической стадии при изгибе. В подавляющем большинстве случаев, когда не учитывается пространственная работа настила в качестве диафрагмы, в профнастиле перекрытий и покрытий не возникает существенных продольных усилий 푁 , что исключает первый член формулы, оставляя выражение для комбинации изгиба и среза, превышающего 0,5 ∙ 푉 , .

3.5.5 Совместное действие изгибающего момента и локальной нагрузки (опорной реакции)

Поперечное сечение при совместном действии изгибающего момента 푀 и поперечного усилия от местной нагрузки либо опорной реакции 퐹 должно удовлетворять условиям:

푀푀 ,

≤ 1

퐹푅 ,

≤ 1

푀푀 ,

+퐹푅 ,

≤ 1,25

где:

푀 , – предельный момент согласно Разделу 3.5.1;

푅 , – несущая способность стенки на действие локальной поперечной нагрузки согласно Разделу 3.5.3.


При совместном действии изгибающий момент 푀 может рассчитываться для сечения на краю опоры. 푅 , для профилированных настилов равно сумме несущих способностей отдельных стенок на рассматриваемой ширине.

3.6 Расчет предельных состояний по эксплуатационной пригодности

Проверка эксплуатационной пригодности состоит в выполнении неравенства:

퐸 ≤ 퐶 где:

퐸 – расчетное значение результата воздействий по критерию эксплуатационной пригодности, определенное на основании соответствующей комбинации нагрузок;

퐶 – предельное значение для соответствующей комбинации.

Обязательными критериями проверки для изгибаемых элементов, включая профилированные настилы, служат предельные вертикальные перемещения (прогибы).

3.6.1 Определение прогибов При расчете холодноформованных элементов и профилированных настилов по эксплуатационной пригодности (второй группе предельных состояний) используются принципы аналогичные другим типам металлоконструкций, но с использованием геометрических характеристик эффективного поперечного сечения.

Прогибы могут быть определены в предположении упругой работы стали.

Альтернативно, момент инерции сечения может быть рассчитан с использованием интерполяции сечения брутто и эффективного сечения по формуле:

effgrgr

grfic

IIII

где:

퐼 – момент инерции поперечного сечения брутто;

휎 – максимальное напряжение сжатия от изгиба при расчете по эксплуатационной пригодности с геометрическими характеристиками поперечного сечения брутто;

퐼(휎) – момент инерции эффективного поперечного сечения, рассчитанный для максимального напряжения 휎 ≥ 휎 .

Максимальным напряжением является наибольшее по абсолютному значению напряжение в пределах рассматриваемой расчетной длины элемента.

Момент инерции эффективного сечения 퐼 (или 퐼 ) может быть принят переменным вдоль пролета либо постоянным, исходя из максимального абсолютного момента в пролете от характеристической нагрузки.

Использование постоянного наиболее редуцированного сечения настила с наименьшей изгибной жесткостью завышает реальные прогибы, однако значительно упрощает методику расчета. При превышении допустимых прогибов можно изыскать дополнительные резервы через учет изменения сечения по длине.


3.6.2 Предельные прогибы Для настилов в кровлях следует ограничивать вертикальные прогибы следующими значениями:

- по эстетико-психологическому критерию:

для пролета L=3м – L/150;

для пролета L=6м – L/200;

для пролета L=9 в помещениях высотой до 6м - L/225;

для пролета L=9 в помещениях высотой более 6м - L/210;

для промежуточных значений пролетов принимается по интерполяции;

- по конструктивному критерию:

при наличии непосредственно под настилом стен и перегородок – L/300.

В монолитных перекрытиях по профилированному настилу на этапе строительства, когда он работает как отдельный элемент, Еврокод 4, Часть 1-1 дополнительно ограничивает прогиб настила независимо от пролета отношением L/200.

Чтобы не допускать эффекта запруживания при бетонировании монолитных плит по профилированным настилам, который приводит к значительному фактическому и расчетному увеличению нагрузок, настоятельно рекомендуется дополнительно ограничить прогиб настила от постоянной нагрузки и веса незатвердевшей бетонной смеси значением в h/10, где h – толщина плиты.

Для разрезных и неразрезных схем при распределенной нагрузке и постоянном сечении элементов формулы расчета прогибов приведены в Таблице 3.15, Раздел 3.2.2.

В случае применения несущих профнастилов в стеновых конструкциях их прогиб от действия ветра следует по конструктивному критерию ограничивать соотношением L/200, где L в данном случае – это расчетный пролет стоек либо панелей.

Также в настилах не следует пренебрегать деформациями от особых воздействий (например, принудительного смещения опор) и температурного расширения. Деформационные швы основной конструкции должны иметь соответствующее отражение и в настилах из несущего листа. Это требует обеспечения податливости, как правило, в продольном направлении, что может быть выполнено введением соединений на овальных отверстиях, податливым нахлестом, компенсационными нащельниками, другими вставками и мероприятиями. Во внешних элементах обшивки для минимизации температурного расширения предпочтительными являются светлые цвета покрытий. При отсутствии освобожденных связей в тонкостенной конструкции будут возникать нежелательные деформации и вторичные усилия.

Добавочно к определению перемещений, в отдельных случаях учитывают упреждение возникновению в плитах и панелях резонансных явлений. Для этого собственную частоту колебаний конструкций ограничивают значением не менее 6-8 Гц, что достигается отдельными конструктивными мероприятиями.


4 Численные примеры

4.1 Расчет крепления настила на отрыв

Данным примером рассмотрена холодная прогонная кровля из несущего профнастила здания размерами 18х72 м, высотой в карнизе 7,5 м и уклоном кровли 10%. Кровля – двускатная. Несущая конструкция – каркас из ЛСТК. Район строительства – г. Ровно. Прилегающая местность – сельская с ровным ландшафтом высотой менее 500 м над уровнем моря. Основой расчета послужит определение отрицательного давления ветра, отрывающего настил от подконструкции. В качестве настила кровли принят несущий профнастил производства компании ООО «Руукки Украина» НТ70-846 толщиной 0,7 мм и удельным весом на м2 эффективной площади 8,2 кг/м2 из стали S320 с цинковым покрытием Z275. Настил крепится к прогонам ЛСТК из оцинкованной стали S350 толщиной 2,0 мм.

Задача примера – определить минимальное количество метизов крепления настила к подоснове на м2 в зависимости от зоны по значению ветрового отсоса.

Расчет отрывающей ветровой нагрузки

По карте районирования Украины на Рисунке 3.13 в Разделе 3.2.4.4 для города Ровно характеристическое значение базовой скорости ветра:

г. Ровно – 4-й район, 푣 , = 30м/с

Основное значение базовой скорости ветра:

푣 , = 푣 , · 푐 = 30 · 1,0 = 30,0м/с

где 푐 = 1,0 , поскольку площадка строительства расположена ниже 500 м над уровнем моря.


Базовая скорость ветра:

푣 = 푐 · 푐 · 푣 , = 1,0 · 1,0 · 30,0 = 30,0м/с

где:

푐 = 1,0 допускается принимать в отсутствии более точных данных;

푐 = 1,0 во всех случаях.

Средний (базовый) скоростной напор:

ПамН

сммкг

смкгvq bb 5,5625,5625,5625,5623025,1

21

21

222222

Для двускатных покрытий базовая высота 푧 принимается равной высоте ℎ в коньке здания:

푧 = 7,5 + 0,1 ∙ 9 = 8,4м

Согласно классификации Таблицы 3.27 в Разделе 3.2.4.4 в данном случае наиболее подходит тип местности III – территория с равномерной растительностью либо застройкой, а также отдельными препятствиями, максимальные расстояния между которыми не превышает 20 высот препятствия (села, пригороды и леса).

Для равнинной местности, что соответствует данному случаю, коэффициент возрастания ветровой нагрузки по высоте 푐 (푧) принимаем по графику (Рисунок 3.12, Раздел 3.2.4.4):

푐 (푧 = 8,4м) = 1,6

Максимальный ветровой напор на высоте 8,4 м от поверхности земли:

푞 (푧 = 8,4м) = [1 + 5 ∙ 퐼 (푧)] ∙12∙ 휌 ∙ 푣 (푧) = 푐 (푧) ∙ 푞 = 1,6 ∙ 562,5 = 900Па


Для определения аэродинамических коэффициентов 푐 рассмотрим 2 направления действия ветровой нагрузки на здание. Поскольку здание в плане симметрично в продольном и поперечном направлениях, еще 2-а воздействия ветра будут аналогичны, но действовать с других сторон.

Ветер поперек здания:

Согласно Рисунку 3.16 в Разделе 3.2.4.4 значение 푒 принимается меньшим из 푏 = 72м и 2 ∙ ℎ = 2 ∙ 8,4 = 16,8м, равным 16,8 м.

푒/4 = 4,2м;

푒/10 = 1,68м.

Коэффициенты 푐 принимаем по значениям для сбора нагрузок с площадей до 1 м2 равными 푐 , по наихудшим отрицательным значениям для направления 훩 = 0°. Уклон в 10% приблизительно соответствует 5о, для которого в зависимости от зоны покрытия согласно Таблице 3.30а в Разделе 3.2.4.4:

Зона F G H I J Максимальное по модулю

отрицательное значение 푐 , -2,5 -2,0 -1,2 -0,6 -0,6

Таким образом, для рассматриваемого случая схема принимает вид:


Поскольку в данном случае выполняется поиск наихудшего отрывающего воздействия, то представляется одна ситуация ветровой нагрузки, которая является подобием огибающей эпюры худших отрицательных значений ветрового отсоса.

Ветер вдоль здания:

Согласно Рисунку 3.16 в Разделе 3.2.4.4 значение 푒 принимается меньшим из 푏 = 18м и 2 ∙ ℎ = 2 ∙ 8,4 = 16,8м, равным 16,8 м.

푒/2 = 8,4м;

푒/4 = 4,2м;

푒/10 = 1,68м.

Коэффициенты 푐 , принимаем по наихудшим отрицательным значениям Таблицы 3.30b в Разделе 3.2.4.4 для направления 훩 = 90°. Уклон в 10% приблизительно соответствует 5о, для которого в зависимости от зоны покрытия:

Зона F G H I Максимальное по модулю

отрицательное значение 푐 , -2,2 -2,0 -1,2 -0,6

Таким образом, для рассматриваемого случая схема принимает вид:


Симметричное наложение двух схем для поиска худших случаев отрыва по всем 4-м направлениям действия ветра приводит к зонированию следующего вида:

Стоит отметить, что среди норм стран ближнего зарубежья аналогичная схема используется Приложением Д согласно Разделу 11.2, СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» (СНиП 2.01.07-85*), которое определяет пиковые ветровые нагрузки, применяемые именно к ограждающим конструкциям и элементам их крепления.

Определим характеристическое внешнее ветровое давление отрыва на поверхности данной кровли в зависимости от указанных на схеме динамических коэффициентов:

푐 , = −1,2:푤 = 푞 (푧) ∙ 푐 = 푞 (푧 = 8,4) ∙ 푐 , = 900 ∙ (−1.2) = −1080Па;

푐 , = −2,0:푤 = 900 ∙ (−2.0) = −1800Па;

푐 , = −2,2:푤 = 900 ∙ (−2.2) = −1980Па;

푐 , = −2,5:푤 = 900 ∙ (−2.5) = −2250Па;

Расчет минимальной несущей способности метиза на растяжение

Для крепления настила кровли приняты самосверлящие винты диаметром d=5,5 мм длиной 25 мм с шайбой диаметром 푑 =15 мм, головкой 8 мм и частой резьбовой насечкой (менее 2,0 мм).

Определим минимальное из 3-х значений:

- несущая способность из условия продавливания для винтов:

퐹 , =푑 ∙ 푡 ∙ 푓훾

=15 ∙ 0,66 ∙ 390

1,25= 3089Н;

где 푓 = 390Н/мм для стали настила S320.

Поскольку неизвестно, каким образом будут располагаться метизы в гофрах настила, примем наихудший вариант, когда несущая способность на продавливание снижается коэффициентом 0,7.


0,7 ∙ 퐹 , = 0,7 ∙ 3089 = 2162Н;

- несущая способность по условию выдергивания из опоры:

принят метиз с шагом резьбы 푠 менее 푡 (푡/푠 ≥ 1,0), когда:

퐹о, =0,65 ∙ 푑 ∙ 푡 ∙ 푓 ,

훾=0,65 ∙ 5,5 ∙ 2,0 ∙ 420

1,25= 2402Н

где 푓 , = 420Н/мм для стали прогона S350.

- несущая способность 퐹 , определяется испытаниями и принимается по данным производителя. Для подобного винта при креплении тонкого материала это значение не станет критическим и будет примерно равно 15 кН=15000 Н.

Из полученных значений наименьшим является пониженная несущая способность на продавливание 2162 Н.

Определение комбинированных воздействий

Примем наиболее неблагоприятную отрывную комбинацию по предельному состоянию EQU, в которой действует только собственный вес настила холодной кровли и отсос ветра.

kwg 5,19,0 k

где минус означает отрицательное значение ветрового давления.

Собственный вес настила составляет 푔 = 8,2кг/м ≈ 80Н/м .

Определим комбинированную нагрузку для разных зон:

푤 = −1080Па: 0,9 ∙ 80 − 1,5 ∙ 1080 = −1548Па;

푤 = −1800Па: 0,9 ∙ 80 − 1,5 ∙ 1800 = −2628Па;

푤 = −1980Па:0,9 ∙ 80 − 1,5 ∙ 1980 = −2898Па;

푤 = −2250Па: 0,9 ∙ 80 − 1,5 ∙ 2250 = −3303Па.

Определение количества метизов в зависимости от зонирования кровли

푛 =15482162

= 0,72 => неменее1шт/м ;

푛 =26282162



푛 =28982162


푛 =33032162

= 1,53 => неменее2шт/м .

Итак, по периметру кровли на ширину не менее 1,7 м следует устанавливать не менее 2шт/м винтов, а по остальной площади – не менее 1шт/м . Данные показатели кажутся небольшими, однако, когда они приводятся к прогонам с шагом от 2-х метров, результатом может быть большая концентрация метизов в гофрах настила.

Например, из данного расчета для кровли требуется следующее количество метизов:

1 ∙ 14,6 ∙ 68,6 + 2 ∙ 2 ∙ (9,6 ∙ 1,7 + 63,6 ∙ 1,7) + 2 ∙ 4 ∙ (1,7 ∙ 2,5 + 1,7 ∙ 4,2)푐표푠5 42

= 1598винтов

Данный пример расчета в запас вводит большое количество частных коэффициентов надежности, что аргументировано, поскольку позволяет максимально обезопасить кровлю от разрушения при пиковых (ураганных) ветровых нагрузках и повысить общую живучесть конструкции.

4.2 Расчет эффективного сечения настила при изгибе Для наглядности примером рассмотрен высокий настил T160-780 производства ООО «Прушиньски» в минимальной номинальной толщине, заявленной производителем, 푡 = 0,75 мм из стали S320 с цинковым покрытием Z275 (S320GD+Z275).

Задача примера – рассчитать геометрию эффективного сечения профиля при изгибе относительно горизонтальной оси, который вызывает сжатие в верхней полке (положение «позитив») и соответствующие геометрические характеристики профиля на метр ширины.


Идеализированная геометрия сечения

Поскольку геометрические характеристики профиля будут приведены к метру ширины, то примером для упрощения допускается рассмотреть один повторяющийся гофр. Для нахождения идеализированной геометрии соединяются прямыми срединные линии плоских участков сечения.

Проверка геометрических параметров

Расчетная толщина, исключающая металлизированное (цинковое) покрытие Z275, что примерно эквивалентно 0,04 мм:

푡 = 푡 − 0,04 = 0,75 − 0,04 = 0,71мм

Широкая полка:

푏/푡 = 93/0,71 = 131 ≤ 500 – условие выполняется.

Стенка:

=,

= 220 ≤ 500 ∙ 푠푖푛휑 = 500 ∙ sin 76 = 485 – условие выполняется;

45 ≤ = 76 ≤ 90 - условие выполняется.

Радиус изгиба:

푟 = 5 ≤ 0,04푡퐸/푓 = 0,04 ∙ 0,71 ∙ 210000/320 = 18,6мм – условие выполняется.

Влияние мест изгиба на геометрические характеристики

Для проверок жесткости учет мест изгиба на характеристики профиля должен выполняться всегда, поэтому проверка условий не обязательна и делается в обучающих целях:

푟 = 5 ≤ 0,10 ∙ 푡 = 5 ∙ 0,71 = 3,6 – условие не выполняется;

푟 = 5 ≤ 0,10 ∙ 푏 = 0,1 ∙ 16 = 1,6 – условие не выполняется.


Таким образом, в любом случае необходимо учесть влияние скруглений на геометрические характеристики сечения брутто и эффективных сечений.

Учет скруглений будет выполнен упрощенным методом введения коэффициента 훿:

훿 = 0,43 ∙∑ 푟 ∙

휑90

∑ 푏 ,=

= 0,434 ∙ 4490 + 2 ∙ 3 ∙ 2290 + 4 ∙ 5 ∙ 7690 + 4 ∙ 2 ∙ 2890 + 4 ∙ 3 ∙ 2890 + 2 ∙ 2 ∙ 2390 + 5 ∙ 4790

2 ∙ (10 + 23 + 31 + 14 + 76 + 14 + 30 + 31 + 16)= 0,0132

Учет местной потери устойчивости в полке

Сжатой принята верхняя широкая полка. Поскольку центральная ось настила в условиях изгиба будет горизонтальной, то справедливо допущение о равномерном сжатии полки. Действующее напряжение принимаем равным пределу текучести стальной основы настила 푓 = 320 Н/мм2.

Гибкость плоских элементов полки (푏 = 31мм):

휀 =235320

= 0,86

휆̅ =푏/푡

28,4 ∙ 휀 ∙ 푘=

31/0,7128,4 ∙ 0,86 ∙ √4

= 0,894

Здесь 푘 = 4 для равномерного сжатия.

Понижающий коэффициент 휌:

휌 =휆̅ − 0,055 ∙ (3 + 훹)

휆̅=0,894 − 0,055 ∙ (3 + 1)

0,894= 0,843 > 1,0

Здесь соотношение сжимающих напряжений 훹 = 1 для равномерного сжатия.

Поскольку 휌 = 0,843 < 1,0 из плоских участков полки следует исключить неэффективные части.

Эффективная ширина плоских участков равна:

푏 = 휌 ∙ 푏 = 0,843 ∙ 31 = 26,1мм

Для равномерного сжатия на каждую сторону плоского элемента приходится по половине эффективной ширины:

푏 = 푏 = 0,5 ∙ 푏 = 0,5 ∙ 26,1 = 13,1мм

Согласно Таблице 3.35 в Разделе 3.3.4 для сжатой полки с одним центральным элементом жесткости принимаются два расчетных сечения: одно – для определения расчетной площади элемента жесткости 퐴 , второе – для определения расчетного момента инерции элемента жесткости 퐼 .


Сечение для расчета 퐴 имеет общий вид:

В данном случае:

퐴 = 2 ∙ 13,1 ∙ 0,71 + 2 ∙ 16 ∙ 0,71 = 41,3мм = 0,413см

Сечение для расчета 퐼 имеет общий вид:


15 ∙ 푡 = 15 ∙ 0,71 = 10,7мм

Минимальные момент инерции такого расчетного сечения элемента жесткости (относительно горизонтальной оси) составляет 퐼 = 160,4мм = 0,016см .

Характеристику 퐼 рассчитываем при помощи специализированных стандартных программных инструментов для тонкостенных профилей (например, ЛИР-КТС из пакета программ ЛИРА либо Тонус из SCAD Office). Ручная табличная методика расчета геометрических характеристик тонкостенных сечений приводится в справочном Приложении С, ДСТУ-Н Б EN1993-1-3, а примеры с ее использованием можно найти в публикациях УЦСС-009-15 «Расчет элементов из стальных холодноформованных профилей в соответствии с Еврокодом 3» и УЦСС-010-15 «Расчет несущих и ограждающих конструкций из стальных холодноформованных профилей в соответствии с Еврокодом 3».


Учет потери устойчивости формы сечения в полке

Определим коэффициент 푘 , учитывающий частичное защемление примыкающими элементами стенок:

푙 = 3,07 ∙∙ ∙ ∙ ∙

= 3,07 ∙ , ∙ ∙( ∙ ∙ ),

= 278,8мм

где принято:

푏 = 31мм – полная ширина плоского участка;

푏 = 16+16=32 мм – периметр элемента жесткости.

Наклонная высота стенки 푠 согласно геометрии профиля составляет 162 мм. Тогда:

푏 = 2 ∙ 푏 + 푏 = 2 ∙ 31 + 32 = 94;

푘 =푠 + 2 ∙ 푏푠 + 0,5 ∙ 푏

=162 + 2 ∙ 94162 + 0,5 ∙ 94

= 1,29.

Поскольку 푙 /푠 = 278,8/162 = 1,72 < 2, то коэффициент 푘 определяем по формуле:

푘 = 푘 − (푘 − 1) ∙2 ∙ 푙푠

−푙푠

= 1,29 − (1,29 − 1) ∙2 ∙ 278,8162

−278,8162

= 1,15

По параметрам 퐼 , 퐴 и коэффициенту 푘 определим критическое напряжение потери устойчивости элемента жесткости в упругой стадии. Для полки с одним центральным элементом жесткости критическое напряжение определяется выражением:

휎 , =4,2 ∙ 푘 ∙ 퐸

퐴∙

퐼 ∙ 푡4 ∙ 푏 ∙ 2 ∙ 푏 + 3 ∙ 푏

=

=4,2 ∙ 1,15 ∙ 210000

41,3∙

160,4 ∙ 0,714 ∙ 31 ∙ 2 ∙ 31 + 3 ∙ (16 + 16)

= 238,8МПа

Условная гибкость элемента жесткости:

휆̅ =푓휎 ,

=320238,8

= 1,16

Гибкость находится в пределах 0,65 < 휆̅ = 1,16 < 1,38, для которых:

휒 = 1,47 − 0,723 ∙ 휆̅ = 1,47 − 0,723 ∙ 1,16 = 0,631

Выполним Итерацию №2 , уточнив значение 휆̅ :

휆̅ , = 휆̅ ∙ 휒 = 0,894 ∙ 0,631 = 0.710


Не расписывая повторный механический расчет, укажем основные значения по результатам Итерации №2:

휌 = 0,972;푏 , = 30,1мм;푏 = 13,1мм(остаетсяизпервойитерации);푏 , = 15,1мм; 퐴 , = 44,2мм ; 퐼 = 160,4мм ; 푙 = 278,8мм; 푘 = 1,29; 푘 = 1,15; 휎 , , = 223,1МПа; 휆̅ , = 1,20; 휒 , = 0,602.

Условие сходимости 휒 , = 휒 , = 0,602 ≈ 휒 ,( ) = 휒 = 0,631, но 휒 , = 0,602 ≤ 휒 =0,631, выполняется.

Итоговая редуцированная толщина элемента жесткости полки составляет:

푡 = 휒 ∙ 푡 = 0,602 ∙ 0,71 = 0,427мм

Учет местной потери устойчивости в стенке

Для расчета эффективных участков сжатой части стенки в первую очередь необходимо определить положение нейтральной оси сечения при изгибе. Первоначальное положение центральной горизонтальной оси Еврокод 3, Часть 1-3 допускает определять по полной площади стенок и уже рассчитанным эффективным площадям полок. Положение оси рассчитываем при помощи специализированных стандартных программных инструментов для тонкостенных профилей.

Из этого расчета получаем два основных значения 푒 = 76,3мм и 푒с = 77,7мм

В данном случае стенка имеет два элемента жесткости, но в сжатую зону попадает только один. Для удобства следует образмерить всю стенку согласно Рисунку 3.22 в Разделе 3.3.6.


Базовая эффективная ширина 푠 , :

푠 , = 0,76 ∙ 푡 ∙퐸

훾 ∙ 휎 ,= 0,76 ∙ 0,71 ∙

2100001,0 ∙ 320

= 13,8мм

Если стенка неустойчива, то размеры от 푠 , до 푠 , :

푠 , = 푠 , = 13,8мм;

푠 , = (1 + 0,5 ∙ ℎ /푒 ) ∙ 푠 , = (1 + 0,5 ∙ 30/77,7) ∙ 13,8 = 16,5мм;

푠 , = [1 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒 ] ∙ 푠 , = (1 + 0,5 ∙ (30 + 10)/77,7) ∙ 13,8 = 17,4мм;

푠 , = 1,5 ∙ 푠 , = 1,5 ∙ 13,8 = 20,7мм.

Наложением эффективных участков следует удостовериться, не являются ли они полностью устойчивыми:

- для верхнего сжатого участка стенки 푠 , + 푠 , = 13,8 + 16,5 = 30,3мм > 30мм, что соответствует полностью устойчивому элементу. Разделим участок согласно следующим выражениям:

푠 , =푠

2 + 0,5 ∙ ℎ /푒=

302 + 0,5 ∙ 30/77,7

= 13,7мм;

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ ℎ푒

2 + 0,5 ∙ ℎ푒= 30 ∙

1 + 0,5 ∙ 3077,7

2 + 0,5 ∙ 3077,7= 16,3мм;

푠 , + 푠 , = 13,7 + 16,3 = 30мм = 푠 ;

- для второго участка стенки 푠 , + 푠 , = 17,4 + 20,7 = 38,1мм > 38мм, что соответствует полностью устойчивому элементу. Разделим участок согласно следующим выражениям:

푠 , = 푠 ∙1 + 0,5 ∙ ℎ + ℎ

푒

2,5 + 0,5 ∙ ℎ + ℎ푒

= 38 ∙1 + 0,5 ∙ 30 + 10

77,7

2,5 + 0,5 ∙ 30 + 1077,7

= 17,3мм;

푠 , =1,5 ∙ 푠

2,5 + 0,5 ∙ (ℎ + ℎ )/푒=

1,5 ∙ 382,5 + 0,5 ∙ (30 + 10)/77,7

= 20,7мм;

푠 , + 푠 , = 17,3 + 20,7 = 38мм = 푠 .

Для уточнения эффективных участков стенки можно выполнить перерасчет положения центральной оси и рассчитать значения по уточненной базовой эффективной ширине 푠 , :

푠 , = 0,95 ∙ 푡 ∙퐸

훾 ∙ 휎 ,

Поскольку сжатые участки сечения полностью эффективны, это теряет смысл.


Учет потери устойчивости формы сечения в стенке

Нижний элемент жесткости стенки растянут и не редуцируется (푡 , = 푡, 퐴 , = 퐴 ). Элемент жесткости ближайший к стенке является сжатым и требует расчета на потерю устойчивости формы сечения

Аналогично элементу жесткости сжатой полки, но уже согласно Таблице 3.36 в Разделе 3.37 рассмотрим два расчетных сечения волны стенки: одно – для определения расчетной площади элемента жесткости 퐴 , второе – для определения расчетного момента инерции элемента жесткости 퐼 .

Сечение для расчета 퐴 имеет общий вид:


퐴 = 퐴 = 16,3 ∙ 0,71 + 17,3 ∙ 0,71 + 14 ∙ 0,71 = 33,8мм = 0,338см



Момент инерции такого расчетного сечения элемента жесткости относительно собственной центральной оси параллельной частям стенки составляет 퐼 = 235,8мм = 0,024см .


Необходимо также определить ряд других геометрических характеристик, как показано на иллюстрации ниже. В данном случае для стенки с двумя элементами жесткости:

푠 = 푠 + 푠 + 푠 + 0,5 ∙ (푠 + 푠 ) = 30 + 14 + 76 + 0,5 ∙ (14 + 31) = 142,5мм;

푠 = 푠 − 푠 − 0,5 ∙ 푠 = 142,5 − 30 − 0,5 ∙ 14 = 105,5мм.

Зная все указанные величины, можно определить предельное напряжение потери устойчивости элемента жесткости в упругой стадии:

휎 , =1,05 ∙ 푘 ∙ 퐸 ∙ 퐼 ∙ 푡 ∙ 푠

퐴 ∙ 푠 ∙ (푠 − 푠 )=1,05 ∙ 1,0 ∙ 210000 ∙ 235,8 ∙ 0,71 ∙ 142,5

33,8 ∙ 105,5 ∙ (142,5 − 105,5)= 183,3МПа

Здесь 푘 = 1,0 упрощенно, как для шарнирного закрепления в примыкании к полкам.

Условная гибкость элемента жесткости:

휆̅ =푓휎 ,

=320183,3

= 1,32

Гибкость лежит в диапазоне 0,65 < 휆̅ = 1,32 < 1,38, для которой:

휒 = 1,47 − 0,723 ∙ 휆̅ = 1,47 − 0,723 ∙ 1,32 = 0,516

Редуцированная толщина элемента жесткости составляет:

푡 = 휒 ∙ 푡 = 0,516 ∙ 0,71 = 0,366мм

В результате стенка из соображений обеспечения местной устойчивости остается полностью эффективной, однако верхний элемент жесткости редуцируется по толщине из-за потери устойчивости формы сечения.

Зная 휎 , и учитывая, что сечение имеет элементы жесткости как на стенках, так и на полках, следует учесть взаимодействие между потерей устойчивости формы сечения и местной. Данное взаимодействие учитывается корректировкой критического напряжения для обоих типов элементов жесткости согласно выражению:

휎 , =휎 ,

1 + 훽 ∙휎 ,휎 ,


Для изгибаемого профиля:

훽 = 1 −ℎ + 0,5 ∙ ℎ

푒= 1 −

30 + 0,5 ∙ 1077,7

= 0,550

Тогда при подстановке:

휎 , =223,1

1 + 0,550 ∙ 223,1183,3

= 213,1МПа

Условная гибкость:

휆̅ =푓

휎 ,=

320213,1

= 1,23

Гибкость лежит в диапазоне 0,65 < 휆̅ = 1,23 < 1,38, для которой:

휒 = 1,47 − 0,723 ∙ 휆̅ = 1,47 − 0,723 ∙ 1,23 = 0,581

Редуцированная толщина гофра полки и наиболее сжатого элемента жесткости стенки составляет:

푡 = 휒 ∙ 푡 = 0,581 ∙ 0,71 = 0,413мм

Результат

Результирующее сечение отдельного гофра показано на рисунке выше. Профиль T160-780 толщиной 0,75мм при изгибе с широкой сжатой полкой показал себя достаточно эффективным сечением, где редуцирование происходило в основном по критерию потери устойчивости формы сечения.

Основные необходимые для расчета геометрические характеристики эффективного сечения отдельного гофра без учета скруглений:

퐼 , , = 931575мм - момент инерции относительно горизонтальной оси;

푊 , , = 11312мм - минимальный момент инерции относительно горизонтальной оси;


푊 , , = 12874мм - максимальный момент инерции относительно горизонтальной оси.

После учета скруглений соответствующие значения примут значения:

퐼 , ≈ 퐼 , , ∙ (1 − 2 ∙ 훿) = 931575 ∙ (1 − 2 ∙ 0,0132) = 906981мм ;

푊 , ≈ 푊 , , ∙ (1 − 2 ∙ 훿) = 11312 ∙ (1 − 2 ∙ 0,0132) = 11013мм ;

푊 , ≈ 푊 , , ∙ (1 − 2 ∙ 훿) = 12874 ∙ (1 − 2 ∙ 0,0132) = 12534мм .

Ширина повторяющегося гофра составляет 259 мм. Приведенные геометрические характеристики на один метр ширины настила будут составлять:

퐼 , =9069810,259

= 3501857мм = 350,19см ;

푊 , =110130,259

= 42521мм = 42,52см ;

푊 , =125340,259

= 48394мм = 48,39см .

Сравним полученные значения с каталогом несущих профнастилов в Разделе 5: 퐼 , =381,12см ;푊 , = 47,75см ;푊 , = 51,83см .

Отклонения находятся в пределах Δ=-7…-11%. При этом расчетные данные ниже заявленных производителями в полной степени объяснимы тем, что при расчете эффективных характеристик сделан ряд упрощений в запас, допускаемых методикой Еврокода 3, Часть 1-3 (푘 = 1,0, учет скруглений коэффициентом 훿).

Однако основной причиной является то, что данные таблиц геометрических характеристик и нагрузок производителей, как правило, основаны на уточненных моделях с учетом результатов натурных испытаний. Таким образом производители стремятся повысить привлекательность своей продукции. Поэтому в Разделе 5 данной публикации приведен каталог несущих профнастилов по данным производителей, который позволит максимально эффективно применить их при проектировании зданий и сооружений. Один из примеров уточненных моделей, по которым могут быть получены аналитические данные для дополнительных расчетных предпосылок, приведен на иллюстрации ниже.

Данный численный пример приведен с целью ознакомления инженера с характером работы профилей несущих профнастилов под нагрузкой, а также предоставления инструмента для определения характеристик новых продуктов и при отсутствии надежных данных производителя.


4.3 Оценка эффекта диафрагмы на раскрепление ригелей в беспрогонной кровле

В данном примере рассматривается реальный объект, в котором применялось беспрогонное покрытие. Объект – здание супермаркета в г. Черкассы. Основными несущими конструкциями покрытия объекта стали малоэлементные фермы с верхним поясом из гофробалки и решеткой из спаренных уголков производства ООО «БФ Завод» по проекту ООО «ПЕМ Украина».

Шаг ферм – 6 м;

Кровля – беспрогонная жесткая утепленная;

Верхний пояс фермы – балка с гофрированной стенкой (SIN-балка) WTВ333-280*10 (сварной двутавр в гофрированной стенкой толщиной 333*2,5 мм и поясами 280*10 мм из стали S235). Поскольку ферма, по сути, является двутавровой балкой с затяжкой, верхний пояс находится в сжато-изогнутом состоянии, и оценка раскрепления будет вестись согласно Разделу 3.4.1.

Площадь сечения верхнего пояса фермы – 퐴 = 6432,5мм ;

Предел текучести стали элементов фермы – 푓 = 235Н/мм ;

Схема основной части здания с базовыми геометрическими параметрами показана на рисунке:


Ширина панели диафрагмы – 푎 = 24м;

Длина панели диафрагмы – 푏 = 6м;

Количество листов по длине – 푛 = 6;

Количество панелей, перекрываемых одним листом – 푚 = 2;

Общее количество панелей – 푛 = 푛 ∙ 푚 = 12;

В объекте был использован несущий профилированный профнастил высотой 114 мм. В рамках данного примера будет рассмотрен настил Т135 – 930 производства компании ООО «Прушиньски» толщиной 1,0 мм из стали S320 с композитным покрытием из цинка (Z275) и полимерного полиэстерного покрытия толщиной 25 мкм.

Схема укладки настила – двухпролетная, широкими полками вверх.

Для расчета необходимо определить ряд геометрических и физических характеристик профиля:

Шаг гофров – 푑 = 310мм;

Высота профиля – ℎ = 135мм;

Ширина верхней полки - 푙 = 144мм;

Средний угол наклона стенки настила к вертикальной оси – 훳 = 25о;

Номинальная толщина профиля – 푡 = 1,0мм;

Расчетная толщина профиля – 푡 = 푡 − 0,04 = 0,96мм;

Количество листов на ширину панели – 푛 = 25,8шт;

Модуль упругости стали настила – 퐸 = 210000Н/мм ;

Коэффициент Пуассона – 푣 = 0,3;

Предел текучести основного металла настила – 푓 = 320Н/мм .


Принято крепление настила через гофр самонарезными винтами с уплотнительной головкой без прижимной шайбы. Между собой листы настила скрепляются винтами с шагом 500 мм. Отсюда:

Шаг крепления к опоре – 푝 = 2 ∙ 푑 = 620мм;

Смещение крепления настила к опоре на единицу нагрузки (податливость) – 푠 = 0,15мм/кН;

Смещение крепления продольного стыка на единицу нагрузки (податливость)–푠 = 0,25мм/кН;

Количество креплений по ширине одного листа настила – 푛 = 2шт. ;

Количество креплений на продольный стык листов – 푛 = 6000/500 − 1 = 11шт.

Оценка сдвиговой жесткости диафрагмы

Для определения констант 퐾 следует рассчитать соотношения геометрических размеров профиля настила:

푙푑=144310

= 0,46;

ℎ푑=135310

= 0,44.

Согласно Таблице 3.39 в Разделе 3.4.1 для крепления через гофр 퐾 = 퐾 и по интерполяции 퐾 = 3,103.

Согласно Таблицам 3.42 и 3.43 в Разделе 3.4.1 коэффициент 훼 в данном случае принимается равным:

훼 =0,7푚

=0,72= 0,35

Составляющие податливости диафрагмы равны:

с . =푎 ∙ 푑 . ∙ 훼 ∙ 퐾퐸 ∙ 푡 . ∙ 푏

=24000 ∙ 310 . ∙ 0,35 ∙ 3,103210000 ∙ 10 ∙ 0,96 . ∙ 6000

= 6,460мм/кН;

с . =2 ∙ 푎 ∙ (1 + 휈) ∙ (1 + (2ℎ/푑))

퐸 ∙ 푡 ∙ 푏=2 ∙ 24000 ∙ (1 + 0,3) ∙ (1 + (2 ∙ 135/310))

210000 ∙ 10 ∙ 0,96 ∙ 6000= 0,096мм/кН;

с . =2 ∙ 푎 ∙ 푠 ∙ 푝

푏=2 ∙ 24000 ∙ 0,15 ∙ 620

6000= 0,124мм/кН;

с . =푠 ∙ 푠 ∙ (푛 − 1)푛 ∙ 푠 + 훽 ∙ 푠

=0,25 ∙ 0,15 ∙ (25,8 − 1)11 ∙ 0,15 + 1,0 ∙ 0,25

= 0,489мм/кН.

Суммарная податливость при сдвиге определяется выражением:

с = с . + с . + с . + с . = 6,460 + 0,096 + 0,124 + 0,489 = 7,169мм/кН


По податливости 푐 определяется суммарная сдвиговая жесткость 푆 панели:

푆 =60007,169

= 836,9кН;

Условие достаточности жесткости:

푆 = 836,9кН > 푆 =푓 ∙ 퐴2

=235 ∙ 6432,5 ∙ 10

2= 755,8кН

Итак, для относительно небольшого сечения верхнего пояса фермы жесткость диафрагмы достаточна при креплении настила через волну самонарезными винтами.

Жесткость диафрагмы может быть значительно повышена благодаря креплению настила на опорах в каждом гофре.

Поэтому в крайних пролетах всегда рекомендуется крепить настил минимум одним метизом в каждом гофре.

Оценка несущей способности компонентов диафрагмы

Для крепления настила к опорам приняты самонарезные винты диаметром 푑 = 6,3мм длиной 25 мм без уплотнительной шайбы.

Несущая способность на сдвиг одного крепления листа к прогону 퐹 определяется минимальным из 3-х значений:


퐹 , =훼 ∙ 푓 ∙ 푑 ∙ 푡

훾

푡 = 10мм – толщина опорного элемента (полки балки);

푡 = 10мм ≥ 2,5푡 = 2,5 ∙ 0,96 = 2,4мм и 푡 = 0,96 < 1,0мм, для которогоα = 3,2 푡 푑⁄ == 3,2 0,96 6,8⁄ = 1,20 , но α = 1,20 ≤ 2,1.

퐹 , =1,20 ∙ 390 ∙ 6,3 ∙ 0,96

1,25= 2264Н


- несущая способность на срез по телу метиза 퐹 , определяется испытаниями 퐹 , =퐹 , 훾⁄ и должна быть подобрана поставщиком таким образом, чтобы превышать 퐹 , =2264Н.

Для скрепления листов между собой приняты самосверлящие винты диаметром d=4,8 мм длиной 20 мм.


Несущая способность на сдвиг одного крепления продольного стыка между листами 퐹 рассчитывается аналогично. Поскольку скрепляются равнотолщинные элементы 푡 = 푡 , для которых α = 3,2 푡 푑⁄ = 3,2 0,96 4,8⁄ = 1,43 , но α = 1,43 ≤ 2,1:

퐹 , =1,43 ∙ 390 ∙ 4,8 ∙ 0,96

1,25= 2056Н

Нижнее предельное значение несущей способности для недопустимых форм отказа:

푃 = 푛 ∙ 퐹 +훽훽∙ 퐹 = 11 ∙ 2,06 +

1,00,5

∙ 2,26 = 27,18кН

где:

훽 = (푛 − 1)/푛 = (2 − 1)/2 = 0,5;

훽 = 1.0 по Таблице 3.41 в Разделе 3.4.1.

Проверка достаточности крепления настила к ригелю:

푏/푝 ∙ 0,6 ∙ 퐹 = 6000/620 ∙ 0,6 ∙ 2,26 = 13,12кН ≥ 푃 = 27,18кН – условие не выполняется

Следует увеличить количество винтов и крепить настил в каждой волне. Тогда:

푝 = 푑 = 310мм;

푛 = 4;

훽 = 1,04 по Таблице 3.41 в Разделе 3.4.1;

훽 = (4 − 1)/4 = 0,75;

푃 = 11 ∙ 2,06 +1,040,75

∙ 2,26 = 25,79кН.

Проверка достаточности крепления настила к ригелю:

푏/푝 ∙ 0,6 ∙ 퐹 = 6000/310 ∙ 0,6 ∙ 2,26 = 26,25кН ≥ 푃 = 25,79кН – условие выполняется.

Условие исключения отказа по концам профиля настила при креплении в каждом гофре:

, ∙ , ∙ ∙

√= , ∙ , , ∙ ∙ ∙

√= 92,31кН ≥ 푃 = 25,79кН – условие выполняется.

Далее выполняется проверка условия исключения потери устойчивости от усилий сдвига.

Изгибные жесткости во взаимно перпендикулярных направлениях:

퐷 =퐸 ∙ 푡 ∙ 푑

12 ∙ (1 − 휈 ) ∙ 푢=210000 ∙ 0,96 ∙ 31012 ∙ (1 − 0,3 ) ∙ 500

= 10548Нмм

Периметр одного гофра 푢 принят 500 мм, поскольку настил производится из рулона шириной 1500 мм и имеет три повторяющихся гофра.


퐷 =퐸 ∙ 퐼푑

=210000 ∙ 116,25 ∙ 10

310= 787,5 ∙ 10 Нмм

Здесь момент инерции одного гофра настила принят по табличным данным каталога Раздела 5 с приведением к ширине гофра 푑 = 310мм следующим образом 퐼 = 375,0 ∙ 10 ∙ 0,31 =116,25 ∙ 10 мм .

Несущая способность по потере общей устойчивости листом при креплении в каждом гофре:

푉 =28,8 ∙ 푎푏

∙ 퐷 ∙ 퐷 =28,8 ∙ 24000

6000∙ 10548 ∙ (787,5 ∙ 10 ) ∙ 10 = 914,71кН

Несущая способность по местной потере устойчивости гофра:

푉 = 4,83 ∙ 퐸 ∙푡푙

∙ 푎 ∙ 푡 = 4,83 ∙ 210000 ∙0,96144

∙ 24000 ∙ 0,96 ∙ 10 = 1038,64кН


푙푡=1440,96

= 150 ≤ 2,9퐸푓= 2,9

210000320

= 74,29

Условие не выполняется – необходимо проверить взаимодействия форм потери устойчивости:

푉 =푉 ∙ 푉

(푉 + 푉 )=

914,71 ∙ 1038,64(914,71 + 1038,64)

= 486,37кН;

푉 ∙푏푎= 486,37 ∙

600024000

= 121,59кН ≥ 푃 = 25,79кН.

Условие выполняется.

Таким образом, обеспечено полное раскрепление верхнего сжато-изогнутого пояса малоэлементной фермы несущим настилом в его плоскости. Критическим параметром является недопустимая форма отказа по креплению настила на опорах, исходя из которого, установку метизов следует производить в каждом гофре. Хотя настил и создает континуальные связи верхнего пояса из плоскости фермы, данным проектом был сделан необходимый учет других плоскостей раскрепления и технологии монтажа. Это потребовало вертикальных связевых блоков, которые были приняты из легких трубчатых ферм, а также гибких растяжек на талрепах по нижнему и верхнему поясам. При этом верхние растяжки были введены из соображений раскрепления пояса на этапе монтажа до укладки настила.

4.4 Расчет трехпролетного настила по предельным состояниям В настоящем примере рассмотрен расчет несущего профнастила производства компании ООО «БФ-Завод» H75-750 толщиной 0,7 мм из стали S320GD+Z275 (с цинковым покрытием 275 г/м2). Настил является несущей основой для неэксплуатируемой плоской мягкой мембранной кровли с жестким минераловатным утеплителем толщиной 200 мм. Следовательно, состав «пирога» кровли имеет следующий вид:

- несущий профилированный настил H75-750-0,7;

- пароизоляция;


- минераловатные маты общей толщиной 200 мм;

- ПВХ мембрана.

Настил уложен широкими полками вверх по трехпролетной схеме цельными листами.

Шаг опор – 3м.

Ширина опирания – 76мм (условно – полка горячекатаного швеллера №20).

Задание примера – проверить несущий профнастил по предельным состояниям первой (несущей способности) и второй (эксплуатационной пригодности) групп.

Сбор нагрузок

Суммарное характеристическое значение постоянных нагрузок:

Материал Характеристический удельный вес,

кН/м3

Толщина, м Характеристическая распределенная нагрузка, кН/м2

Несущий профилированный настил H75-750-0,7

- - 0,089

Пароизоляция - - 0,04 Жесткий минераловатный утеплитель

1,5 0,2 0,3

ПВХ мембрана - - 0,04 Суммарная характеристическая нагрузка 0,469 Условно принята суммарная климатическая нагрузка 2,5 кН/м2.

Характеристические полезные нагрузки на неэксплуатируемые кровли (категория Н) 푞 = 0,4кН/м .

Комбинации нагрузок

Комбинации нагрузок для расчета по предельным состояниям несущей способности:

- постоянные + условные климатические воздействия:

iii

ijj

j QQРG k,0,1

Q,k,10,1Q,1Рk,1

G, """"""

=1,35 ∙ 0,469 + 1,5 ∙ 2,5 = 4,38кН/м ;

iii

ijjj

j QQРG k,0,1

Q,k,1Q,1Рk,G,1

""""""

= 0,85 ∙ 1,35 ∙ 0,469 + 1,5 ∙ 2,5 = 4,29кН/м ;

- постоянные + полезные нагрузки на неэксплуатируемые кровли:

iii

ijj

j QQРG k,0,1

Q,k,10,1Q,1Рk,1

G, """"""

=1,35 ∙ 0,469 + 1,5 ∙ 0,4 = 1,23кН/м ;

iii

ijjj

j QQРG k,0,1

Q,k,1Q,1Рk,G,1

""""""

= 0,85 ∙ 1,35 ∙ 0,469 + 1,5 ∙ 0,4 = 1,14кН/м .

Комбинации имеют данный вид, поскольку полезные нагрузки на кровли не комбинируются с воздействиями ветра и снега согласно Еврокоду 1, а коэффициенты сочетаний не вводились, поскольку в каждой комбинации присутствует всего одна переменная нагрузка.


Из четырех значений максимальным является ퟒ,ퟑퟖкН/мퟐ, которое будет использовано в расчете по первой группе предельных состояний (несущей способности).

Комбинации нагрузок для расчета по эксплуатационной пригодности:

- постоянные + условные климатические воздействия

1

,,01,1

jk, """"""i

ikikj

QQРG =0,469 + 2,5 = 2,97кН/м

- постоянные + полезные нагрузки на неэксплуатируемые кровли

1

,,01,1

jk, """"""i

ikikj

QQРG =0,469 + 0,4 = 0,87кН/м

Из двух значений для расчетов по эксплуатационной пригодности принимаем ퟐ, ퟗퟕкН/мퟐ

Внутренние усилия

Для трехпролетного элемента с равномерно распределенной нагрузкой и близкими изгибными жесткостями при изменении знака изгибающего момента усилия можно определить согласно справочной Таблице 3.15 в Разделе 3.2.2. Нагрузку собираем с ширины в 1 м, поскольку справочные геометрические характеристики в Разделе 5 приведены на один метр ширины настила.

Для распределенной нагрузки 4,38 кН/м:

푀 , = 0,080 ∙ 푞 ∙ 푙 = 0,080 ∙ 4,38 ∙ 3 = 3,15кНм;

푀 , = −0,100 ∙ 푞 ∙ 푙 = −0,100 ∙ 4,38 ∙ 3 = −3,94кНм;

푀 , = 0,025 ∙ 푞 ∙ 푙 = 0,025 ∙ 4,38 ∙ 3 = 0,99кНм;

푄 , = 0,400 ∙ 푞 ∙ 푙 = 0,400 ∙ 4,38 ∙ 3 = 5,26кН;

푄 , = −0,600 ∙ 푞 ∙ 푙 = −0,600 ∙ 4,38 ∙ 3 = −7,88кН;

푄 , = 0,500 ∙ 푞 ∙ 푙 = 0,500 ∙ 4,38 ∙ 3 = 6,57кН;

푅 = 0,400 ∙ 푞 ∙ 푙 = 0,400 ∙ 4,38 ∙ 3 = 5,26кН;

푅 = 1,100 ∙ 푞 ∙ 푙 = 1,100 ∙ 4,38 ∙ 3 = 14,45кН.

Проверка по предельным состояниям несущей способности

Максимальный момент для сжатых широких полок 푀 , = 3,15кН/м (в пролете 1).

Несущая способность на изгиб для сжатых широких полок:

푀 , =푊 ∙ 푓

훾=20,50 ∙ 320 ∙ 10

1,0= 6,56кНм;

푀 , = 3,15кН/м < 6,56кН/м – условие выполняется.

B C D A l l

2 1 l

3

q


Максимальный момент для сжатых узких полок 푀В, = 3,94кН/м (на опоре В).

Несущая способность на изгиб для сжатых узких полок:

푀 , =푊 ∙ 푓

훾=20,34 ∙ 320 ∙ 10

1,0= 6,51кНм

푀В, = 3,94кН/м < 6,51кН/м – условие выполняется.

В этих выражениях 푊 принимается по минимальному значению для соответствующего напряженного состояния (сжаты широкие либо узкие полки) согласно Разделу 5.

Максимальное перерезывающее усилие 푄 , = −7,88кН.

Сечение настила имеет вид:

На метр ширины настила приходится не менее 10 стенок. Следовательно, перерезывающее усилие на одно ребро 푉 , = 7,88/10 = 0,788кН.

На стенке расположены два промежуточных элемента жесткости и она имеет следующий вид:

В первом приближении рассчитаем гибкость стенки по следующему выражению:

휆̅ = 0,346 ∙푠푡∙푓퐸

= 0,346 ∙78,50,66

∙320

210000= 1,61

Согласно Таблице 3.44 в Разделе 3.5.2 при 휆̅ = 1,61 ≥ 1,40 предельное напряжение сдвига на опоре 푓 определяется по формуле:


푓 = 0,67 ∙ 푓 /휆̅ = 0,67 ∙ 320/1,61 = 82,7Н/мм

Несущая способность одной стенки настила на срез 푉 , :

푉 , =


훾=

75푠푖푛71о ∙ 0,66 ∙ 82,7 ∙ 10

1,0= 4,33кН

푉 , = 0,788кН < 4,33кН – условие выполняется.

В обучающих целях и для наглядности дополнительно выполнен полный расчет стенки на срез с учетом элементов жесткости.

Для получения момента инерции 퐼 элементов жесткости стенки определим соответствующее расчетное сечение:

푠 , = 0,76 ∙ 푡 ∙퐸

훾 ∙ 휎 ,= 0,76 ∙ 0,66 ∙

2100001,0 ∙ 320

= 12,8мм;

푠 , = 푠 , .



Момент инерции такого расчетного сечения элемента жесткости относительно собственной центральной оси параллельной частям стенки составляет 퐼 = 62,2мм = 0,006см .

Коэффициент, учитывающий повышение жесткости стенки:

푘 = 5,34 +2,10푡

∙∑ 퐼푠

= 5,34 +2,100.66

∙2 ∙ 62,278,5

= 9,05


Условная гибкость стенки с продольными элементами жесткости:

휆̅ = 0,346 ∙푠푡∙5,34푘

∙푓퐸

= 0,346 ∙78,50,66

∙5,349,05

∙320

210000= 1,23,

но휆̅ = 1,23 ≥ 0,346 ∙26,70,66

∙320

210000= 0,55.

Учитывая 0,83 < 휆̅ = 1,23 < 1,40 , предельное напряжение сдвига согласно Таблице 3.44 в Разделе 3.5.2:

푓 = 0,48 ∙ 푓 /휆̅ = 0,48 ∙ 320/1,23 = 124,9Н/мм

Несущая способность одной стенки настила на срез 푉 , :

푉 , =


훾=

75푠푖푛71о ∙ 0,66 ∙ 124,9 ∙ 10

1,0= 6,54кН

푄 , = 0,788кН < 6,54кН – условие выполняется.

Максимальная опорная реакция 푅 = 14,45кН.

Опорная реакция на одно ребро 퐹 = 14,45/10 = 1,45кН.

В поперечных сечениях профилированных настилов несущая способность푅 , стенки без элементов жесткости на действие локальной поперечной нагрузки определяется по формуле:

푅 , =훼 ∙ 푡 ∙ 푓 ∙ 퐸 ∙ 1 − 0,1 ∙ 푟

푡 ∙ 0,5 + 0,02 ∙ 푙푡 ∙ 2,4 + 휙90

훾

Формула применима при выполнении условий:

푐 ≥ 40мм – опора промежуточная и условие выполняется;

= ,,

= 5,30 ≤ 10 – условие выполняется;

=,

= 113,6 ≤ 200 ∙ 푠푖푛휙 = 200 ∙ 푠푖푛71о = 189,1 – условие выполняется;

45 ≤ 휙 = 71 ≤ 90 – условие выполняется.


Согласно классификации Таблицы 3.35 в Разделе 3.5.3 промежуточная опора соответствует Категории 2.

2Ed,1Ed,

2Ed,1Ed,V VV

VVβ

= , ,

, ,= 0,09

Для Категории 2 для при 훽 = 0,09 ≤ 0,2 и при условии опирания на жесткий горячекатаный профиль принимаем 푙 = 푠 = 76мм и 훼 = 0,15. Следует повторно уточнить, что при опирании на тонкостенный профиль ЛСТК с одной стенкой либо круглую трубу для аналогичных условий принимается 푠 = 10мм. Это связано с небольшой изгибной жесткостью свесов полок для профилей ЛСТК с одной стенкой и точечным опиранием для круглых труб.

Тогда:

푅 , =

=0,15 ∙ 0,66 ∙ √320 ∙ 210000 ∙ 1 − 0,1 ∙ 3,5

0,66 ∙ 0,5 + 0,02 ∙ 760,66 ∙ 2,4 + 7190 ∙ 10

1,0= 2,51кН

Данный расчет соответствует стенкам без элементов жесткости. Чтобы учесть наличие элементов жесткости следует внести поправочный коэффициент 푘 , . Необходимые параметры геометрии определены на рисунке ниже:

Условием введения коэффициента является:

2 <푒푡

=1,70.66

= 2,6 < 12

Поскольку условие выполняется:

푘 , = 1,45 − 0,05 ∙푒푡

= 1,45 − 0,05 ∙1,70,66

= 1,32

При этом коэффициент не должен превышать:

0,95 +35000 ∙ 푡 ∙ 푒

푏 ∙ 푠= 0,95 +

35000 ∙ 0,66 ∙ 1,062,2 ∙ 19,1

= 1,16

Поскольку 푘 , = 1,32 > 1,16, принимаем 푘 , = 1,16.

Тогда модифицированная несущая способность стенки 푅 , , = 1,16 ∙ 2,51 = 2,91кН.

퐹 = 1,45кН < 2,91кН – условие выполняется.


Поскольку푉 , = 0,788кН < 0,5 ∙ 푉 , = 0,5 ∙ 푉 , = 0,5 ∙ 6,54 = 3,27кН и 푁 = 0 проверка на совместное действие поперечной и осевой силы с изгибающим моментом не выполняется.

Условия совместного действия изгибающего момента и локальной нагрузки требуют проверки:

푀푀 ,

=3,946,51

= 0,605 ≤ 1;

퐹푅 ,

=1,452,91

= 0,498 ≤ 1;

푀푀 ,

+퐹푅 ,

= 0,605 + 0,498 = 1,103 ≤ 1,25.

Таким образом, профнастил удовлетворяет требованиям по предельным состояниям несущей способности.

Проверка по предельным состояниям эксплуатационной пригодности

Для пролета 3 м в тривиальном случае прогибы следует ограничить соотношением L/150. Максимальная нагрузка по характеристическому сочетанию составляет 2,97 кН/м2 или 2,97 кН/м на метр ширины профиля.

Согласно справочной Таблице 3.15 в Разделе 3.2.2 для трехпролетного элемента с равномерно распределенной нагрузкой прогибы в пролетах составляют:

푓 = 0,00677 ∙푞 ∙ 푙퐸퐼

= 0,00677 ∙2,97 ∙ 3000

210000 ∙ 76,49 ∙ 10= 10,14мм;

푓 = 10,14мм ≤푙

150=3000150

= 20мм;

푓 = 0,00052 ∙푞 ∙ 푙퐸퐼

= 0,00052 ∙2,97 ∙ 3000

210000 ∙ 76,49 ∙ 10= 0,78мм;

푓 = 0,78мм ≤푙

150=3000150

= 20мм.

Таким образом, профнастил удовлетворяет требованиям по предельным состояниям эксплуатационной пригодности.

При расчетах прогибов принята постоянная жесткость сечения по всей длине элемента. Такая жесткость согласно Еврокоду 3 должна соответствовать минимальному значению 퐼 , которое принимается исходя из напряженно-деформированного состояния для максимального в пролетного момента от нормативной нагрузки.


5 КАТАЛОГ НЕСУЩИХ ПРОФНАСТИЛОВ OОО «Прушиньски»

Адрес: 02140, Украина, г. Киев, ул. Л. Руденко, 6-А,

Вебсайт: www.pruszynski.com.ua Контактная информация:

тел.: +380 44 492-76-86 факс: +380 44 492-76-88

e-mail: [email protected] О компании: Группа компаний «Прушиньски» – это более двух десятков предприятий, расположенных в Польше, Украине, Чехии, Румынии, Венгрии, Германии и других европейских странах. Компании принадлежит самый большой завод в Европе по производству кровельных и фасадных материалов. В Польше компания «Прушиньски» является ведущим производителем металлочерепицы и профнастила, занимая около 30% рынка и экспортируя свою продукцию более чем в 20 стран. Компания имеет 30-летний опыт производства стеновых и кровельных ограждающих конструкций (основана в Варшаве в 1985 г. Кшиштофом Прушиньски).

Ассортимент продукции: Предлагаемые услуги: несущие профилированные настилы; кровельные материалы (металочерепица – 11 видов,

профнаслилы, фальцевые панели); аксессуары для кровли; фасадные профнастилы (трапециевидные, волнистые); системы внешнего водостока; облицовочные фасадные PS-панели и кассетоны; внутренние стеновые кассеты; холоднокатаные ЛСТК-профили; стеновые сэндвич панели заводского изготовления и

поэлементной сборки (ВСК) и другое…

инженерно-техническая поддержка при проектировании и реализации объектов:

- проект ограждающих конструкций с последующим согласованием в проектной организации; -разработка узлов и решений; -теплотехнический расчет стен и кровли; -расчет и конструирование водосточной системы; -раздел КМД каркасов из ЛСТК; шефмонтаж и проведение ревизионных работ

после монтажа ограждающих конструкций. Номенклатура несущих профнастилов: высота профилей: 40 мм, 50 мм, 57 мм, 60 мм, 92 мм, 135 мм, 150 мм, 160 мм; толщина профилей: от 0,5 мм до 1,5 мм; типы/толщины покрытий: полиэстер/15 мкм и 25 мкм, матполиэстр/35 мкм, цинк/Z275, алюцинк/AZ185, PURMAT/50 мкм, PURLAК/50 мкм, покрытие с антиконденсатным слоем; карты цветов: RAL, RR; максимальная длина профилей: 13 600 мм; особые типы профнастилов: перфорированные. Документация и сертификаты на несущие профнастилы: ТУ У 24.3-32925902-001:2014. Выданы ГП «Ровенский научно-производственный центр стандартизации метрологии и сертификации». Согласованы «Главным управлением Госсанэпидемслужбы в Ровенской обл.»; UA 1.044.0102685-14. Действителен до 29.09.2016 г.

Примеры объектов с применением несущих профнастилов: сеть строительных гипермаркетов «Эпицентр»; гипермаркет «Ашан», г. Киев; сеть гипермаркетов «Metro»; сеть строительных гипермаркетов «Praktiker»; строительный гипермаркет «Леруа Марлен», г. Киев; ТРЦ «Блокбастер», г. Киев; ТРЦ «Лавина», г. Киев; ТРЦ «Там-Там», г. Киев; ТРЦ «Проспект», г. Киев; ТРЦ «Магелан», г. Харьков;

ТРЦ «Караван», г.Днепропетровск и г. Харьков; сеть супермаркетов «Эко-маркет»; логистический комплекс «Raben», г. Бровары; логистический центр «Roshen», г. Яготин; кондитерская фабрика «Roshen», г. Винница; фабрика «Nestle», Волынская обл.; логистический центр «Конти», г. Макеевка; терминал аэропорта, г. Донецк; «Донбасс Арена», г. Донецк; «Днепр Арена», г. Днепропетровск; и многое другое…


Таблица 1. Перечень несущих профнастилов и технологические возможности

Марка настила

Размеры заготовки, мм Эскиз поперечного сечения

профиля Марки стали

Покрытия Макс. длина

, м ширина, мм

толщина, мм Тип Карты

цветов

T40-1044 1250

0,5

S280GD DX51D

полиэстер, матполи-

эстр, цинк, алюцинк, PURMAT PURLAK

RAL, RR 13,6

0,63 0,7

0,75 0,8

0,88 1,00

-

T50-1038* 1250

0,5

S320GD



RAL, RR 13,6

0,63 0,7

0,75 0,8

0,88 1,00 1,15 1,25

T57-1004 1250

0,5

S280GD



RAL, RR 13,6

0,63 0,7

0,75 0,8

0,88 1,00

-

T57К-1004* 1250

0,5

S280GD



RAL, RR 13,6

0,63 0,7

0,75 0,8

0,88 1,00

-

T60-940* 1250

0,5

S320GD



RAL, RR 13,6

0,63 0,7

0,75 0,8

0,88 1,0

1,15 1,25


Т80-1120* 1500

0,7

S320GD полиэстер,

цинк, алюцинк

RAL 13,6

0,75 0,8 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5

T92-915 1250

0,6



RAL 13,6

0,63 0,7

0,75 0,8

0,88 1,0

1,25

T135-620* 1000

0,7

S320GD цинк RAL 13,6

0,75 0,8 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5

T135-930 1500

0,7



RAL 13,6

0,75 0,8 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5

T150-580* 1000

0,75


0,8 0,88 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5

Т150-870 1500

0,75



RAL 13,6

0,8 0,88 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5


T160-520* 1000

0,75


0,8 0,88 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5

Т160-780 1500

0,75



RAL 13,6

0,8 0,88 0,9 1,0

1,15 1,25 1,5

Таблица 2. Расчетные характеристики несущих профнастилов

Обозначение профиля

Размеры сечения,

мм Площадь

сечения А, см2

Масса 1 м длины

профиля, кг

Масса 1 м2 эффект. площади,

кг

Справочные данные на 1 м ширины настила при сжатых полках

узких широких

h t момент

инерции Ix, см4

момент сопротивления,

см3 момент

инерции Ix

см4


см3

Wx1 Wx2 Wx1 Wx2

Т40-1044 40

0,5 5,80 4,91 4,70 11,87 8,714 3,254 10,06 3,798 3,737

0,63 7,31 6,18 5,92 15,97 11,717 4,621 14,17 5,887 5,183 0,7 8,12 6,87 6,58 18,27 13,292 5,384 16,47 7,314 5,946

0,75 8,70 7,36 7,05 19,95 14,504 5,987 18,17 8,398 6,509

0,8 9,28 7,85 7,52 21,65 15,623 6,549 19,91 9,562 7,071

0,88 10,21 8,63 8,27 24,41 17,613 7,554 22,73 11,660 8,036

1 11,60 9,81 9,40 28,46 20,608 9,121 27,07 15,166 9,482

Т57-1004 57

0,5 6,13 5,89 5,87 26,18 10,921 5,571 20,30 6,370 5,786

0,63 7,72 6,18 6,16 34,75 14,453 7,714 30,35 9,293 8,571

0,7 8,58 6,87 6,84 39,54 16,389 8,929 35,08 11,631 9,857

0,75 9,2 7,36 7,33 43,01 17,969 9,929 38,63 13,300 10,857

0,8 9,81 7,85 7,82 46,52 19,392 10,857 42,25 14,975 11,786

0,88 10,79 8,63 8,60 50,77 21,772 12,429 48,23 17,933 13,357

1 12,26 9,81 9,77 59,24 25,512 14,929 57,33 22,857 15,714


Т92-915 92

0,6 8,06 5,89 6,44 103,57 21,946 15,750 103,57 20,012 19,266

0,63 8,46 6,18 6,75 108,75 23,042 16,875 108,75 21,397 20,391

0,7 9,40 6,87 7,51 120,83 26,052 19,828 120,83 24,728 22,922

0,75 10,07 7,36 8,04 129,46 28,256 21,938 129,46 27,049 24,750

0,8 10,74 7,85 8,58 138,10 30,262 23,906 138,10 29,545 26,719

0,88 11,82 8,63 9,43 151,91 33,830 27,281 151,91 33,397 29,672

1 13,43 9,81 10,72 172,62 38,857 31,922 172,62 39,385 34,313

1,25 16,78 12,26 13,40 215,77 49,424 41,625 215,77 50,088 43,453

Т135-930 135

0,7 10,99 8,79 9,45 248,54 48,16 28,70 258,75 48,40 31,66 0,75 11,78 9,43 10,14 269,58 51,88 31,43 278,69 55,22 33,99 0,8 12,56 10,05 10,80 285,83 55,62 34,07 298,72 56,06 36,31

0,88 13,82 11,05 11,88 320,04 61,55 38,13 330,00 62,41 39,98 1 15,70 12,56 13,51 372,05 70,49 44,34 375,00 71,14 45,57

1,25 19,63 15,71 16,89 468,75 88,93 56,96 468,75 88,93 56,96 1,5 23,55 18,84 20,26 562,50 106,72 68,36 562,50 106,72 68,36

Т150-870 150

0,75 12,64 8,83 10,15 381,12 35,500 45,511 381,12 41,50 44,957 0,8 13,49 9,42 10,83 406,53 39,250 49,239 406,53 45,25 49,726

0,88 14,84 10,36 11,91 447,18 45,250 55,412 447,18 51,00 56,837

0,9 15,17 10,60 12,18 457,34 47,250 57,732 457,34 53,00 59,103

1 16,86 11,78 13,53 508,16 55,000 66,223 508,16 60,75 67,679

1,25 21,07 14,72 16,92 635,20 60,250 89,557 635,20 81,25 90,626 1,5 25,49 17,66 20,30 762,24 96,750 111,748 762,24 101,25 112,908

Т160-780 156

0,75 14,07 8,83 11,32 456,73 41,000 52,515 381,12 47,75 51,828

0,8 15,01 9,42 12,08 487,18 45,500 57,052 406,53 52,25 57,425

0,88 16,51 10,36 13,28 535,90 52,250 64,038 447,18 58,75 65,528

0,9 16,88 10,60 13,59 548,08 54,500 66,522 457,34 61,25 68,276

1 18,76 11,78 15,10 608,98 63,500 76,461 508,16 70,00 84,634

1,25 23,45 14,72 18,87 761,22 88,000 103,351 635,20 94,00 104,816

1,5 28,14 17,66 22,64 913,47 111,750 129,068 762,24 117,00 130,479

* - характеристики указанных настилов следует уточнять в ООО «Прушиньски» индивидуально, поскольку они являются новыми продуктами.


ООО «Руукки Украина» Адрес: 03067, Украина, г. Киев, ул. Машиностроительная, 35А, Бизнес Центр «Тройка Центр»

Вебсайт: www.ruukki-krovlya.com.ua Контактная информация:

тел.: +380 44 584-45-46 факс: +380 44 584-45-46

О компании: Ruukki — финский концерн-производитель сталей (включая конструкционные и высокопрочные), металлоконструкций для строительства зданий и сооружений, строительных кровельных и фасадных материалов.

Ассортимент продукции: Предлагаемые услуги: металлочерепица; профнастилы; водосточные системы; доборные элементы (аксессуары); несущие профили; сэндвич-панели; фасадные системы.

производство и продажа стальных кровельных и фасадных систем;

инженерно-техническая поддержка.

Номенклатура несущих профнастилов: высота профилей: 45, 60, 70, 130, 153 мм; толщина профилей: от 0,5 до 1,5 мм; типы/толщины покрытий: цинк/Z275 , полиэстер/25 мкм, PURMAT/50 мкм, PURAL/50 мкм, PVDF/27 мкм, PVDF MATT/27 мкм; карты цветов: RAL, RR; максимальная длина профилей: 18 300 мм; особые типы профнастилов: с обратным гофром Steelcomp, арочные, перфорированные. Документация и сертификаты на несущие профнастилы: UA 1.055.0075971-14. Действителен до 30.07.2016 г. Выдан органом сертификации «Киевский

национальный университет строительства и архитектуры» 01.08.2014 г. Примеры объектов с применением несущих профнастилов:

завод «Ruukki», с. Копылов, Киевская обл.; завод «Henkel», г. Вышгород, Киевская обл.; научно-исследовательский производственный

комплекс компании «MAX-WELL», г. Киев; мебельная фабрика «Ювента», г. Славута,

Хмельницкая обл.; холодный склад «Andakta», г. Киев; супермаркет «Наш край», г. Нововолынск,

Волынская обл.; здание региональной таможни, г. Донецк

супермаркет «Салют», г. Луцк; завод по производству дрожжей, г. Львов; супермаркеты «Фреш»; супермаркет игрушек, г. Ивано-Франковск; супермаркеты «Велика кишеня»; торгово-выставочный комплекс «Магелан», г.

Киев; завод «Procter&Gamble», г. Орджоникидзе,

Днепропетровская обл.




Размеры заготовки, мм

Эскиз поперечного сечения профиля Марки стали

Покрытия Макс. длина,

м ширина, мм


цветов

Т45-905 1250

0,5

150.8360

~957905

91150.83

44

30 30

S320GD,

S350GD

цинк, полиэстер,

PURAL, PURMAT,

PVDF, PVDF MATT

RR 15,0

0,6 0,7 0,8 0,9

- - -

Т60-915 1250

0,5

229

110

~964

915

6053 33

229

119

S280GD, S320GD, S350GD

цинк, полиэстер

RAL, RR

11,8

0,6 0,7 0,8

- - - -

Т70-846

1250

0,6

211.565

70

57

~914

45

846

147211.5

S320GD, S350GD

PURAL, PURMAT

RR 15,0

0,7 - - - - - -

Т130-930 1500

0,7

310

111

~985

930

199

310

130

75 62

S350GD


PURAL

RR 18,3

0,8 0,9 1,0 1,2 1,5

- -

Т153-840 1500

0,75

280

117

~864840

163280

153

40 62

S350GD


PURAL

RR

18,3

0,88 1,0 1,25 1,5

- - -





мм Площадь сечения

А, см2

Масса 1 м длины профиля,

кг

Масса 1 м2

эффект. площади,

кг



h t момент инерции

Ix, см4


см3

момент инерции

Ix, см4


см3 Wx1 Wx2 Wx1 Wx2

Т45-905 44

0,5 5,47 4,91 5,42 15,99 5,79 8,74 17,28 6,41 6,84 0,6 6,66 5,89 6,51 20,28 7,46 10,80 21,29 8,07 9,57 0,7 7,85 6,87 7,59 24,16 8,91 12,76 25,09 9,51 11,31 0,8 9,04 7,85 8,67 28,58 10,67 14,82 28,89 11,08 13,79 0,9 10,23 8,83 9,76 32,69 12,47 16,89 32,69 12,61 16,13

Т60-915 60

0,5 5,81 4,91 5,36 35,07 6,58 14,37 34,93 9,05 7,19 0,6 7,01 5,89 6,43 44,50 9,23 17,34 42,86 11,07 10,19 0,7 8,20 6,87 7,51 52,09 12,19 20,30 50,90 13,08 12,44 0,8 9,40 7,85 8,58 59,68 14,52 23,37 59,03 15,09 14,72

Т70-846 70 0,6 6,18 5,89 6,96 52,26 13,17 15,43 52,70 14,41 13,17 0,7 7,69 6,87 8,12 65,78 17,33 19,12 65,78 18,00 17,53

Т130-930 130

0,7 9,54 8,24 8,86 239,89 29,30 39,15 226,24 31,36 23,71 0,8 10,99 9,42 10,13 278,38 35,56 45,59 266,80 36,83 29,63 0,9 12,43 10,60 11,40 314,96 41,69 51,94 308,00 42,38 36,10 1,0 13,87 11,78 12,66 351,53 47,51 58,12 349,52 47,87 42,46 1,2 16,76 14,13 15,19 424,63 59,25 70,48 424,63 58,83 55,36 1,5 21,09 17,66 19,00 534,20 77,07 88,96 534,20 74,85 74,47

Т153-840 153

0,75 10,50 8,83 10,51 358,11 33,91 56,19 355,43 37,95 37,26 0,88 12,42 10,36 12,34 432,66 44,76 66,89 432,49 46,08 48,62 1,0 14,19 11,78 14,02 502,45 54,72 77,35 504,52 53,67 59,74

1,25 17,89 14,72 17,52 641,00 71,49 98,57 641,00 69,36 83,05 1,5 21,58 17,67 21,03 773,19 86,48 118,85 773,19 84,33 104,37


OОО «БФ Завод» Адрес: 08343, Украина,

Киевская обл., Бориспольский р-н, с. Мартусовка, ул. Бориспольская, 27

Вебсайт: www.bfz.kiev.ua Контактная информация:

тел.: +380 44 569-01-07 факс: +380 44 220-21-26

e-mail: [email protected] О компании: ООО «БФ Завод» — украинская компания по производству металлоконструкций и материалов для строительства быстромонтируемых зданий (БМЗ).

Ассортимент продукции: Предлагаемые услуги: металлоконструкции на основе

гофробалки (sin-балки); сварные балки и металлоконструкции; холодногнутые профили ЛСТК; несущий профнастил НТ75-750; сэндвич-панели;

проектирование и производство металлоконструкций.

Номенклатура несущих профнастилов: высота профилей: 75 мм; толщина профилей: от 0,7 до 1,2 мм; типы/толщины покрытий: цинк/Z275, полиэстер/25 мкм; карты цветов: RAL; максимальная длина профилей: 15 000 мм; особые типы профнастилов: арочный несущий профнастил Legato. Документация и сертификаты на несущие профнастилы: Протокол испытаний №135/1-10 от 25 октября 2010 г. ГП «Испытательный центр строительных

конструкций». Примеры объектов с применением несущих профнастилов:

кровля бассейна, с. Гатное, Киевская обл.; кровля склада, с. Петропавловская Борщаговка, Киевская обл.; кровля и перекрытия овощехранилища, с. Мартусовка, Киевская обл.; кровля оптового рынка «Господар», г. Донецк;

кровля овощехранилища, с. Глеваха, Киевская обл.;

кровля вагонного депо, г. Бахмач, Черниговская обл.;

кровля и перекрытия завода МДФ, г. Коростень, Житомирская обл.;










цветов

H75-750 1250

0,7

S280GD S320GD S350GD

полиэстер,цинк RAL 15,0

0,8 0,9 1,0 1,2 1,5

- -




А, см2


кг

Масса 1 м2


кг




Ix, см4


см3


Ix, см4



НТ75-750 75

0,7 8,75 6,84 9,12 78,39 20,34 21,70 76,49 20,50 20,54 0,8 10,00 7,82 10,43 90,75 23,54 25,06 89,37 23,83 23,99 0,9 11,25 8,80 11,74 103,22 26,78 28,43 102,31 27,16 27,51 1,0 12,50 9,79 13,05 115,66 30,00 31,77 115,18 30,48 30,98 1,2 15,00 11,75 15,66 140,14 36,27 38,38 139,99 36,89 37,62 1,5 18,75 14,69 19,59 176,59 45,54 48,14 176,59 46,34 47,27


ООО «Торгово-промышленная компания»

Адрес: 79034, Украина, Львовская область, г. Львов

ул. Литвиненко, 3 Вебсайт: www.tpk.ua

Контактная информация: тел.: +380 32 294-95-85

факс: +380 32 294-95-85 e-mail: [email protected]

О компании: ТПК является комплексным поставщиком строительных материалов для устройства ограждающих конструкций зданий (стен, покрытий, перекрытий).

Ассортимент продукции: Предлагаемые услуги: профнастилы; металлочерепица; внутренние стеновые кассеты (ВСК); фасадные кассеты и панели; сэндвич-панели; прогоны; водосточные системы; мансардные окна; ПВХ-мембраны; тепло, паро- и гидроизоляция.

весь комплекс услуг для устройства кровель и фасадов в зданиях и сооружениях.

Номенклатура несущих профнастилов: высота профилей: 58, 82, 128 мм; толщина профилей: от 0,7 до 1,25 мм; типы/толщины покрытий: цинк/Z275 , алюмоцинк/AZ185, полиэстер/25 мкм, PURMAT/50 мкм; карты цветов: RAL, RR; максимальная длина профилей: 12 000 мм; особые типы профнастилов: с выштамповками (рифами). Документация и сертификаты на несущие профнастилы: UA 2.022.06356-11. Действителен до 15.09.2016 г. Выдан органом сертификации продукции и систем

качества ГП «Львовский научно-производственный центр стандартизации, метрологии и сертификации», 16.09.2011 г.;

UA 1.021.0152652-14. Действителен до 24.12.2016 г. Выдан органом сертификации ГП «Львовстандартметрология» 25.12.2014 г.

Примеры объектов с применением несущих профнастилов: Автоцентр «Порше», 32 км трассы Киев-Борисполь, Киевская обл.; ТРЦ, ул. Березняковская/Днепровская набережная, г. Киев;

Супермаркет ВАМ, г. Львов, ул. Б. Хмельницкого, 16; Спортивный комплекс на территории горнолыжного курорта, с. Плавье, Львовская обл.









цветов

ТП-60 Н58-960 1250

0,70

S280GD

полиэстер, цинк,

алюцинк, PURMAT

RAL, RR 12,0

1,00 - - - - - -

ТП-85 Н82-1060 1500

0,70

S350GD



RAL, RR 12,0

0,75 0,80 0,88 1,00 1,20 1,25

-

ТП-128 Н128-930 1500

0,70

S350GD



RAL, RR 12,0

0,75 0,80 0,88 1,00 1,20 1,25

-






А, см2


кг

Масса 1 м2


кг




Ix, см4


см3


Ix, см4



ТП-60 Н58-960 58 0,70 8,76 6,48 6,75 42,60 10,30 19,10 42,60 11,20 14,40

1,00 12,50 9,51 9,80 60,20 17,00 28,00 60,20 17,00 28,00

ТП-85 Н82-1060 82

0,70 10,28 8,07 7,61 96,69 19,48 29,87 83,17 17,37 17,94 0,75 11,00 8,64 8,15 103,42 20,84 31,95 91,20 18,77 19,90 0,80 11,73 9,21 8,69 110,13 22,19 34,02 99,41 20,18 21,96 0,88 12,89 10,12 9,55 120,82 24,35 37,31 112,91 22,45 25,42 1,00 14,62 11,48 10,83 136,75 27,57 42,21 134,53 25,89 31,05 1,20 17,51 13,74 12,97 163,01 32,88 50,29 163,01 31,70 41,52 1,25 18,23 14,31 13,50 169,52 34,19 52,29 169,52 33,16 44,35

ТП-128 Н128-930 128

0,70 10,40 8,70 9,40 268,40 34,50 43,80 243,00 36,00 31,80 0,75 11,10 9,40 10,10 286,30 37,90 47,00 264,60 38,50 34,90 0,80 11,80 10,00 10,70 304,20 41,40 50,30 287,80 41,20 38,10 0,88 13,00 11,00 11,80 332,70 47,10 55,50 324,40 45,60 43,40 1,00 14,80 12,50 13,40 375,50 54,90 63,10 375,60 52,40 52,00 1,20 17,70 15,00 16,10 446,60 65,20 75,00 446,70 63,90 68,20 1,25 18,50 15,60 16,80 464,40 67,80 78,00 464,40 66,80 72,40


ООО «Раута Групп» Адрес: 04655, Украина, г. Киев, ул. Старокиевская, 10 Г, а\я 27

Контактная информация: тел.:+380 44 364-85-73

факс: +380 44 364-85-74 e-mail: [email protected]

О компании: Компания «Rauta Group» была создана в 2014 г, объединив команду профессионалов с многолетним опытом работы в коммерческом строительстве. Официальный представитель Ruukki в Украине по продукции для коммерческого строительства.

Ассортимент продукции: Предлагаемые услуги: несущие трапециевидные профнастилы; металлические каркасы из горячекатаной и

оцинкованной холоднокатанной (ЛСТК) стали; сэндвич–панели с наполнителем из минеральной

ваты MW и пенополиизоцианурата PIR; линейные и кассетные системы фасадной

облицовки; легкие оцинкованные стальные прогоны (ЛСТК); низкие трапециевидные и волнистые

профнастилы.

поставка строительных материалов; проектирование; разработка концептов коммерческих зданий; консалтинг строительных проектов; монтаж.

Номенклатура несущих профнастилов: высота профилей: 45, 60, 70, 85, 130, 153 мм; толщина профилей: от 0,5 до 1,5 мм; типы/толщины покрытий: цинк/Z100 и Z275, полиэстер/15 и 25 мкм, PURAL/50 мкм, PURMAT/50 мкм, покрытие с антиконденсатным слоем; карты цветов: RAL, RR; максимальная длина профилей: 18 300 мм; особые типы профнастилов: с обратным гофром Steelcomp CS48-36-750, арочные T45-30L-905 и T120-63L-695, перфорированные, рифленые изделия. Документация и сертификаты на несущие профнастилы: UA 1.055.0035963-14. Срок действия до 21.05.2016 г. Выдан органом сертификации «Киевский

национальный университет строительства и архитектуры» 22.05.2014 г.; UA 1.055.0075971-14. Срок действия до 30.07.2016 г. Выдан органом сертификации «Киевский

национальный университет строительства и архитектуры» 01.08.2014 г. Примеры объектов с применением несущих профнастилов:

заводы по производству сухих строительных смесей «Henkel»;

дистрибьюторская компания «Эридон»; сеть супермаркетов «Новус»; сеть торговых центров «Ашан»;

Харьковская табачная фабрика «Philipp Morris»; Прилуцкая табачная фабрика «British American

Tobacco»; завод по переработке курятины «Мироновский

хлебопродукт», г. Ладыжин, Винницкая обл.; Эристовский горно-обогатительный комбинат,

г. Комсомольск, Полтавская обл.









цветов

Т45-905 1250

0,6

S320GD, S350GD

полиэстер, цинк RR 15,0

0,7 0,8 0,9 1,0

- - -

Т60-915 1250

0,5

S280GD, S320GD, S350GD

полиэстер,

цинк RAL

11,8

0,6 0,7 0,8 0,9 - -

-

Т70-846 1250

0,6

S320GD, S350GD


PURAL, PURMAT

RR 15,0

0,7 0,8 0,9 1,0 - -

-

T85-1120 1500

0,6

S320GD полиэстер RAL 13,5

0,7 0,8

0,88 1,0

1,25 -

-

T130-930

1500

0,7

S350GD полиэстер, цинк RR 18,3

0,8 0,88 0,9 1,0 1,2 -

-



Т153-840 1500

0,7

S320GD, S350GD

полиэстер,

цинк, PURAL

RR 18,3

0,75 0,8

0,88 1,0

1,25 - -




А, см2


кг

Масса 1 м2


кг




Ix, см4


см3


Ix, см4



Т45-905 44

0,6 5,57 6,16 19,09 7,29 18,13 7,84 0,7 6,51 7,19 23,08 8,86 21,59 9,24 0,8 7,43 8,21 27,36 10,62 25,16 10,69 0,9 8,53 9,23 31,7 12,41 28,75 12,1 1,0 9,29 10,26 35,78 14,08 32,41 13,51

Т60-915 60

0,5 6,25 5,28 5,77 33,56 9,01 12,32 32,19 8,44 10,8 0,6 7,5 6,27 6,85 40,27 10,8 14,76 39,51 10,19 13,33 0,7 8,75 7,25 7,92 46,98 12,58 17,18 46,98 11,96 15,98 0,8 10,0 8,23 8,99 53,7 14,36 19,61 53,7 13,75 18,75 0,9 11,25 9,21 10,06 60,41 16,14 22,02 60,41 15,55 21,64

Т70-846 70

0,60 6,04 7,14 50,1 50,2 0,70 6,94 8,2 60,8 60,9 0,80 7,8 9,22 71,3 71,5 0,90 8,77 10,37 82,3 83,1 1,0 9,75 11,53 91,8 92,6

Т85-1120 85

0,75 8,73 7,79 84,09 16,12 77,45 16,84 0,88 10,23 9,13 102,38 19,83 95,65 20,28 1,0 11,61 10,37 119,62 23,34 112,48 23,41

1,25 14,49 12,94 155,13 30,53 144,84 29,7

Т130-930 130

0,65 7,37 7,93 207,64 28,08 182,76 26,54 0,75 8,51 9,15 249,7 34,27 222,79 33,17 0,88 9,99 10,74 299,71 41,39 275,07 41,83 1,0 11,35 12,2 345,76 47,92 324,81 48,88 1,25 14,18 15,25 441,11 61,36 428,42 62,73

Т153-840 153

0,75 10,42 8,73 10,39 313,42 33,25 47,61 313,42 33,59 41,5 0,88 12,33 10,23 12,18 370,81 40,38 56,8 370,81 40,4 51,94 1,0 13,89 11,63 13,84 406,06 45,46 62,83 406,07 45,59 63,2

1,25 17,51 14,52 17,28 511,81 57,21 79,04 511,82 57,21 79,04 1,5 21,13 16,97 20,2 617,57 68,94 95,19 617,57 68,94 95,19


6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ДСТУ-Н Б EN 1990 «Основы проектирования конструкций».

2. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-1 «Общие воздействия. Удельный вес, собственный вес, эксплуатационные нагрузки».

3. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-3 «Общие воздействия. Снеговые нагрузки».

4. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-4 «Общие воздействия. Ветровые нагрузки».

5. ДСТУ-Н Б EN 1991-1-6 «Общие воздействия. Воздействия на этапе возведения».

6. ДСТУ-Н Б EN 1993-1-1 «Проектирование стальных конструкций. Общие правила и правила для зданий».

7. ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3 «Проектирование стальных конструкций. Общие правила. Дополнительные правила для холодноформованных элементов и профилированных листов».

8. ДСТУ-Н Б EN 1994-1-1 «Проектирование сталежелезобетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий».

9. ДСТУ EN 10346 «Изделия плоские стальные с покрытием, нанесенным методом непрерывного горячего погружения в расплав».

10. ДСТУ Б EN 508-1 «Изделия кровельные металлические листовые. Требования к самонесущим изделиям из листов стали, алюминия и нержавеющей стали».

11. ДСТУ Б EN 14782 «Листы металлические самонесущие для кровли, внешней обшивки и внутренней облицовки. Технические условия на продукцию и требования».

12. ДСТУ Б EN 1090-1-1 «Исполнение стальных и алюминиевых конструкций. Часть 1: Требования к оценке соответствия компонентов конструкций».

13. ДСТУ Б EN 1090-1-2 «Исполнение стальных и алюминиевых конструкций.Часть 2: Технические требования к стальным конструкциям».

14. ECCS Publication №88 «European Recommendations for the Application of Metal Sheeting acting as a Diaphragm – Stressed Skin Design».

15. ДБН В.2.6-14-97 «Покрытия зданий и сооружений».

16. СНиП II-26-76* «Кровли».

17. ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Мельникова, Союзметаллстройниипроект «Рекомендации по применению стальных профилированных настилов нового сортамента в утепленных покрытиях производственных зданий».

18. ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Мельникова, Союзметаллстройниипроект «Рекомендации по учету жесткости диафрагм из стального профилированного настила в покрытиях одноэтажных производственных зданий».

19. ECCS Publication №73 «Good Construction Practice for Composite Slabs».

20. Steel Deck Institute «SDI Manual of Construction with Steel Deck».

Real Estate

Рекомендации по применению несущих профнастилов в соответствии с Еврокодом 3 и национальными приложениями