Прочностной статический расчёт подсистемы
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Характеристики региона строительства
- наименование объекта
- ветровая зона региона строительства [4]
Зона - тип местности [4]
- зона здания
- гололёдный район региона строительства [4] Характеристики фасадной системы
Тип системы -
h = м - высота расположения рассчитываемого фрагмента фасада
Gобл = кг/м2 - вес облицовки
Yобл = - коэффициент надежности по нагрузке для облицовки [4]
B = м - шаг направляющих профилей (Вертикальных)
L = м - длина направляющего профиля (Вертикального)
L1 = м - пролёт направляющего профиля (Вертикального)
Kнер = - коэффициент неразрезности направляющего профиля [8-11]
Расчётные нагрузки и моменты Ветровая нагрузка + собственный вес конструкций ω = кгс/м2 - расчётное пиковое воздействие ветра
qw = ω * B * kнер = кгс/м - расчетная погонная ветровая нагрузка на направляющую (Вертикальную)
M = * qw * L12 = кгс*м - максимальный момент в направляющей от ветровой нагрузки
Nw = * qw * L1 = кгс - максимальная опорная реакция от ветровой нагрузки
Pнапр = Gнапр * 1,05 * L = кгс - нагрузка от веса направляющей (Вертикальной)
Nн = Pобл + Pнапр = кгс - нормальная сила в направляющей (Вертикальной)
| Nk1 = | Pобл + Pнапр | = кгс - нормальная сила на точку крепления |
| n+1 |
Pнапр = Gнапр * 1,05 * L = кгс - нагрузка от веса облицовки
| Nk2 = | Pобл + Pнапр + Pлёд | = кгс - нормальная сила на точку крепления |
| n+1 |
Характеристики направляющего профиля
- наименование направляющей
Gнапр = кгс/м - вес одного метра направляющей
Aн = см2 - площадь сечения направляющей
Wx = см3 - момент сопротивления сечения направляющей
Jx = см4 - момент инерции сечения направляющей
E = - модуль упругости материала направляющей
Rун = - расчётное сопротивление материала направляющей [5,6]
| σ = | Nн | + | (M * 100) | = кг/см2 - нормальное напряжение профиле |
| Aн | Wхн |
σ = кг/см2 Rун = кг/см2
Условия прочности направляющей .
Проверка направляющей по условиям деформативности
| f = * | qw | * | (L1 * 100)4 | = см - прогиб направляющей |
| 1,4 * 100 | E * Jx |
| fдоп = | 100 * L1 | = см - допустимый прогиб направляющей |
| 200 |
| f = |
√
f12 + f22
|
= см - прогиб направляющей |
| f1 = * | qw | * | (L1 * 100)4 | = см - прогиб направляющей от ветра |
| 1,4 * 100 | E * Jx |
| f2 = * | Gобл * B | * | (L1 * 100)4 | = Прогиб направляющей от веса |
| 100 | E * Jy |
| fдоп = | 100 * L1 | = см - допустимый прогиб направляющей |
| 200 |
Условия по ограничению деформативности направляющей .
Характеристики направляющего профиля
- наименование направляющей
Gнапрг = кгс/м - вес одного метра направляющей
Aнг = см2 - площадь сечения направляющей
Wxнг = см3 - момент сопротивления сечения направляющей
Jxг = см4 - момент инерции сечения направляющей
Wyнг = см3 - момент сопротивления сечения направляющей, ось y
Jyнг = см4 - момент инерции сечения направляющей, ось y
Рассматриваем наиболее неблагоприятное сочетание для горизонтальной направляющей
- двухпролетная схема опирания с пролетом В
My = 0.125 * Gобл * Yобл * L1 * B2 = Максимальный момент от веса
Mx = 0.125 * w * L1 * B2 * = кгс*м - максимальный момент от ветра
σг = кг/см2 Rун = кг/см2
Условия прочности направляющей .
Проверка направляющей по условиям деформативности
| f = |
√
f12 + f22
|
= см - прогиб направляющей |
| f1 = 0.0052 * | ω * L1 * | * | (B * 100)4 | = см - прогиб направляющей от ветра |
| 1,4 * 100 | E * Jxг |
| f2 = 0.0052 * | Gобл * L1 | * | (B * 100)4 | = Прогиб направляющей от веса |
| 100 | E * Jyг |
| fдоп = | 100 * B | = см - допустимый прогиб направляющей |
| 200 |
f = кг/см2 fдоп = кг/см2
Условия по ограничению деформативности направляющей .
Характеристики кронштейна
- наименование кронштейна
e1к = см, e2к = см - расчётные эксцентриситеты
Aк1 = см2 - площадь сечения 1 кронштейна
Aк2 = см2- площадь сечения 2 кронштейна
Wx2к = см3 - момент сопротивления сечения 2 отн-но оси x
Wy2к = см3 - момент сопротивления сечения 2 отн-но оси y
Wук = см3 - момент сопротивления сечения 1 отн-но оси y
Rук = кг/см2 - расчётное сопротивление материала кронштейна [5,6]
| σ11 = | Nw | + | Nk1 * e1k | = кгc/см2 - нормальное напряжение в кронштейне |
| 2 * Ak1 | 2 * Wук |
σ11 = кгc/см2 Rук = кгc/см2
Условия прочности кронштейна .
| σ12 = | Nw * e2k | + | Nk1 * e2k | = кгc/см2 - нормальное напряжение в кронштейне |
| 2 * Wx2k | 2 * Wу2к |
| σ12 = | Nw * e2k | + | Nk1 * e1k | = кгc/см2 - нормальное напряжение в кронштейне |
| Wx2k | Wx2к |
σ12 = кгc/см2 Rук = кгc/см2
Условия прочности кронштейна .
60% ветровой нагрузки + собственный вес конструкций + нагрузка гололёда
| σ21 = | Nw2 | + | Nk2 * e1k | = кгc/см2 - нормальное напряжение в кронштейне |
| 2 * Ak1 | 2 * Wук |
σ21 = кгc/см2 Rук = кгc/см2
Условия прочности кронштейна .
| σ22 = | Nw2 * e2k | + | Nk2 * e2k | = кгc/см2 - нормальное напряжение в кронштейне |
| 2 * Wx2k | 2 * Wу2к |
| σ22 = | Nw2 * e2k | + | Nk2 * e1k | = кгc/см2 - нормальное напряжение в кронштейне |
| Wx2k | Wx2к |
σ22 = кгc/см2 Rук = кгc/см2
Условия прочности кронштейна .
Характеристики узла крепления кронштейна к стене
- наименование анкера
e1 = см - расчётный эксцентриситет 1
e2 = см - расчётный эксцентриситет 2
e3 = см - расчётный эксцентриситет 3
e4 = см - расчётный эксцентриситет 4
e5 = см - расчётный эксцентриситет 5
Nrs = кгс - допустимое вырывающее усилие анкерного крепления
| Ns = Nw + | Nk1 * e1 | + | Nw * e 4 | = кгc - вырывающее усилие в анкере |
| e3 | e5 |
| Ns = | Nw | + | Nk1 * e1 | + | Nw * e 4 | = кгc - вырывающее усилие в анкере |
| 2 | 2 * e3 | 2 * e5 |
| Ns = Nw + | Nk1 * e1 | + | Nw * e 2 | = кгc - вырывающее усилие в анкере |
| e3 | e3 |
Ns = кгc Nrs = кгc
Вырывающее усилие максимальное допустимое. 60% ветровой нагрузки + собственный вес конструкций + нагрузка гололёда
| Ns = Nw2 + | Nk2 * e1 | + | Nw2 * e 4 | = кгc - вырывающее усилие в анкере |
| e3 | e5 |
| Ns = | Nw2 | + | Nk2 * e1 | + | Nw2 * e 4 | = кгc - вырывающее усилие в анкере |
| 2 | 2 * e3 | 2 * e5 |
| Ns2 = Nw2 + | Nk2 * e1 | + | Nw2 * e 2 | = кгc - вырывающее усилие в анкере |
| e3 | e3 |
Ns2 = кгc Nrs = кгc
Вырывающее усилие максимальное допустимое.
- наименование соединения
nз = - количество заклёпок в соединении
ns = - количество рабочих срезов одной заклёпки
d = см - диаметр отверстия под заклёпку
t = см - суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении
Nrc = кгс - допустимое срезающее усилие в соединении [8-11]
Npc = кгс/см2 - сопротивление заклепочного соединения смятию [5,6]
| Nc1 = |
√
Nk12 + Nw2
|
= кгc - срезывающее усилие в креплении |
| nз * ns |
| Nc1 = | Nw | = кгc - срезывающее усилие в креплении |
| n3 * ns |
Nc1 = кгc Nrc = кгc
Срезывающее усилие максимальное допустимое. Проверка соединения на смятие элементов
| Np1 = |
√
Nk12 + Nw2
|
= кгc/см2 - сминающее усилие в креплении |
| nз * d * t |
| Np1 = | Nw | = кгc/см2 - сминающее усилие в креплении |
| n3 * d * t |
Np1 = кгc/см2 Npc = кгc/см2
Сминающее усилие максимальное допустимое.
| Nc2 = |
√
Nk22 + Nw22
|
= кгc - срезывающее усилие в креплении |
| nз * ns |
Nc2 = кгc Nrc = кгc
Срезывающее усилие максимальное допустимое. Проверка соединения на смятие элементов
| Np2 = |
√
Nk22 + Nw22
|
= кгc/см2 - сминающее усилие в креплении |
| nз * d * t |
Np2 = кгc/см2 Npc = кгc/см2
Сминающее усилие максимальное допустимое.
Для высоты м в зоне "" ветрового района, , профиль длиной м, с горизонтальным шагом м. Хлыст направляющей м устанавливается на . Кронштейны закрепляются на анкерные дюбели с несущей способностью кгс.
Для высоты м в зоне "" ветрового района, , профиль длиной м, с горизонтальным шагом м. Вертикальная направляющая крепится на горизонтальную направляющую . Горизонтальная направляющая устанавливается с вертикальным шагом не более метров на . Кронштейны закрепляются на анкерные дюбели с несущей способностью кгс.
Для высоты м в зоне "" ветрового района, , профиль длиной м, с вертикальным шагом м. Хлыст направляющей м устанавливается на . Кронштейны закрепляются на анкерные дюбели с несущей способностью кгс.
В данных условиях, элементы системы вентилируемого фасада не удовлетворяют требованиям прочности.
1) «Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором. Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов, представляемых для технической оценки пригодности продукции», Москва, 2004 г. Разработан ЦНИИПСК им. Мельникова, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, ФЦС, НИИЖБ и НИИСФ. Одобрен Госстроем России (протокол от 22 июля 2003 г. № 01-НС-9/3).
2) Рекомендации по проектированию навесных фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором для нового строительства и реконструкции зданий, Правительство Москвы, Москомархитектура, 2002.
3) СТО 0060-2008 "Конструкции систем вентилируемых фасадов с несущим каркасом из стальных гнутых профилей и наружной облицовкой из различных материалов. Расчет, проектирование, монтаж." Москва, 2008, ЦНИИПСК им. Мельникова.
4) СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия».
5) СП 16.3330.2011 «СНиП II-23-81* Стальные конструкции».
6) СНиП 2.03.06-85 "Алюминиевые конструкции."
7) СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".
8) Методика расчета элементов навесной фасадной системы из оцинкованной стали для крепления в межэтажные перекрытия, Выпуск 11-3207, Москва, 2014, ЦНИИПСК им. Мельникова.
9) Альбомы технических решений «Конструкция навесной фасадной системы с воздушным зазором ВФ МП, М, с облицовкой керамогранитом (композитом, HPL, фасадными кассетами, фиброцементными плитами, натуральным гранитом, сайдингом, линеарными панелями, профлистом)», Москва, 2013
10) ТУ 5285-002-37144780-2012. Стальные профилированные листы, металлочерепица, комплектующие изделия, элементы конструкционные гнуто-штампованные, фасадные кассеты.
- При расчете, проектировании и монтаже конкретной системы должны учитываться инструкция по монтажу и техническая документация, предоставленная производителем.
- Результаты расчетов, полученные с помощью данного программного обеспечения основываются на данных, приведенных пользователем. Следовательно, пользователь несет ответственность за отсутствие ошибок, полноту и правильность данных. Программа служит в качестве вспомогательной технической поддержки, и не несет ответственности за актуальность результатов или пригодность для конкретного применения.
- Данный расчет основывается на несущей способности элементов крепления, кронштейнов и направляющих, при действии на них ветровых, гололедных нагрузок и нагрузок от собственного веса. Напряжения, возникающие в конструкции при температурных расширениях не учитываются.
| Расчётное пиковое воздействие ветра | ω | = | кгс/м2 |
| Расчетная погонная ветровая нагрузка на направляющую (Вертикальную) | qw = ω * B * kнер | = | кгс/м |
| Максимальный момент в направляющей от ветровой нагрузки | M = * qw * L12 | = | кгс*м |
| Максимальная опорная реакция от ветровой нагрузки | Nw = * qw * L1 | = | кгс |
| Нагрузка от веса облицовки на вертикальную направляющую | Pобл = Gобл * Yобл * L * B | = | кгс |
| Нагрузка от веса направляющей (Вертикальной) | Pнапр = Gнапр * 1,05 * L | = | кгс |
| Нормальная сила в направляющей (Вертикальной) | Nн = Pобл + Pнапр | = | кгс |
| Максимальный момент от веса | My = * Gобл * Yобл * B * L12 | = | кгс*м |
| Нормальная сила на точку крепления |
|
Nk1 = 1.25 (Gобл * Yобл * B * L1 + Gнапр * 1.05 * L1 + Gнапрг * 1.05 * B) | Nk1 = * (Gобл * Yобл * B * L1 + Gнапр * 1.05 * L1) | = | кгс |
60% ветровой нагрузки + собственный вес конструкций + нагрузка гололёда
| 60% опорной реакции от ветровой нагрузки | Nw2 = 0,6 * * qw * L1 | = | кгс |
| Нагрузка от веса облицовки | Pобл = Gобл * Yобл * L * B | = | кгс |
| Нагрузка от веса направляющей | Pнапр = Gнапр * 1,05 * L | = | кгс |
| Поверхностная нагрузка от гололёда | i = b * kг * 0,6 * 0,9 * 1,3 | = |
| Нагрузка от гололёда | Pлёд = 2 * B * L * i | = | кгс |
| Нормальная сила на точку крепления |
|
Nk2 = 1.25 * ((Gобл * Yобл + 2 * i) * B * L1 + Gнапр * 1.05 * L1 + Gнапрг * 1.05 * B) | Nk2 = * ((Gобл * Yобл + 2 * i) * B * L1 + Gнапр * 1.05 * L1) | = | кгс |
| Нормальное напряжение профиле |
|
σ = (M * 100) / Wxн + (My * 100) / Wун | = | кг/см2 |
| σ = | Rун = |
| Условия прочности направляющей |
Проверка направляющей по условиям деформативности
| Прогиб направляющей |
|
= | см |
| Прогиб направляющей |
|
= | см |
| Прогиб направляющей от ветра |
|
= | см |
| Прогиб направляющей от веса |
|
= | см |
| Допустимый прогиб направляющей |
|
= | см |
| f = | fдоп = |
| Условия по ограничению деформативности направляющей |
- двухпролетная схема опирания с пролетом В
| Максимальный момент от веса | My = 0.125 * Gобл * Yобл * L1 * B2 | = | кгс*м |
| Максимальный момент от ветра | Mx = 0.125 * w * L1 * B2 * | = | кгс*м |
| Нормальное напряжение профиле | σг = (Mx * 100) / Wxнг + (My * 100) / Wyнг | = | кг/см2 |
| σг = | Rун = |
| Условия прочности направляющей |
Проверка направляющей по условиям деформативности
| Прогиб направляющей |
|
= | см |
| Прогиб направляющей от ветра |
|
= | см |
| Прогиб направляющей от веса |
|
= | см |
| Допустимый прогиб направляющей |
|
= | см |
| f = | fдоп = |
| Условия по ограничению деформативности направляющей |
| Нормальное напряжение в кронштейне |
|
= | кгc/см2 |
| σ11 = | Rук = |
| Условия прочности кронштейна |
| Нормальное напряжение в кронштейне |
|
|
= | кгc/см2 |
| σ12 = | Rук = |
| Условия прочности кронштейна |
60% ветровой нагрузки + собственный вес конструкций + нагрузка гололёда
| Нормальное напряжение в кронштейне |
|
= | кгc/см2 |
| σ21 = | Rук = |
| Условия прочности кронштейна |
| Нормальное напряжение в кронштейне |
|
|
= | кгc/см2 |
| σ22 = | Rук = |
| Условия прочности кронштейна |
| Вырывающее усилие в анкере |
|
|
= | кгc/см2 |
| Ns = | Nrs = | кгc |
| Вырывающее усилие | максимальное допустимое. |
60% ветровой нагрузки + собственный вес конструкций + нагрузка гололёда
| Вырывающее усилие в анкере |
|
|
= | кгc/см2 |
| Ns = | Nrs = | кгc |
| Вырывающее усилие | максимальное допустимое. |
| Срезывающее усилие в креплении |
|
|
= | кгc |
| Nс1 = | Nrc = | кгc |
| Срезывающее усилие | максимально допустимое |
Проверка соединения на смятие элементов
| Сминающее усилие в креплении |
|
|
= | кгc/см2 |
| Np1 = | Npc = | кгc/см2 |
| Сминающее усилие | максимально допустимое |
Проверка соединения на срез
| Срезывающее усилие в креплении |
|
= | кгc |
| Nс2 = | Nrc = | кгc |
| Срезывающее усилие | максимально допустимое |
Проверка соединения на смятие элементов
| Сминающее усилие в креплении |
|
= | кгc/см2 |
| Np2 = | Npc = | кгc/см2 |
| Сминающее усилие | максимально допустимое |
Нормативные документы
1) «Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором. Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов, представляемых для технической оценки пригодности продукции», Москва, 2004 г. Разработан ЦНИИПСК им. Мельникова, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, ФЦС, НИИЖБ и НИИСФ. Одобрен Госстроем России (протокол от 22 июля 2003 г. № 01-НС-9/3).
2) Рекомендации по проектированию навесных фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором для нового строительства и реконструкции зданий, Правительство Москвы, Москомархитектура, 2002.
3) СТО 0060-2008 "Конструкции систем вентилируемых фасадов с несущим каркасом из стальных гнутых профилей и наружной облицовкой из различных материалов. Расчет, проектирование, монтаж." Москва, 2008, ЦНИИПСК им. Мельникова.
4) СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия».
5) СП 16.3330.2011 «СНиП II-23-81* Стальные конструкции».
6) СНиП 2.03.06-85 "Алюминиевые конструкции."
7) СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".
8) Методика расчета элементов навесной фасадной системы из оцинкованной стали для крепления в межэтажные перекрытия, Выпуск 11-3207, Москва, 2014, ЦНИИПСК им. Мельникова.
9) Альбомы технических решений «Конструкция навесной фасадной системы с воздушным зазором ВФ МП, М, с облицовкой керамогранитом (композитом, HPL, фасадными кассетами, фиброцементными плитами, натуральным гранитом, сайдингом, линеарными панелями, профлистом)», Москва, 2013
10) ТУ 5285-002-37144780-2012. Стальные профилированные листы, металлочерепица, комплектующие изделия, элементы конструкционные гнуто-штампованные, фасадные кассеты.