2. Характеристики материалов.

Облицовка производится сайдингом «Корабельная доска» материал - сталь, оцинкованная плотностью .

Сайдинг навешивается на стены посредством системы профилей из оцинкованной стали толщиной , с расчетным сопротивлением по /3/ (МПа): на растяжение, сжатие и изгиб R_y=230; на сдвиг R_s=133; на смятие R_lp=175; коэффициент условий работы ; модуль упругости Е=21*10⁴.

Профили соединяются стальными оцинкованными саморезами, а со стеной болтами; их расчетные сопротивления по /3/: на растяжение

R_bt=170 Мпа, на срез R_bs=150 Мпа; коэффициент условий работы .

3. Расчетные схемы.

Направления координатных осей приняты: ось Х- горизонтальная в плоскости стены; ось Y- горизонтальная по нормали к стене; ось Z- вертикальная в плоскости стены.

Расчетная схема вертикальных профилей - двухпролетная балка, неразрезная по средней опоре и шарнирно опертая, с консолями по концам, на горизонтальные профили (рис.8.1). Шаги профилей в направлении оси Х-

l_х=1 м, пролеты в направлении оси Z- l_z= 1.2 м, вылеты консолей l_z,k=0.3 м. К профилю приложена вертикальная нагрузка от плит с эксцентриситетом относительно его центра тяжести e_y,с=0,01м (рис.8.1,а) и горизонтальная ветровая нагрузка (рис.8.1,б).

Расчетная схема горизонтальных профилей - многопролетная балка, опертая на кронштейны, неразрезная на средних опорах и шарнирно опертая по концам (рис.8.2).Профили подвергаются изгибу в плоскости и из плоскости стены от внецентренного действия вертикальной нагрузки-веса сайдинга с эксцентриситетом е_у=10 мм, (рис. 8.2а) и растяжению и изгибу в горизонтальной плоскости от действия ветрового давления с эксцентриситетом е_z=22 мм (рис.8.2б). Величина эксцентриситета вертикальной нагрузки относительно края кронштейнов е_у равна расстоянию от этого края до центра тяжести облицовки. Шаги профилей по ширине здания h_z=1.2 м, расстояния между опорами, равные расстоянию между кронштейнами, l_x=1м.

Расчетная схема кронштейна - консольная балка (рис.8.3), прикрепляемая к стене одним болтом с дюбелем. Кронштейн воспринимает нагрузку от вертикального профиля: горизонтальную с плечом е_у, зависящим от толщины слоя утеплителя, и вертикальную.

Соединения между профилями, анкеровка в стене рассчитываются на действие усилий среза от вертикальных нагрузок, растяжения и вырыва от совместного действия вертикальной и ветровой нагрузок.

Рис 8.1

Рис 8.2

Рис 8.3

4. Пример расчета.

8.4.1 Исходные данные.

В данном примере принят вариант облицовки сайдингом, толщиной . Толщина слоя утеплителя .

Вертикальная нормативная нагрузка от веса панелей:

;

расчетная:

.

Горизонтальные нагрузки от ветрового давления приняты условно для высоты Н=40 м, нормативное значение ветрового давления для I ветрового района W_о=0,23 кПа; коэффициент «К» для зданий высотой 40 м, тип местности «В»; по табл. 6 /2/ К=1,1; аэродинамический коэффициент принимается максимальный около углов здания с подветренной стороны

С=/-2/=2; коэффициенты и .

Нормативная ветровая нагрузка:

Расчетная ветровая нагрузка:

В средней части фасада здания для ветровой нагрузки аэродинамический коэффициент «С» значительно меньше /2/ и в случае унификации с угловыми зонами шагов подконструкций они будут иметь дополнительный запас прочности.

2. Расчет вертикального профиля.

Геометрические характеристики

Для поперечного сечения (относительно оси Х):

Нагрузки и усилия

Вертикальная расчетная нагрузка от веса плит на 1 м длины профиля

,

прикладываемая с эксцентриситетом относительно центра тяжести профиля .

Горизонтальные нагрузки от ветрового давления (отсоса) на 1 м профиля:

нормативная

расчетная

Изгибающие моменты (Нм): от вертикальной расчетной нагрузки

;

от горизонтальной нагрузки:

нормативной

расчетной

Продольное усилие

Поперечная сила

Проверка прочности профиля на растяжение с изгибом

По формуле 50/3/ на растяжение с изгибом в двух направлениях, трансформированной к данному примеру

,

прочность на растяжение с изгибом обеспечивается.

Проверка прогиба вертикального профиля

Вертикальный профиль под действием ветровой нагрузки прогибается в горизонтальном положении. При

жесткость профиля обеспечивается.

8.4.3 Расчет горизонтального профиля

Геометрические характеристики

Поперечное сечение:

Продольное сечение:

Нагрузки и усилия

Вертикальные от веса плит высотой яруса h_z=1м:

Нормативная

Расчетная

Горизонтальные от веса плит:

Нормативная

Расчетная

Изгибающие моменты при l_x=0.8 м(Н*м):

От вертикальной расчетной нагрузки в плоскости стены:

;

Нормативной

Расчетной

От горизонтальной нагрузки:

1. в поперечном сечении

нормативной

расчетной

2) в продольном сечении от расчетной нагрузки

Усилие растяжения N_y=p_y*l_x=1100*0.8=880Н

Максимальные поперечные силы: Q_y=N_y+M_г(n)/l_x=880+70.4/0.8=968Н;

Q_z из плоскости стены Q_z(y)=N_z=p_z*l_x=115*0.8=92 H

в плоскости стены Q_z(n)=N_z=(p_z*l_x)/2+M_в(z)/l_x=(115*0.8)/2+7.4/0.8 =55.2Н

Проверка прочности поперечных сечений

на изгиб в двух плоскостях

прочность поперечных сечений на изгиб обеспечивается.

на сдвиг(срез)

прочность поперечных сечений на сдвиг (срез) обеспечивается.

Проверка прочности продольных сечений

на растяжение с изгибом

прочность продольных сечений на растяжение с изгибом обеспечивается.

На сдвиг (срез) при максимальной величине поперечной силы

прочность продольных сечений на сдвиг (срез) обеспечивается.

Проверка прочности крепления горизонтального профиля к кронштейну

Крепление производится 2 стальными саморезами Ф4,8 с расчетной площадью крепления А =18,1 мм.

Соединение работает на сдвиг(срез) и смятие в направлении оси У от действия горизонтальной ветровой нагрузки. Расчет его аналогичен с расчетом крепления вертикального профиля к горизонтальному, поэтому не повторяется.

8.4.4 Расчет кронштейна.

Для вертикального и горизонтального сечения, параллельных стене:

в_x=87 мм; A=189 мм²; J=1220 мм⁴; W=204 мм³;S=177 мм³; A_n=149 мм²;

J_n=1059 мм⁴; W_n=192 мм³; S_n=166 мм³; t=8мм; t_ст=2 мм.

Нагрузки и усилия

Вертикальное усилие от расчетной нагрузки

N_z=p_z*l_z+M_в(z)/l_x=115*0.8+7.36/0.8=101.2 Н, передаваемое с эксцентриситетом относительно стены е=100 мм.

Горизонтальное расчетное усилие N_y=880 Кн

Изгибающий момент M=N_z*e_y,o=101.2*0.1=10.12 Н*м.

Максимальные поперечные силы Q_z=101.2 H; Q_y=880 Н.

Проверка прочности кронштейна на растяжение и изгиб.

По формуле (50) /3/ в вертикальном сечении полки на растяжение с изгибом

;

по формуле (28) /3/ в ослабленном сечении стенки на изгиб

прочность полки и стенки кронштейна на растяжение с изгибом обеспечивается.

Проверка прочности на сдвиг(срез)

По формуле (29) /3/ в ослабленном горизонтальном сечении стенки

прочность кронштейна на сдвиг обеспечивается.

Нагрузки на крепление кронштейна

Вертикальное усилие на 1 болт N_z=101.2 H

Горизонтальное усилие на 1 болт N_y=880 H

Изгибающий момент от вертикальной относительно плоскости стены M=10.12 Нм

Растягивающее усилие в болте от момента при плече z=35 мм;

N_м=M/Z=10,12*1000/35=289 Н

Суммарное растягивающее усилие в болте N=N_м+N_n=289+880=1169 Н

Вырывающее усилие на один болт равно 1169 Н должно обеспечиваться анкеровкой в стене здания; тип и конструкция анкерного болта подбирается по каталогам фирм с учетом материала и состояния стены.