Рекомендации по проектированию и применению навесного вентилируемого фасада A-VENT ВФ К

2.1.1. Общие положения

В данном отчёте представлена методика расчета конструктивных элементов навесной  системы вентилируемого фасада «A-Vent ВФ К» под керамогранитные плиты. Работа выполнена в соответствии с договором № 11-780 от 20 февраля 2008 г. и техническим заданием, выданным заказчиком и материалами предоставленными им.

Рекомендации являются методическим и справочным пособием для проектирования несущего каркаса конструкции навесной системы фасада.

Системы с воздушным зазором  представляют собой трехслойную конструкцию, состоящую из минераловатного  утеплителя, закрепляемого на поверхности стены с помощью механического или клеевого крепления, воздушной прослойки и декоративного защитного слоя (керамогранитная плитка), крепящегося на каркасе. Каркас, в свою очередь, крепится к несущим конструкциям здания.

Фасадная система предназначена для отделки и утепления зданий и сооружений различного назначения при их возведении, капитальном ремонте и реконструкции, расположенных во всех ветровых районах.

Система применяется для облицовки стен зданий высотой до 75 метров. Конструкция предназначена для использования облицовки стен зданий из следующих материалов: красного, силикатного и пустотелого кирпича, пенобетона, газобетона монолитного железобетона,  железобетонных панелей с объемным весом не менее 600 кгс/м3, дерева и металла.

Конструкция рассчитана на применение утеплителя толщиной от 40 до 250 мм.

Фасадная система может использоваться в I-VII ветровых районах с предельной отрицательной температурой выше минус 40 оС и при положительной температуре до плюс 40 оС в сочетании с температурой солнечной инсоляции на поверхности облицовки до плюс 80 оС.

Фасадная система устроена следующим образом:
— кронштейн подвесной системы крепится к стене через терморазрыв из полипропилена двумя анкерами. Конструкция анкеров принимается для каждого объекта индивидуально по результатам натурных испытаний;
— к кронштейнам посредством заклепок крепится удлинитель;
— к удлинителю посредством четырех заклепок крепится направляющая;
-к направляющей при помощи заклепок закрепляется кляммер из нержавеющей стали.

Элементы крепления облицовки:

-кляммер рядовой, толщина 1.2мм
-кляммер угловой, толщина 1.2мм

2.1.2.Исходные данные

2.1.2.1. Детали каркаса навесной системы,  изготовлены из алюминиевых профилей закаленных и искусственно состаренных.

Все основные элементы каркаса системы «A-Vent ВФ К» изготовлены из прессованных профилей из сплава 6063 Т6 по ГОСТ 22233 – 2001. Механические свойства сплава приведены в Таблице 1.

Ry – расчетное сопротивление алюминия растяжению, сжатию, изгибу по условному пределу текучести;
Ru — расчетное сопротивление алюминия растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению
Rni – расчетное сопротивление алюминия местному смятию при плотном касании;
γm —  коэффициент надежности по материалу;
γu — коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению

2.1.2.2. Для крепления кронштейнов к стене применяются распорные или клеевые (химические) дюбели ведущих фирм производителей крепежа, таких как «FISHER», «HILTI», «SORMAT» «MUNGO», «EJOT», имеющих сертификаты соответствия, выданные в Российской Федерации.
При расчете несущая способность анкера определяется теоретически на основании рекомендаций фирм изготовителей этих анкеров. Эти значения должны быть проверены испытаниями анкера на материале стены конкретного здания, при этом коэффициент запаса анкера по прочности на выдергивание из стены – не менее 5 для высоты здания до 75 м.

2.1.2.3. Каркас фасадной системы состоит из следующих конструктивных элементов:
— вертикальная направляющая;
—  кронштейны несущие;
— кронштейны опорные;
—  удлинитель несущего кронштейна;
—  удлинитель опорного кронштейна;
—  рядовой и угловой кляммер.

2.1.2.4. Для соединения элементов каркаса используется. заклёпки 4,8×12 мм с гильзами из алюминиевого сплава AlMg3 по EN AW 5754 .

2.1.2.5. Вытяжные заклёпки по данным фирмы BRALO

Расчётные усилия в заклёпке по срезу Nzs и по продольному усилию Nzy определялось на основании минимальных, гарантированных фирмой значений усилий среза Nzns и продольного усилия вдоль стержня заклёпкиNzny приведённых в проспектах фирмы и полученных на основании испытаний образцов.

где: γm   – коэффициент надёжности по материалу  равный 1.1;
γz   – коэффициент условий работы заклёпочного соединения равный 0,85.

Основные параметры вытяжных заклёпок со стандартным бортиком приведены в Таблице 2.

2.1.2.6. Термопрокладки изготавливаются из  стереорегулярного (изотактического) полипропилена объёмный вес – 0,9 г/см3, прочность при +200С составляет 20МПа, температура охрупчивания до – 500С, или паранита.

2.1.3. Нагрузки и воздействия

2.1.3.1. На каркас навесных фасадов действуют следующие нагрузки:

— собственный вес облицовки и каркаса подконструкции;
-ветровые нагрузки;
-нагрузки от обледенения облицовки;
-температурные воздействия;

2.1.3.2. Собственный вес облицовки принимается в соответствии с данными представленными в  Таблице 3.

2.1.3.3. Собственный вес керамогранитных плиток принимается по Таблице 3.

            Таблица 3

№№ Вид облицовки Единицы измерения Нормативная нагрузка γf Расчётная нагрузка
1 2 3 4 5 6
1 Керамогранитные плитки:
10мм
12мм
 

кг/м2

 

25,0
30,0

 

1,1

 

27,5
33,0

2.1.3.4. Не допускается передавать на каркасы фасадов, рассчитанные на  крепление только фасадной облицовки, нагрузки от рекламы, осветительных приборов, обслуживающих площадок, дополнительного оборудования и т. п. При необходимости крепления подобного оборудования к фасаду, в соответствии с полученным от заказчика заданием на проектирование, разрабатывается специальный усиленный каркас, либо  используют другие конструктивные решения.

2.1.3.5. Снеговые нагрузки следует учитывать тогда, когда возможно их отложение на элементах конструкций облицовки.

2.1.3.6.Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z определяют по формуле:

— w0  –   нормативное значение ветра-таблица 4 данных рекомендаций (таблица 5 СНиП 2.01.07-85*);

 

Таблица 4

Ветровые районы по СНиП 2.01.07-85*  

Ia

 

I

 

II

 

III

 

IV

 

V

 

VI

 

VII

w0 кПа (кгс/м2) 0,17(17) 0,23(23) 0,30(30) 0,38(38) 0,48(48) 0,60(60) 0,73(73) 0,85(85)

k(zе) – коэффициент, учитывающий изменение средней составляющей давления ветра для высоты zе  на  местности типа  А или В.

Тип местности А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундры.

Тип местности В –городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10м.
k(zе) – приведен в Таблицах 9, 10 (стр. 211, 212 настоящих рекомендаций).

-эквивалентная высота zе (м) определяется следующим образом:
при z < b → ze = b; при z > h – b → ze = h; при b ≤ z ≤ h – b → ze = z;

где b – поперечный размер здания: h – его высота; z – расстояние от поверхности земли.
ср -аэродинамические коэффициенты для здания прямоугольного в плане:
ср= +1,0 при определении положительного значения давления ветра w+;
ср= − 1,1 при определении отрицательного значения давления ветра w −;
ср= − 2,0 при определении отрицательного значения давления в углах здания в зоне равной 0,1 минимального размера сечения здания (ширина или длина), но не менее 1,5 метра;
— коэффициент  ν учитывает грузовую площадь воздействия ветровой нагрузки на конструкцию, значения коэффициента ν приведены в Таблице 5.

Таблица 5

Площадь воздействия А, м2  

<2

 

5

 

10

 

A>20

Рядовая зона, ν+ 1,0 0,9 0,8 0,75
Угловая зона ν– 1,0 0,85 0,75 0,65

 

2.1.3.7. Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z определяют по формуле:

Где: γ1 =1,4 -коэффициент безопасности по ветровой  нагрузке принимается по п. 6.11 СНиП 2.01.07-85*

2.1.3.8 В Таблице 10 (стр. 212) приведены значения ветровых расчётных нагрузокwm+; wm (кгс/м2) при ν = 1,0 для местности типа А, а в Таблице 11 (стр. 213) приведены значения ветровых расчётных нагрузок wm+ ; wm (кгс/м2) при ν = 1,0 для местности типа В.
wm+  — значения ветровых расчетных нагрузок при активном ветре;
wmзначения ветровых расчетных нагрузок при реактивном (отсосе) ветре.

2.1.3.9. Нагрузку от обледенения фасадных конструкций следует принимать по фактическим данным для соответствующей местности. В случае отсутствия таких данных и при прогнозировании возможности образования наледи величину нагрузки определяют в соответствии со СНиП 2.01.07-85* по формуле:
i =γf× b×k×μ2×ρ×g, Па
где: b – толщина наледи в мм по таблицам 6 и 7 (в соответствии с Таблицами 10,11 (стр.212, 213) и карты 4 приложения 5 СНиП 2.01.07-85*)
k – коэффициент  по Таблице 8 (стр.211), в соответствии с таблицей 13 СНиП 2.01.07-85*);
μ2 – коэффициент, учитывающий форм обледенения и принимаемый равным для фасадных облицовок μ2 = 0,6
ρ – плотность льда, принимаемая 0.9 г/см3;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/сек2.

2.1.3.10. Коэффициент надёжности по гололёдной нагрузке  принимается γf = 1,3. При расчёте на гололёд ветровая нагрузка принимается равной 25% от нормативного значения ветрового давления wm, определяемого по пункту 2.1.3.6. настоящих рекомендаций.

Таблица 6

Гололёдные районы
СНиП 2.01.07-85*
 

I

 

II

 

III

IV  

V

Толщина стенки гололёда b, мм Не менее 3  

5

 

10

 

15

Не менее 20

 

Таблица 7

Высота над поверхностью земли Толщина стенки гололёда b, мм  для разных районов
I района гололёдности азиатской части России V района гололёдности и горных рай  

Северной части европейской территории России

 

Остальных

 

200

 

300
400

 

15

 

20
25

Принимается на основании специальных обследований
То же
То же
 

СНиП 2.01.07-85*

 

35

 

45
60

Таблица 8

Высота над поверхностью земли, м  

5

 

10

 

20

 

30

 

50

 

70

 

100

Коэффициент k 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

2.1.3.11. Температуру воздуха при гололёде независимо от высоты сооружения следует принимать в горных районах с отметкой: более 2000 м – минус 150С, от 1000 до 2000 м – минус 100С; для остальной территории России  для сооружений высотой до 100 м – минус 50С, более 100 м – минус 100С. В районах, где при гололёде наблюдается температура ниже минус 150С, её следует принимать по фактическим данным.

2.1.3.12. Расчетная гололедная нагрузка приведена в Таблице 9

Таблица 9

Гололедный
район
Толщина
Гололеда,
мм
Высота здания,м
50 75 100,125,150
Расчетная гололедная нагрузка, кгс/м2
I 3 3,4 3,9 4,2
II 5 5,6 6,4 7,0
III 10 11,2 12,9 14,0
IV 15 16,8 19,3 21,1
V 20 22,5 25,7 28,1

Значения ветровых расчетных нагрузок v=1.0 для местности типа А

Значения ветровых нагрузок ν = 1,0 для местности  типа В

2.1.4. Расчётные схемы элементов

2.1.4.1. Все ветровые нагрузки и аэродинамические коэффициенты, приведенные для фасадов  в разделе 2.1.3, определены для зданий прямоугольных в плане. Для зданий других форм поперечного сечения и высотой более 75 метров  значения этих величин следует устанавливать на основе данных соответствующих экспериментальных или численных исследований и с учётом опыта эксплуатации вентилируемых фасадов.

2.1.4.2. При проектировании каркаса облицовки зданий расчёт конструкций следует вести на максимальные нагрузки, действующие по фасаду здания.  Для прямоугольных в плане зданий, фасад следует разбить на зоны. Горизонтальные границы зон должны располагаться примерно через 6 м. Вертикальные границы должны отделять угловые зоны от  рядовой части фасадов.

2.1.4.3. Расчетные схемы направляющей

Рис.1

Рис.2

2.1.4.3.1.Расчетная ветровая нагрузка условно принята равномерно распределенной, так как применяемая высота керамогранитной плитки не постоянна, и передача расчетной ветровой нагрузки в точках крепления кляммеров на направляющую при монтаже может быть не постоянной.

2.1.4.3.2. Расчетные усилия приведены в Таблице 12

Шаг направляющих по горизонтали (a) соответствует 400; 600;800;1200мм (ширине керамогранитной плитки).

h — высота керамогранитной плитки соответствует 400; 600; 800мм.

Пролеты по вертикали определяются исходя из длины применяемых профилей в соответствии с расчетной схемой. Длина направляющей принимается типовой равной 3000мм.

2.1.4.4. Геометрические характеристики направляющей приведены в Таблице 13 (определены по программе SCAD Soft — см. приложение 3).

Рис.3

Таблица 13

Обозначение параметра

Iу

Iх

Wу

Wх

A

G

Размерность

см4

см4

см3

см3

см2

кг/м. пог.

Геометрические
характеристики

14,8

12,3

4,23

3,47

3,65

1,0

Сечение направляющей проверяется

a) по прочности на растяжение с изгибом:

Где:
-В зависимости от выбранной расчетной схемы:

N=P (Таблица 12, стр. 215 настоящих рекомендаций);

М=М оп.w+M оп.р (Таблица 12, стр. 215 настоящих рекомендаций)

— γn – коэффициент надежности по ответственности принимаемый по п.9 МДС 20-1.2006.

γn =1 при расчете элементов ограждения, узлов их крепления.
— коэффициент условий работы (табл. 15 СНиП 2.03.06-85)
— Rу-расчетное сопротивление принимаемое минимальным по Таблице 1 (стр. 206 настоящих рекомендаций (Ry или  Ru )  по прочности на сдвиг:

Где: S-статический момент сопротивления сечения, см3;

t-толщина стенки профиля, см;

0.58*Rу- расчетное сопротивление сдвигу кгс/см2

Г) Проверка направляющей по деформациям

-γ f =1.4-коэффициент надежности по нагрузке

-k — коэффициент, определяемый по табл. 6 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»

-kz — коэффициент, определяемый по Таблицам. 10 или 11 (стр. 212 или 213 настоящих рекомендаций).

2.1.4.5. Шаг кронштейнов — по горизонтали: соответствует ширине керамической плитке; по вертикали — соответствует пролету направляющей

2.1.4.6. Несущий кронштейн рассчитывается как консоль, заделанная в стене здания, смотри рис 4. Консоль загружена вертикальной нагрузкой (собственный вес каркаса и облицовки и гололёд), приложенной в центре тяжести каждой из нагрузок и горизонтальной нагрузкой от ветра

Рис.4

2.1.4.7. Анкеровку в стене рассчитывают на срез, растяжение и вырыв от совместного действия вертикальных (вес) и горизонтальных (ветровых) нагрузок.

2.1.4.8. Кронштейны, длина которых увеличена за счет удлинителя, воспринимают те же нагрузки , при этом необходимо проверить заклепочное соединение кронштейна с удлинителем. Заклепочные соединения рассчитываются на срез и смятие.
Усилие воспринимаемое заклепочным полем:

Где:kз=1.2- коэффициент запаса;
n – количество заклепок
P- вертикальная нагрузка от собственного веса и веса облицовочного материала
Q- горизонтальная ветровая нагрузка
Несущая способность заклепки:
На срез и растяжение (см. Таблицу 2, стр. 207 настоящих рекомендаций);
На смятие Nсм=n*d*Σt* Rni =1*0,48*0,2*1000=96 кгс,
Где:
-n- число заклепок в соединении;
-d- диаметр отверстия для заклепки;
-∑t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении
-Rni — расчетное сопротивление смятию
Отрыв головки Nотр.зак=n*π*d*h*Rrs=1*3,14*0,48*0,4*0,48*350=101,3 кгс
h=0.4*d – высота поверхности отрыва головки
Rrs – расчетное сопротивление заклепки на срез

2.1.4.9. Опорный кронштейн рассчитывается как растянутый (сжатый) стержень от действия ветровой нагрузки. Вся продольная сила передаётся на анкер.

Рис. 5

Проверка прочности сечения:

Где:

— Rу-расчетное сопротивление принимаемое минимальным по Таблице 1 (стр. 206 настоящих рекомендаций) (Ry или Ru ) — γn – коэффициент надежности по ответственности принимаемый по п.9 МДС 20-1.2006.
γn =1 при расчете элементов ограждения, узлов их крепления.

Несущая способность подошвы опорного кронштейна

Кляммер

Рис. 5
t=1,2мм

2.1.4.10.Кляммер воспринимает горизонтальную ветровую нагрузку и вертикальную нагрузку от веса облицовочного материала. Нагрузки считаем неравномерно распределенными, изменяющимися по закону треугольника с равнодействующей, равной соответствующей сосредоточенной нагрузке.

Расчетная схема элемента кляммера

Рис.6

2.1.4.10.1. Геометрические характеристики сечения:

Где:
t- толщина кляммера. см;
h-ширина крючка кляммера, см
2.1.4.10.2. Расчетные нагрузки.
А)Расчетная ветровая нагрузка

Б)Расчетная нагрузка от собственного веса плитки
Р=Gп*0.5*а*в ;
Где:
Wm – расчетная ветровая нагрузка приведенная в Таблицах 10, 11(стр. 212, 213 настоящих рекомендаций); .
-Gп –вес м2 керамической плитки толщиной 10 мм приведен в Таблице 3 (стр.208);
— а – ширина керамогранитной плитки, см;
— в – высота керамогранитной плитки, см
В) Расчетная нагрузка от гололеда
Ргол.=i*0.5*а*в ;
Где:
i – расчетная нагрузка от гололеда приведенная в Таблице 9 (стр. 211); .
— а – ширина керамогранитной плитки, см;

— в – высота керамогранитной плитки, см

2.1.4.10.3. Расчетные усилия:

А) без учета гололедной нагрузки

Где:
ψ=0,9 – коэффициент сочетаний (см. СНиП 2.01.07-85*)

2.1.4.10.4. Проверка прочности сечения клямера:

Где:
М2 – максимальный момент ( без учета гололедной нагрузки или с учетом гололедной нагрузки);

— Ry=1950 кгс/см2 расчетное сопротивление коррозионностойкой стали  (см. Таблицу14)

Усилие воспринимаемое заклепкой:

Срез Nzns= =750кгс>N кгс

Растяжение Nzny=1000 кгс>N кгс

Смятие стенок направляющей и  кляммера

Отрыв головки
Nотр.зак= π*d*h*Rrs

Где:
-kз=1.2- коэффициент запаса;
-n – количество заклепок;
— d – наружный диаметр стержня заклепки;
— Σt – наименьшая суммарная толщина элементов сминаемых в одном направлении;
— Rrp –расчетное сопротивление смятию элементов конструкций, Rrp= Rni (см. Таблицу 2, стр. 207 настоящих рекомендаций);
— h – высота поверхности отрыва головки. h= 0,4* d.

2.1.5. Пример расчета

Расчет произведен в соответствии со СНиП 2.01.07-85*; СНиП 2.03.06-85 и СНиП II-23-81*; МДС 20-1.2006 и указаний приведенных в данной методике.

Расчет элементов каркаса выполнен на воздействие постоянных и кратковременных нагрузок.

В качестве постоянных принимались нагрузки от собственного веса элементов каркаса и облицовки.

В качестве кратковременной нагрузки принята ветровая нагрузка по СНиП 2.01.07-85* для центральной части здания.

Кроме того, учитываются дополнительные коэффициенты к ветровым нагрузкам в соответствии с МДС 20-1.2006. Прочностные расчеты включают проверку прочности и деформаций вертикальных профилей (направляющих), кронштейнов, крепежных и анкеровочных элементов, несущих нагрузок от их собственной массы, массы керамогранитных плиток, от давления ветра и гололедных нагрузок. Нагрузку от собственной массы профилей в случаях, когда она относительно мала, возможно не учитывать.

Физико-механические характеристики материалов профилей, их соединений и крепежных элементов следует принимать по СНиП 2.03.06-85 и ГОСТ 22233-2001.

Усилия: изгибающие моменты, поперечные и продольные силы, прогибы определяются с использованием основных положений сопротивления материалов.
При проверке прочности элементов и соединений коэффициенты надежности по нагрузкам γf, принимается по СНиП 2.01.07-85*, коэффициент надежности по назначению γn =1- принимается по МДС 20-1.2006.

Коэффициент надежности по гололедной нагрузке принимается по СНиП 2.01.07-85*.

При выполнении расчетов и выборе расчетных схем несущего каркаса, необходимо учитывать результаты испытаний на усилия вырывания дюбелей из стены, проведенные для различных участков фасада конкретного здания.

Методика расчета приведена на конкретных примерах. В примерах исходные параметры даны для определенных нагрузок, материалов и конструкций. В то же время приведенная методика может быть использована и для других вариантов и сочетаний нагрузок, материалов и конструктивных решений.

2.1.5.2. Исходные данные

Принимаем:

  1. Район строительства г. г. Сочи.
  2. Высота здания 75м.
  3. Ветровой район IV; Wо=48 кгс/м2. Тип местности В.
  4. Гололедный район IV (толщина стенки гололеда с двух сторон по 15 мм).
  5.  [f] = l/200 –относительный прогиб элеменов фахверка

KZ=2.49  (cм. Таблицу 11, стр. 213 настоящих рекомендаций)

6.  Стены здания – монолитный железобетон;

7.  Облицовка керамогранитной плиткой толщиной 600х600 t=10 мм.

Собственный вес керамогранитной плитки

№№ Вид облицовки Единица измерения Нормативная нагрузка γf Расчётная нагрузка
1 2 3 4 5 6
1 Керамогранитные плитки:
10мм
 

кг/м2

 

25,0

 

1,1

 

27,5

Материал конструкций

Все основные элементы каркаса системы «A-Vent ВФ К» изготовлены из прессованных профилей из сплава 6063 Т6 по ГОСТ 22233 – 2001.

Кляммеры изготовлены из коррозионной стали по ГОСТ 5582-75

Гарантируемые мехсвойства γm Расчётные сопротивления
Марка стали Ryn, МПа Run, МПа Ry= Rуn/ (γm), МПа Rs, МПа Rbp, МПа
Коррозионностойкая сталь по ГОСТ 5582-75
12Х18Н10Т 205 530 1,05 195 113 610

2.1.5.3. Расчет ветровой нагрузки

Нагрузки W+ и W-, действующие на высоте z, определяются по формуле:

wm = w0 k(zе)cpν γ1
где:
W0 = 48 кгс/м2 — нормативное значение давления ветра
Kf(ze)- коэффициент, учитывающий динамические свойства несущих конструкций фасадов;
Ср- аэродинамический коэффициент давления:
Ср=+1.0- для наветренной стороны;
Ср=-1.1 – для подветренной стороны;
Ср=-2.0 – для подветренной стороны на участках «А»;
γf=1.4 – коэффициент надежности по нагрузке.
ν=1
Ветровая нагрузка:
На отм.75м

для центральной части здания:

2.1.5.4. Расчет гололедных нагрузок

г. Сочи – IV р-н по толщине гололедной нагрузке

при этом ветер равен 25% от расчетного значения.

2.1.5.5. Проверка сечения направляющей

Узел крепления направляющей к кронштейну

Рис.7

Сечение направляющей

Рис.8

Геометрические характеристики сечения (см. Таблицу 13, стр. 216):

Jх=12,3см4;Wх=3,47 см3;

Jy=14,8см4;Wy=4,23 см3;

A=3,65 см2

G=1,0 кг/м

Рис.9

Расчетная ветровая нагрузка для рядовой зоны на отм. 75м (для подветренной стороны):

Расчетная нагрузка от собственного веса плитки и направляющей

Р=27.5*0,6*0.6+1.0*1.05*0.6=10.5 кгс
Где:
Gпл.= 27.5кгс/м2 –масса плитки толщиной 10мм;
G=1.0кгс/п.м-масса направляющей (см. Таблицу 13, стр. 216 настоящих рекомендаций);
γf=1.05 – коэффициент надежности по нагрузке;
а-шаг направляющих (ширина плитки), м;
h-высота плитки, м

Расчетные усилия:

N=ΣP=5*10.5= 52,5кгс;

Проверка деформации сечения направляющей:

Где: qн определяется делением расчетной нагрузки на коэффициенты:
γf=1.4 – коэффициент надежности по нагрузке;
2.49- Kf(ze)- коэффициент, учитывающий динамические свойства несущих конструкций фасадов

И умножением на коэффициент 1.15 =k- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте(табл. 6 СНиП 2.01.07-85* (1).)

Проверка направляющей по второму предельному состоянию (проверка по деформациям) для данного типа конструктивного элемента не является обязательной. См.п. 10.4. СНиП 2.01.07-85* (1).

Проверка сечения направляющей с учетом гололедной нагрузки.

Расчетная нагрузка от собственного веса плитки и направляющей

Р=27.5*0,6*0.6+1.1*1.05*0.6=10.5 кгс
i =γf× b×k×μ2×ρ×g, Па
для IV района i =19.3*2=38.6 кгс/м2
где:
19.3кгс/см2-расчетная нагрузка от гололеда (см. Таблицу 9, стр. 211 настоящих рекомендаций)
2- количество плоскостей обледенения
Расчетные усилия:
-от постоянной и гололедной нагрузок
ΣP=(P+i*ψ*а*h)=(10.5+38.6*0,9*0.6*0,6)=23 кгс;

Где:

ψ — коэффициент сочетаний ψ = 0,9

Проверка прочности сечения направляющей:

N=Σ(P+i*ψ*а*h)=5*(10.5+38.6*0,9*0.6*0,6)=115 кгс;

Вывод: сечение направляющей удовлетворяет требованиям СНиП

2.1.5.6.Проверка крепления направляющей к кронштейну

Заклепки d =4,8 мм.   Усилие воспринимаемое заклепкой:

Где:kз=1.2- коэффициент запаса;

n – количество заклепок;

nc – количество плоскостей среза;

Pоп- вертикальная нагрузка приходящаяся на опору от собственного веса и веса облицовочного материала:

Роп=27.5*0,6*0,6+1,1*1,05*0,6=10,6 кгс;
Qw- горизонтальная ветровая нагрузка
Несущая способность заклепки:
На срез и растяжение см. Таблицу 2, стр. 207 настоящих рекомендаций (750 кгс; 1000кгс)
На смятие Nсм=n*d*Σt* Rni =1*0,48*0,2*1000=96 кгс,
Где:
-n- число заклепок в соединении;
-d- диаметр отверстия для заклепки;
-∑t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении
-Rni — расчетное сопротивление смятию
Отрыв головки Nотр.зак=n*π*d*h*Rrs=1*3,14*0,48*0,4*0,48*350=101,3 кгс
h=0.4*d – высота поверхности отрыва головки
Rrs – расчетное сопротивление заклепки на срез

Проверка крепления направляющей с учетом гололедной нагрузки.

Расчетная нагрузка от собственного веса панели и направляющей
-от постоянной и гололедной нагрузок
Роп= (P+i*ψ*а*l)= (10.6+38.6*0,9*0.6*0,6)=23.1 кгс;
Где:
ψ  — коэффициент сочетаний ψ = 0,9

-от ветровой нагрузки:

=0,25*(110. 4*/1,4)*0,9=17.7 кг
Где:
ψ — коэффициент сочетаний ψ = 0,9

1,4 – коэффициент надежности по нагрузке

Вывод: принятое количество и диаметр заклепок удовлетворяет проверкам

2.1.5.7. Проверка сечения несущего кронштейна КР1  

Материал: AlMg0,7Si 6063 T6 ГОСТ22233-2001

Ru=1350кгс/см2

Рис. 15

При е1 =55мм;    е2=160мм; е3=165мм
Геометрические характеристики сечения кронштейна:
W1=2*(10-3*0.5)2*0.25/6=6.02 см3;
W2=2*102*0.25/6=8.33 см3;
А1=(10-3*0.5)*2*0.25=4.25 см2
А2=10*2*0.25=5.0 см2

Расчетные нагрузки :

Роп=27.5*0,6*3+1.0*1.05*3=52.65 кгс
Где: Gпл.=25*1.1=27.5кгс/м2 –масса плитки толщиной 10мм (cм. Таблицу 3, стр.208);
G=1.0кгс/п.м-масса направляющей (см. Таблицу 13, стр. 216);

γf=1.05 – коэффициент надежности по нагрузке;

При консольной схеме работы кронштейна
М1=Роп *е1=52,65*0.055=2.9 кгс*м;
М2=Роп *e2=52,65*0.16=8.4 кгс*м;

Проверка прочности сечения кронштейна :

Усилие воспринимаемое заклепочным полем:

Где: kз=1.2- коэффициент запаса;
n – количество заклепок

nc – количество плоскостей среза

Проверка сечения с учетом гололедной нагрузки.

Расчетная нагрузка от собственного веса панели и направляющей

Роп=27.5*0,6*3+1.0*1.05*3=52.65 кгс
Расчетные усилия:
-от постоянной и гололедной нагрузок
ΣРоп=Pоп+i*ψ*а*l=52.65+38.6*0,9*0.6*3,0=115.2 кгс;
i =γf× b×k×μ2×ρ×g, Па
для IV района i =19.3*2=38.6 кгс/м2
где:
19,3кгс/см2-расчетная нагрузка от гололеда (см. Таблицу 9, стр. 211)
2- количество плоскостей обледенения
ψ  — коэффициент сочетаний ψ = 0,9
-от ветровой нагрузки:
 =0,25*(59.1*/1,4)*0,9=9.5 кг
Где:
ψ  — коэффициент сочетаний ψ = 0,9
1,4 – коэффициент надежности по нагрузке

Расчетные усилия:

М1=ΣРоп*е1=115.2*0.055=6.3 кгс*м;

М2= ΣРоп *e2=115.2*0.16=18.4 кгс*м;

Проверка прочности сечения кронштейна :

Проверка сечения подошвы кронштейна

Геометрические характеристики сечений приведены в Приложении 2 (стр. 250 настоящих рекомендаций).

Вывод: сечение кронштейна удовлетворяет требованиям прочности

Несущая способность подошвы опорного кронштейна

 

Вывод: сечение подошвы кронштейна с учетом шайбы удовлетворяет требованиям прочности

2.1.5.8.Проверка дюбеля на отрыв

Несущий кронштейн

Расчетные нагрузки:

Роп=27.5*0,6*3+1.0*1.05*3=52.65 кгс
Где: Gпл.=25*1.1=27.5кгс/м2 –масса плитки толщиной 10мм (cм. Таблицу 3, стр. 208);

G=1.0кгс/п.м-масса направляющей (см. Таблицу 13, стр. 216 настоящих рекомендаций);

γf=1.05 – коэффициент надежности по нагрузке;

Определяем площадь смятия поронитовой прокладки
Асм=N/Rcм=132.0/200=0.66см2
Высота площадки смятия: C=Асм/вкр=0.66/4,75=0.14см
е4=b-0.5*C=(7.0+1,5)-0.5*0.14=8.43см

Расчетное усилие в анкере

Проверка сечения с учетом гололедной нагрузки.

Расчетная нагрузка от собственного веса панели и направляющей

Роп=27.5*0,6*3+1.0*1.05*3=52.65 кгс
Расчетные усилия:
-от постоянной и гололедной нагрузок
ΣРоп=Pоп+i*ψ*а*l=52.65+38.6*0,9*0.6*3,0=115.2 кгс;
i =γf× b×k×μ2×ρ×g, Па
для IV района i =19.3*2=38.6 кгс/м2
где:
19,3кгс/см2-расчетная нагрузка от гололеда (см. Таблицу 9, стр. 211 настоящих рекомендаций)
2- количество плоскостей обледенения
ψ  — коэффициент сочетаний ψ = 0,9
-от ветровой нагрузки:

 =0,25*(59.1*/1,4)*0,9=9.5 кг

1,4 – коэффициент надежности по нагрузке
N=(ΣРоп *е3)/b+Qопw/2=(115.2*16,5)/(7+1,5)+ 9.5/2=228 кгс
Определяем площадь смятия поронитовой прокладки
Асм=N/Rcм=228/200=1.14см2
Высота площадки смятия: C=Асм/вкр=1.14/4,75=0.24см
е4=b-0.5*C=(7.0+1,5)-0.5*0.24=7.88см

Расчетное усилие в анкере

Расчетные нагрузки:

Расчетное усилие в анкере

Вывод: среднее реальное значение отрывающего усилия дюбеля должно быть больше максимального расчетного значения отрывающего усилия умноженного на коэффициент запаса Кз=5 (п.4.10 рекомендации ЦНИСКа. «Рекомендации по разработке и применению фасадных систем с воздушным зазором для утепления и облицовки зданий и сооружений различного назначения. Госстрой России Москва, 2004г»);

Т.е.

Где Nсрд- среднее значение полученное испытанием дюбелей на вырыв не менее чем в 15 точках стены фасада.

 

2.1.5.9.Проверка сечения кляммера при установке керамогранитной плитки 600*600 мм, толщиной 10 мм)

Рис.14

t=1,2 мм

Расчетная схема элемента кляммера

Рис.15

Геометрические характеристики сечения:

Материал: листовая коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т

Ry = 195 МПа (1950 кгс/см2).

Расчетная ветровая нагрузка для рядовой зоны отм. 75м

Wотм.75=184.0кгс/м2

а- ширина керамогранитной плитки
h- высота керамогранитной плитки

Расчетная нагрузка от собственного веса плитки

Керамогранитная плита 600*600*10

Проверка с учетом гололеда

Расчетная ветровая нагрузка для рядовой зоны отм. 75м

а- ширина керамогранитной плитки
h- высота керамогранитной плитки

Расчетная нагрузка от собственного веса плитки и гололеда

Расчетные усилия:

Вывод: сечение кляммера не удовлетворяет проверкам на прочность в угловой части здания. В угловой зоне требуется установить дополнительную направляющую.

2.1.5.10. Проверка крепления кляммера к направляющей

Расчетная ветровая нагрузка для рядовой зоны отм. 75м

Wотм.75=184.0кгс/м2

а- ширина керамогранитной плитки
h- высота керамогранитной плитки
Расчетная нагрузка от собственного веса плитки

Керамогранитная плита 600*600*10

Проверка с учетом гололеда

Расчетная ветровая нагрузка для рядовой зоны отм. 75м

а- ширина керамогранитной плитки
h- высота керамогранитной плитки

Расчетная нагрузка от собственного веса плитки и гололеда

Срез Nzns=750кгс>12,0 кгс

Растяжение Nzny=1000 кгс>12,0 кгс

Смятие стенок направляющей и  кляммера

Смятие стенки направляющей Nсм=n*d*Σt* Rni =1*0,48*0,2*1000=96 кгс>12,0 кгс

Вывод: принятое количество и диаметр заклепок удовлетворяет проверкам

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», Москва, 2003 г.

2.СНиП 2.03.06-85 «Алюминиевые конструкции», Москва, 1988 г.

3. «Временные рекомендации по назначению нагрузок и воздействий, действующих на многофункциональные здания и комплексы в Москве» МДС 20-1.2006, Москва, 2006 г.

 

Приложение 1 Область применения системы

Таблица 1.1 Допускаемые ветровые нагрузки для крепления керамической плитки толщиной t=10мм

Допускаемая ветровая нагрузка получена без учета гололедной нагрузки, требуется выбранный вариант проверить на сочетание нагрузок с учетом гололедной нагрузки.

Допускаемая ветровая нагрузка получена без учета гололедной нагрузки, требуется выбранный вариант проверить на сочетание нагрузок с учетом гололедной нагрузки.

Усилие вырыва полученное при испытании на стене строящегося здания ( среднее из 15 точек испытания) деленное на Кзап=5 (для зданий высотой до 75м) должно превышать усилие приведенное в Таблицах 1.1, 1.2 ( стр. 246, 247 настоящих рекомендаций).

Максимальные расчетные нагрузки приведенные в Таблицах 1.1, 1,2 сравниваются с данными Таблиц 10,12 (стр. 212, 215 данной методики) и, таким образом, определяется область применения данной системы для ветрового района и высоты здания.

Например: здание возводимое в г. Москва ( I ветровой район) высотой 75м,
тип местности В.

Плитка 600х600 толщиной 10 мм.

Расчетная ветровая нагрузка (по Таблице 11, стр. 213 настоящих рекомендаций):
-в центральной части здания – 88,2 кгс/м2;

Шаг направляющих – 0,6 м , пролет направляющих (расстояние между кронштейнами) 0,6м – четырехпролетная схема- расчетная ветровая нагрузка(по Таблице 1.1, стр. 246):

— 153 кгс/м2> 88,2 кгс/м2 (удовлетворяет).

Расчетная ветровая нагрузка (по Таблице 11, стр. 213 настоящих рекомендаций):
— в угловой части здания – 160,0кгс/м2

Шаг направляющих – 0,6 м , пролет направляющих (расстояние между кронштейнами) 0,6м – четырехпролетная схема- расчетная ветровая нагрузка(по Таблице 1.1, стр. 246):

— 153 кгс/м2<160,0 кгс/м2 (не удовлетворяет), требуется уменьшить шаг направляющих.
Принимаем  Шаг направляющих – 0,3 м, пролет направляющей -0,6м При этом допускаемая ветровая нагрузка >160 кгс/м2 
Где:

-1,25 – коэффициент неразрезности на среднюю направляющую (передача ветровой нагрузки на среднюю направляющую с плиты шириной 600 мм как с двух пролетной балки пролетами 0,3 м);
-0,3 – принятый шаг направляющих;
-0,6 – шаг направляющих  и шаг кронштейнов принятый в Таблице 1.1 (стр. 246);
— 0,6– принятый шаг кронштейнов.

Приложение 2 Геометрические характеристики сечения

Габариты сечения 70×55 мм

Геометрические характеристики сечения

Параметр Значение  
A Площадь поперечного сечения 3,655 см2
Av,y Условная площадь среза вдоль оси Y 1,8671326 см2
Av,z Условная площадь среза вдоль оси Z 0,6491573 см2
O Угол наклона главных осей инерции -90 град
Iy Момент инерции относительно центральной оси Y1 параллельной оси Y 12,3316305 см4
Iz Момент инерции относительно центральной оси Z1 параллельной оси Z 14,8051418 см4
It Момент инерции при свободном кручении 0,048663 см4
Iw Секториальный момент инерции 54,5398808 см6
iy Радиус инерции относительно оси Y1 1,8368198 см
iz Радиус инерции относительно оси Z1 2,0126238 см
Wu+ Максимальный момент сопротивления относительно оси U 4,2300405 см3
Wu Минимальный момент сопротивления относительно оси U 4,2300405 см3
Wv+ Максимальный момент сопротивления относительно оси V 3,4740133 см3
Wv- Минимальный момент сопротивления относительно оси V 6,3228707 см3
Wpl,u Пластический момент сопротивления относительно оси U 6,973375 см3
Wpl,v Пластический момент сопротивления относительно оси V 5,9647502 см3
Iu Максимальный момент инерции 14,8051418 см4
Iv Минимальный момент инерции 12,3316305 см4
iu Максимальный радиус инерции 2,0126238 см
iv Минимальный радиус инерции 1,8368198 см
au+ Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Y(U) 0,9504824 см
au Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Y(U) 1,7299236 см
av+ Ядровое расстояние вдоль положительного направления оси Z(V) 1,1573298 см
av Ядровое расстояние вдоль отрицательного направления оси Z(V) 1,1573298 см
yM Координата центра масс по оси Y 2,12 см
zM Координата центра масс по оси Z 1,9503215 см
Sw Секториальный статический момент 0 см4
Yb Координата центра изгиба по оси Y 2,1216393 см
Zb Координата центра изгиба по оси Z -1,7471566 см
P Периметр 36,68 см
Pi Внутренний периметр 0 см
Pe Внешний периметр 36,68 см
I1 Момент инерции Iy в глобальной системе координат 28,7586625 см4
I2 Момент инерции Iz в глобальной системе координат 28,7078622 см4
I12 Момент инерции Iyz в глобальной системе координат 15,112261 см4
Ip Полярный момент инерции 27,1367723 см4
ip Полярный радиус инерции 2,7248049 см
Wp Полярный радиус сопротивления 0,0158745 см

Остались вопросы?