3. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТЕН РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ

5. Особенности расчета металлических стен

Исходные данные. Для металлических стен с вертикальными панелями или профилированными листами возможны две конструктивные схемы, которые различаются назначением ригелей, служащих опорами ограждающей части стены. В одной схеме все ригели равнозначны и воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, передаваемые ограждающей конструкцией. В другой вертикальные нагрузки передаются только на один ригель (опорный), а горизонтальные — на все ригели. Во всех конструкциях, одобренных для применения в строительстве, принята вторая схема. Она предусматривает размещение вверху каждого глухого

Нормативные значения этих температур определяют по формулам:

Нормативные и расчетные ветровые нагрузки на стены принимают по СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия». Сочетания ветровых нагрузок и температурных климатических воздействий при расчете стен следует принимать по табл. 13. Причем при расчете на прочность принимают расчетные значения ветровой нагрузки и температур, а при расчете на деформативность — нормативные значения.

Расчет трехслойных панелей на изгиб. Расчет трехслойных панелей имеет ряд особенностей, связанных с тем, что средний слой слабо сопротивляется сдвигу. Нормальные напряжения воспринимаются полностью облицовками, а сдвигающие только средним слоем. Кроме усилий, вызываемых изгибом всей панели, в облицовках возникают дополнительные изгибающие моменты (под действием опорных реакций) как в балке на упругом основании, которым служит средний слой панели.

С учетом указанных положений проверяется прочность среднего слоя, устойчивость и прочность облицовок, а также деформативность панели на усилия, возникающие от совместного действия ветровой равномерно распределенной нагрузки и разности температур наружной и внутренней облицовок при их расчетном сочетании (см. табл. 13).

Эпюры моментов и поперечных сил, возникающих в панели от ветра (M_q, Q_q) и перепада температур (M_t, Q_t), а также моментов в обшивках (m_q, m_t) показаны на рис. 84, фрагмент поперечного сечения панели показан на рис. 85. Величины усилий и прогибов панелей вычисляют по формулам, приведенным в табл. 14.

Прочность среднего слоя при сдвиге определяют по формуле

где R_С.Д — расчетное сопротивление сдвигу материала среднего слоя.

Прочность облицовки проверяется по формуле

где z_mim(max) — расстояние от геометрической оси облицовки до наружной грани полки профиля (см. рис. 85); R — расчетное сопротивление материала облицовки.

Устойчивость облицовки проверяют по формуле

где σ_к — критическое напряжение для сжатой полки профиля облицовки, определяемое по графику (рис. 86).

Предельные прогибы стеновых трехслойных панелей действующими нормативными документами не регламентированы. На основании отечественного и зарубежного опыта эксплуатации зданий предельный прогиб панелей от совместного действия ветровой нагрузки и разности температур может приниматься равным 1/100 пролета.

Расчет стен полистовой сборки. Расчет стен полистовой сборки сводится к проверке прочности, устойчивости и прогиба профилированных листов наружной и внутренней обшивок. Распределение ветровой нагрузки на профилированные листы зависит от способа соединения их между собой. При соединении листов горизонтальными ригелями вся ветровая нагрузка воспринимается наружным профилированным листом. Если листы, кроме того, соединяются между ригелями, то действующая на них ветровая нагрузка распределяется пропорционально их жесткостям и определяется по формулам:

где q₁ и q₂ ветровая нагрузка, приходящаяся соответственно на наружный и внутренний профилированные листы; J₁ и J₂ — моменты инерции соответственно наружного и внутреннего профилированных листов.

Профилированные листы рассчитывают на изгиб как балочные конструкции по разрезной или неразрезной схеме в зависимости от числа пролетов. При этом внутренние усилия, возникающие в листах, определяют по правилам строительной механики, как в упругих системах.

Прочность по нормальным напряжениям для растянутых фибр поперечного сечения металлического листа проверяют по формуле

где М_q — изгибающий момент от ветровой нагрузки; W_НТ — момент сопротивления нетто сечения профилированного листа; 0,9 — коэффициент, учитывающий допуски на толщину листа; R — расчетное сопротивление стали на растяжение.

Прочность по напряжениям среза проверяют по формуле

где Q_q — поперечная сила от ветровой нагрузки; Н — высота профиля листа: δ— толщина листа; R_ср— расчетное сопротивление стали срезу.

Устойчивость сжатых полок профилированного листа проверяют по формуле

Прогиб профилированных листов определяют по формуле

Прогиб профилированного листа f не должен превышать 1/150 пролета.

Расчет алюминиевых профилированных листов производят согласно указаниям в СНиП II-24-74 «Алюминиевые конструкции. Нормы проектирования».

Арон Шаевич Дехтяр
Облегченные конструкции металлических стен промышленных зданий
1979