До початку сторінка 6 з 9
Рис. 8. Поперечное сечение экструзионной панели
1 – утеплитель
Длина панели 6 м; расчетный пролет панели с учетом [п. 6.17] равен 5,92 м. Панели проектируются как навесная конструкция, крепление панели к несущему каркасу в соответствии с (п. 6.15) обеспечивает свободу ее температурно–влажностных деформаций; панель опирается по коротким сторонам.
Здание сооружается на открытой местности, имеет высоту до 10 м, имеет открывающиеся проемы (двери, ворота, окна). Влажностный режим помещения – нормальный: =65%; температура помещения принимается: в холодное время года = 130 С, в теплое время года – равной среднемесячной температуре наружного воздуха в июле месяце.Панель удовлетворяет требованиям ТУ 21–24–82–81. Панель изготавливается по безавтоклавной технологии; предел прочности при изгибе (ТУ 21–24–82–81) экструзионного асбестоцемента не менее 18 МПа. Наружная поверхность панели покрашена краской, защищающей асбестоцемент от увлажнения капельной влагой.
В соответствии с [пп. 1.4 – 1.7] производим расчет стеновой панели по несущей способности и деформациям на действие ветровых нагрузок, влажностных и температурных воздействий, действующих в процессе эксплуатации.
Расчет панели на действие ветровых нагрузок
А. Подсчет нагрузок
Нормативные и расчетные значения ветровых нагрузок, полученные по СНиП 2.01.07 – 85 с учетом исходных данных, составляют: при положительном давлении ветра = 0,45 кН/м2 и = 0,54 кН/м2; при отрицательном давлении ветра – = 0,36 кН/м2 и = 0,43 кН/м2.
Б. Расчет напряжений в элементах панели
Расчет напряжений в элементах панели производится по [п. 4.12] и формулам [26] и [27].
Усилия М и Q определяем, учитывая частое расположение ребер (см. рис. 6) и соотношение размеров панели (ширина : длина = 1 : 10), а также заданное свободное опирание панели по коротким сторонам, в предположении работы панели по балочной схеме по формулам: М = 0,125ql2; Q = 0,5ql.
Определяя необходимые для расчета геометрические показатели, получим: I = 4126·10-8 м4; S = 417,5·10-6 м3; = 7·0,01 = 0,07 м; по [п. 6.17] l = 6 – 0,08 = 5,92 м; по [п. 4.12] h = 0,12 м, = 1.
В результате получим следующие значения напряжений:
при положительном давлении ветра
в полках
МПа;
в ребрах
МПа;
мПа;
при отрицательном давлении ветра
= ± 1,65 МПа; = ± 1,37 МПа; = 0,11 МПа.
В. Расчет прогиба панели
Расчет прогиба панели производим по формуле:
Определяем по формуле [56] жесткость на изгиб панели D, принимая по [п. 3.3] и [табл. 4] значение = 11·103 МПа:
D = 11·103·4126·10-8 = 45386·10-2 кН·м2 и получаем следующие значения прогиба панели:
при положительном давлении ветра
f = 5·0,45·0,6·5,924/384·45386·102 = 0,95·10-2 м
(прогиб в сторону помещения);
при отрицательном давлении ветра
f = 0,76·10-2 м (прогиб в сторону "улицы").
Расчет панели на влажностные воздействия
Расчет панели производится по указаниям [пп. 4.16, 4.17, 4.19, 4.29].
При расчете панели, как следует из [п. 4.17], нужно предварительно определить нормативные и расчетные значения влажностных деформаций полок панели.
А. Определение влажностных деформаций элементов панели
Определение влажностных деформаций производится, как следует из [п. 4.17], только для полок панели. Значения определяются в соответствии с [п. 4.19] по данным о значениях Wо и Wк.
Значение Wо принимается для экструзионного асбестоцемента по [п. 4.19]: Wо = 3,5 %.
Значение Wк материала наружной полки панели определяем по (табл. 6) для всех указанных в ней видов влажностных воздействий. Необходимые для определения Wк от воздушного увлажнения (высушивания) материала значения и найдем по данным СНиП 2.01.01 – 82 "Строительная климатология и геофизика": для г. Ровно = 99 %, == 76 %. Значения Wк, соответствующие значениям и , определяем по [черт. 9, кривая 2]: Wк = 8,5 % и Wк = 3,5%.
Для случая увлажнения наружной полки панели капельной влагой [табл. 6] Wк = 20 %. Значение конечной влажности Wк материала внутренней полки, соответствующее заданному значению = 65 %, определяем по [черт. 9]: Wк = 2,8%.
По полученным выше зачениям Wк и принятому значению Wо = 3,5 % определяем по [п. 3.7] и [черт. 1, кривая 2] нормативные значения влажностных деформаций и , вызванные изменением влажности экструзионного асбестоцемента от Wо до Wк. При этом в соответствии с [п. 3.7], учитывая исходные данные о наличии защитной покраски наружной поверхности панели, значения , для случая увлажнения наружной полки капельной влагой, следует умножать на коэффициент 0,75.
Расчетные значения и определяются в соответствии с [п. 4.19] умножением нормативных значений на 1,1.
Результаты подсчета значений и приведены в табл. 7.
Б. Расчет влажностных напряжений в элементах панели и прогибов панели
Расчет напряжений в элементах панели и прогибов панели производим по [пп. 4.16, 4.17, 4.29] и формулам [36]– [39] и [60] при следующих показателях:
и – принимаем по табл. 7; = = 0 – по [п. 4.17]; = = =11·103 МПа; = = 0,6·0,01 = 60·10-4 м; = 7·0,1·0,01 = 70·10-4 м; = = 0,6·0,055 = 330·10-6 м; = (70 + 60 + 60)·10-4 = 190·10-4 м.
В соответствии с [черт. 8] при , = –0,175 и = 0,175.
Определим влажностные напряжения и прогибы панели для одного из реальных случаев влажностных воздействий на панель (см. табл. 6): сочетание одновременного увлажнения наружной полки капельной влагой и воздушного высушивания внутренней полки панели.
Таблица 7
Элемент панели
Вид влажностного воздействия
Влажность материала, % по массе
Значения и ,%
начальная
конечная
нормативные
расчетные
Воздушное увлажнение
3,5
8,5
=0,05
= 0,055
Наружная полка
Воздушное высушива–ние
3,5
3,5
0
0
Увлажнение капельной влагой
3,5
2
= 0,075 0,75 = 0,056
= 0,062
Внутренняя полка
Воздушное высушива–ние
3,5
2,8
= – 0,0125
= – 0,0138
Расчетные усилия N и М, возникающие от влажностных воздействий, получим по формулам [41] и [42], подставляя соответствующие значения = 0,062 % и = 0,0138% (см. табл. 7):
11·103·60·10-4(0,062 – 0,0138) = 31810 H;
11·103·330·10-6(0,062 + 0,0138) = 2751,5 Н·м.
Подставляя значения М и N в формулы [36] и [39], получим следующие значения напряжений:
в наружной полке
МПа;
во внутренней полке
МПа;
в ребре со стороны наружной полки
МПа;
в ребре со стороны внутренней полки
МПа.
Расчет прогиба панели производим по [п. 4.29], подставляя значения М, подсчитанные по формуле [41] для нормативных значений и (см. табл. 7), в формулу [60]:
= 11·103·330·10-6(0,056 + 0,0125) = 2486,6 Н·м;
м.
Аналогичным образом производится расчет панели на другие виды возможных [см. табл. 6] влажностных воздействий (воздушное увлажнение наружной поверхности панели, воздушное высушивание внутренней поверхности панели, сочетание этих воздействий), которые, как показывает анализ, вызывают меньшие напряжения и прогибы, чем полученные выше значения.
Расчет панели на температурные воздействия
Расчет панели производится по [п. 4.16 – 4.18]. При расчете по [п. 4.17] нужно определить нормативные и расчетные значения температурных деформаций элементов панели: полок и и ребер и панели.
А Определение температурных деформаций элементов панели
Определение температурных деформаций элементов панели производится по формулам [43] – [48], по данным и , и .
Значения и принимаем для г. Ровно по СНиП 2.01.07–85: =26°С (июль месяц) и = 24°С.
Значения и принимаются в соответствии с исходными данными: = 20 °С (среднемесячная июльская температура), = 13 °С.
Необходимое для расчета значение принимается по [4.18] равным 17 °С.
Значения для экструзионного асбестоцемента принимается по [п. 3.6] и [табл. 5]; при этом учитывая, что наружная поверхность панели защищена от увлажнения капельной влагой, а максимальная влажность от воздушного увлажнения не превышает [черт. 9, кривая 2] 8,5 %, принимаем значение [табл. 5] для температур 0 °С и ниже при W < 12 %, тогда = 1,1·10-5 для всего диапазона температур.
Пользуясь полученными данными, подсчитаем нормативную величину температурных деформаций наружной полки для холодного времени года с помощью формул [43] и [47]:
%.
Проведем аналогичным образом подсчет нормативных и расчетных значений деформаций элементов панели и , и , необходимых для расчета температурных напряжений по формулам [36] – [39]; результаты приведены в табл. 8.
Б. Расчет температурных напряжений в элементах панели и прогибов панели
Расчет напряжений в элементах панели и прогибов панели производится по формулам [36] – [39] и [60]. Однако с учетом [п. 4.12] ограничимся расчетом только температурных прогибов экструзионной панели.
Расчет прогиба панели производится по [п. 4.29]. Определим прогиб панели от температурных воздействий, действующих в холодное время года.
Определяем по формуле [41] значение М при нормативных значениях температурных деформаций и , и , из табл. 8:
=11·103·330·10-6[(–0,045%)+0,0044%] + 0,5[(–0,045)(–0,175) + (–0,0044)0,175]11·103·70·10-4·0,1 = – 1200,1 Н·м.
Тогда по формуле (60) имеем:
м (прогиб в сторону помещения).
Определяем аналогичным образом прогиб панели от температурных воздействий, действующих в теплое время года:
м (прогиб в сторону "улицы").
Проверка прочности элементов панели и прогиба панели
В соответствии с требованиями СНиП 2.01.07 – 85 проверку прочности элементов и прогиба панели производим на действие наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок и воздействий (с учетом возможного отсутствия некоторых из них).
А. Проверка прочности элементов панели
Определим по данным расчета панели, приведенным в табл. 9, значения неблагоприятных напряжений, возникающих в элементах панели от действия отдельных нагрузок и их основных сочетаний, и проведем проверку прочности элементов по формулам [1] – [4]. При этом в соответствии с [п. 3.1] принимаем расчетные сопротивления экструзионного асбестоцемента R [табл. 3] при значении предела прочности, равном 18 МПа/см2; в соответствии с [п. 3.2] умножаем значения R материала наружной полки, учитывая наличие водонепроницаемой краски, на = 0,9; в соответствии с СНиП 2.01.07 – 85 умножаем суммарные напряжения на коэффициент = 0,9. Результаты проверки прочности элементов панели приведены в табл. 9.
Таким образом, из табл. 9 следует, что напряжения в элементах панели не превышают значения расчетных сопротивлений.
Таблица 8
Время года
Температура наружного воздуха среднесуточная
Температура внутреннего воздуха помещения
Элемент панели
Значение изменения температуры элемента панели ,
Значение температурных деформаций элемента панели и
нормативное
расчетное
нормативное
расчетное
Теплое время года
= 26о C
= 20о C
Наружная полка и примыкающее к ней волокно ребра
= 9°С
=
= 9,9°С
= =
= 0,01%
= =
= 0,011%
Внутренняя полка и примыкащее к ней волокно ребра
= 3°С
= =3,3°С
= =
=0,0036%
= =
= 0,004%
Холодное время года
= -24о C
= 13о C
Наружная полка и примыкающее к ней волокно ребра
=
= -41°С
=
= -45,1°С
= =
-0,045%
= =
= –0,05%
Внутренняя полка и примыкающее к ней волокно ребра
=
– 4°С
=
– 4,4°С
= =
–0,0044%
= =
– 0,005%
Таблица 9
Элемент панели, месторасположение волокна по сечению панели
Нормальные и касательные напряжения, МПа, от действия
Значения неблагоприятных напряжений и , в том числе суммарных напряжений
Расчетные сопротивления материала R, МПа
Проверка прочности элемента по формулам [1]–[4]
ветровой нагрузки при давлении
влажност–ных
, МПа
положительном
отрицательном
воздействий
Полка
крайнее волокно наружной полки
= – 2
=
= 1,65
=
= – 14
= 1,65
= – 3,14·0,9 =
= – 2,83
= 6·0,9 =
= 5,4
=23·0,9 =
20,7
1,65 <
< 5,4;
2,82 <
20,7
Полка
крайнее волокно внутренней полки
= 2
=
= – 1,65
=
= – 0,81
= 2
= – 2,46·0,9 =
= – 2,16
= 6
=23
2 < 6;
2,46 <
< 23
Ребро
волокно, примыкаю шее к на–полке
=
= – 1,72
=
= 1,37
=
= 5,01
= – 1,72
= 6,38·0,9 =
= 5,74
= 12
5,74<
< 12
Ребро
волокно, примыкав шее к вну ренней полке
=
= 1,72
=
= – 1,37
=
= – 1,66
= 1,72
= – 3,02·0,9 =
= – 2,73
= 6
=23
1,72<6;
2,73<
< 23
волокно по нейтральной оси
= =0,139
=
= 0,11
= 0,139
= 12
0,139<
< 3,5
Б. Проверка прогиба панели
Проверка прогиба панели производится по [п. 4.24].
Как показывает анализ полученных выше данных о прогибах панели, наибольший прогиб в сторону помещения вызывает сочетание положительного ветрового давления и температурных воздействий в холодное время года f = 0,95·10-2 + 1,16·10-2 = 2,11·10-2 м, а наибольший прогиб панели в сторону "улицы" вызывает сочетание, включающее одновременное действие отрицательного давления ветра, увлажнения наружной поверхности и воздушного высушивания внутренней поверхности панели и температурного нагрева наружной поверхности панели f = (0,76 + 2,39 + 0,18)10-2 = 3,33·10-2 м.
Побачили розбіжність з офіційним текстом?