Страница 5: Фасадная система ПОЛИАЛПАН. Рекомендации по проектированию и применению для строительства и реконструкции зданий (45165)

Напряжения среза в саморезах:

для I района

МПа > Rвsγв = 150 · 0,8 = 120 МПа;

для III района

МПа > 120 МПа,

прочность соединения на срез не обеспечивается: из данной проверки выявлена необходимость устройства подкосов в несущих кронштейнах, при этом свободная длина консолей должна быть не более lк = 100 мм для обоих ветровых районов.

4) Соединение кронштейна со стеной: количество шурупов на растяжение (сжатие) ns = 1; на срез ns = 2; Ø 5,5 мм; do = 4,2 мм; Ао = 13,8 мм2. Расстояние между осями верхнего и нижнего шурупов z = 80 мм.

Максимальные усилия:

для I района: M(z) = 107,1 Нм; Ny = 280 H; Nz = 630 H;

для III района: M(z) = 151,2 Нм; Ny = 463 H; Nz = 630 H.

По формуле (129) [3] прочность верхнего шурупа на растяжение от совместного действия силы Ny и момента M(z):

для I района

МПа < RstAo = 170 МПа;

для III района

МПа < 170 МПа;

прочность шурупа на растяжение обеспечивается.

По формуле (127) [3] на срез от силы Nz: для I и III районов

Nz · γn / (Ao · ns) = 630 · 0,95 / (13,8 · 2) = 21,7 МПа < Rвsγв = 150 · 0,8 = 120 МПа;

прочность шурупов на срез обеспечивается.

По расчетам на прочность соединения кронштейна со стеной возможно применение одного дюбель-шурупа, но в случае исключения нижнего дюбель-шурупа нарушится фиксация плеча между верхним и нижним дюбель-шурупами, в результате чего прочность соединения на растяжение с изгибом может оказаться недостаточной.

11. Выводы и рекомендации

На основании расчетов, проведенных для зданий высотой до 30 м, при ветровых нагрузках I и III районов, величине температурного перепада 50 °С, шагах вертикальных опор (кронштейнов) и горизонтальных (ГНП) - 800 мм в средних частях и 400 мм в угловых зонах фасада, установлено и рекомендуется:

1. Прочность и жесткость облицовочных панелей «Полиалпан» толщиной 25 мм, шириной 0,5 м и длиной (высотой) 12 м обеспечиваются. В случае применения панелей толщиной 40 мм их прочность и жесткость также обеспечиваются.

2. Прочность и жесткость горизонтальных направляющих профилей (ГНП), изготовленных из гнутых профилей ПН-2, обеспечиваются для обоих вариантов толщин панелей 25 и 40 мм.

3. Прочность несущих кронштейнов, изготовленных из гнутых профилей ПН-2, обеспечивается при условии устройства в них подкосов с оставлением свободной консоли не более lk ≤ 100 мм. Прочность отгибаемых пластин в кронштейнах обеспечивается при их длине lk = 70-100 мм.

12. Перечень нормативных документов и литературы

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. - М.: Минстрой РФ, 1996.

2. СНиП 2.03.06-85. Алюминиевые конструкции. - М.: ЦИТП, 1986.

3. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. - М.: ЦИТП, 1990.

Приложение 2

Теплотехнические расчеты

1. Введение

В настоящем разделе содержатся принципы теплотехнического проектирования фасадных систем «Полиалпан» с вентилируемыми воздушными прослойками между панелями и слоем утеплителя, приводятся рекомендации по различным техническим параметрам.

Принципы теплотехнического проектирования включают методы теплотехнических расчетов, расчеты воздухообмена и влагообмена в воздушных прослойках.

Методика теплотехнических расчетов базируется на требованиях СНиП II-3-79* [4] и МГСН 2.01-99 [9].

2. Основные используемые в тексте понятия

Прослойка между стеной и экраном, вентилируемая наружным воздухом; швы, щели - воздухозаборные, воздуховыводящие. Путями прохождения наружного воздуха могут являться в основном (горизонтальные) воздухозаборные щели.

Условное сопротивление паропроницанию - приведенное, учитывающее сопротивление паропроницанию материалов панелей и щелей между облицовочными панелями.

3. Основные положения по проектированию систем наружных стен с вентилируемой воздушной прослойкой

При проектировании зданий с фасадной системой «Полиалпан» следует учитывать особенности экранируемых стен.

Минимальный размер воздухозаборный щели рекомендуется 25 мм (при размерах облицовочных панелей 9000 × 500 мм ÷ 12000 × 500 мм) для Москвы и 35 мм для Ханты-Мансийска.

Общая толщина воздушной прослойки должна быть, как правило, 60-70 мм для Москвы и 100 мм для Ханты-Мансийска.

Сечение воздуховыводящей щели не должно быть менее сечения воздухозаборной щели.

4. Правила теплотехнического проектирования наружных ограждений с вентилируемым фасадом

Теплотехническое проектирование наружных стен с фасадной системой «Полиалпан» включает в себя два этапа. Причем второй этап применяется, если после первого этапа расчетов не выявится надежность рассматриваемой конструкции в теплотехническом отношении.

Первый этап.

Назначается конструктивное решение стены, в т.ч. параметры облицовочных панелей, воздухозаборных и воздуховыводящих щелей с учетом раздела 3.

Выполняется теплотехнический расчет наружной стены с облицовочной панелью, т.е. определяется необходимая толщина теплоизоляции, исходя из требований 2-ого этапа СНиП II-3-79* (98) [4] и с учетом требований МГСН 2.01-99 [9].

Выполняется расчет влажностного режима стены по методике СНиП II-3-79* (98) [4] с учетом коэффициента паропроницаемости по глади облицовочной панели.

Проверяется расчетом упругость водяного пара на выходе из прослойки по формуле (18) с учетом параметров стены данных в разделе 7 при расходе воздуха равным нулю, если требования СНиП II-3-79* (98) будут выполнены.

Если влажностный режим стены удовлетворяет требованиям норм строительной теплотехники, то на этом теплотехническое проектирование заканчивается.

Если влажностный режим экранированных стен не удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79* (98) [4], то подбирается такой размер щелей и панелей, чтобы с ним конструкция стены удовлетворяла требованиям СНиП [4].

Если расчет влажностного режима наружного ограждения с вентилируемым фасадом показал невыполнение требований СНиП II-3-79* (98) [4], то переходят ко второму этапу теплотехнического проектирования.

Второй этап.

1) Определяется условное сопротивление паропроницанию панели с учетом щелей по методике раздела 6.6.

2) С учетом этого показателя проводят расчет по методике СНиП II-3-79* (98 г.).

3) Определяется влажностный режим рассматриваемой конструкции в годовом цикле с учетом средних месячных температур.

4) С учетом результатов расчета по п.п. 2, 3 анализируются результаты, при необходимости корректируются материалы и их толщины в конструкции с целью исключения влагонакопления в годовом цикле. В основном, проведенных упомянутых расчетов для определения применимости конструкции бывает достаточно. В других случаях расчет может быть продолжен в такой последовательности.

5) С учетом этажности здания и района строительства определяется скорость движения воздуха в прослойке за панелью и расход воздуха.

Для выполнения п. 5 определяется термическое сопротивление воздушной прослойки по формуле (16).

6) Определяется температура на выходе из воздушной прослойки по формуле (15).

7) Определяется действительная упругость водяного пара на выходе из прослойки ey по формуле (18). Определяется упругость водяного пара на выходе из прослойки и проверяется условие ey < Eн, где Eн - максимальная упругость водяного пара на выходе из прослойки. Анализируются результаты расчетов и корректируется конструкция стены.

5. Краткая характеристика объекта и нормативные требования

Для расчета приняты однотипные многоэтажные жилые здания, расположенные в г. Москве и Ханты-Мансийске.

Наружные стены приняты в двух вариантах: с внутренним слоем из монолитного железобетона γo = 2500 кг/м3, толщиной 0,18 м (λБ = 2,04) и кирпича, толщиной 0,51 м (λ = 0,58 Вт/м °С).

Снаружи внутреннего слоя располагается утеплитель - базальтовая минплита, толщиной, определяемой расчетом с λ = 0,045 [10], воздушная прослойка и облицовочная панель «Полиалпан», толщиной 0,025 м. Высота панели принята 9 (12) м, ширина 0,5 м.

Система является многослойной конструкцией, состоящей из несущего каркаса, утепляющего слоя, облицовочных панелей «Полиалпан», ряда монтажных профилей для устройства оконных откосов, сливов, обрамления панелей, углов и т.п.

Основанием для системы являются несущие конструкции наружных стен зданий и сооружений из различных материалов: кирпича, монолитного и сборного бетона и др.

В системе слой наружной облицовки фасада установлен с воздушным зазором относительно расположенного за ним слоя плит утеплителя, закрепленного на основании.

Толщина воздушной прослойки δпр может в расчете варьироваться. Назначаем ее первоначальную толщину в соответствии с МГСН 2.01-99 δпр = 60 мм [9].

Прослойка за панелью вентилируется. В нижней части конструкции воздухозаборная щель, а в верхней - воздуховыводящая. Причем в чистоте площадь щелей, которые считаются приточными, равна 0,025 м2. Высота (ширина) горизонтальной приточной щели 25 мм. Площадь воздуховыводящих щелей принимается равной не менее площади воздухозаборных.

Требования к теплотехническим характеристикам конструкций содержатся в СНиП II-3-79* [4] и МГСН 2.01-99 [9].

Требования к сопротивлению теплопередаче конструкций приведены в [4], исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения. Так как требования из условия энергосбережения являются более жесткими, они и приняты в настоящей работе в качестве критерия оценки системы.

Согласно [4] требования по второму этапу нужно принимать для зданий, строительство которых начинается с 1 января 2000 года.

На основе [4] и [9] составлена таблица п.2.1 исходных расчетных данных, где представлены требуемые сопротивления теплопередаче наружных стен жилых домов.

Таблица п.2.1.

Значение нормативных требований к наружным ограждениям жилых зданий

6. Методика теплотехнического расчета наружных стен с вентилируемой воздушной прослойкой

6.1. Общие требования

Расчет наружных стен с панелью «Полиалпан» и вентилируемой воздушной прослойкой основан на расчете теплотехнических характеристик стен и расчета влажностного режима.

Теплотехнический расчет наружных стен с вентилируемой прослойкой в соответствии с настоящим разделом включает в себя:

- подбор толщины теплоизоляционного слоя;

- определение влажностного режима в соответствии с действующими теплотехническими нормами;

- определение параметров воздухообмена в прослойке;

- определение тепловлажностного режима прослойки;

- определение условного приведенного сопротивления паропроницанию панелей с учетом щелей между ними.

Таким образом, для стен с вентилируемой воздушной прослойкой производится несколько теплотехнических расчетов: расчет теплового режима стен и прослойки и влажностного режима стены и прослойки.

6.2. Определение толщины теплоизоляционного слоя

Методика теплотехнического расчета разработана в соответствии с рядом документов, подготовленных ЦНИИЭП жилища и НИИСФ как авторами СНиП II-3-79* и полностью удовлетворяет нормативным требованиям [4, 9].

В основу конструктивных решений наружных стен при определении приведенных сопротивлений теплопередаче главных фрагментов принимаются толщины утеплителя, рассчитанные предварительно по формуле

(1)

где Roreq - требуемое приведенное сопротивление теплопередаче стен, м2 · °C/Вт;

r - коэффициент теплотехнической однородности по табл. п.2.2; п.2.3.

Таблица п.2.2.

Значения r кирпичных утеплённых снаружи стен

Примечания:

1. В таблице даны r для худшего в теплотехническом отношении участка (с оконным проемом).

2. Для получения значений r с учетом глухих участков приведенные в таблице значения умножаются на 1,05.

Таблица п.2.3.

Значения r бетонных утепленных снаружи стен