СТИЛ-ПЛАСС - стальное постоянство
8 495 979-22-01
8 495 798-37-39
ПН - ПТ, 9:00 - 22:00

Обратный звонок


ГлавнаяГОСТы и ТУ → 8 Учет жесткости диафрагм из профнастила

8 Учет жесткости диафрагм из профилированного настила

8.1 Общие положения

8.1.1 При проектировании легких металлических конструкций одноэтажных производственных зданий с уклоном кровли не более 10° стальной профилированный настил покрытия, кроме основных функций ограждающей конструкции, выполняет функцию горизонтальных связей на отдельных участках покрытия, называемых диафрагмами жесткости.

8.1.2 Диафрагмы жесткости должны воспринимать приходящуюся на них часть расчетных горизонтальных нагрузок, действующих на здание в продольном и поперечном направлениях и заменять (частично или полностью) горизонтальные связи покрытия.

Поперечные диафрагмы жесткости располагаются в крайних шагах стропильных ферм или поперечных рам здания (отсека) длиной не более 72 м. При длине здания (отсека) более 72 м между крайними диафрагмами равномерно располагаются промежуточные диафрагмы аналогичной конструкции через каждые 36-60 м.

Продольные диафрагмы жесткости в зданиях с числом пролетов не более трех располагаются вдоль крайних рядов колонн, в зданиях с числом пролетов более трех, также и вдоль средних рядов колонн с таким расчетом, чтобы расстояние между смежными диафрагмами не превышало двух пролетов.

8.1.3 Размеры поперечных диафрагм жесткости в плане следует принимать с учетом условия:

, (20)

где L и B - пролет и ширина диафрагмы соответственно.

Пролет поперечных диафрагм равен пролету стропильных ферм или поперечных рам, ширина этих диафрагм принимается кратной шагу стропильных ферм или поперечных рам (рисунок 13).

Рисунок 13 - Расчетная схема здания (отсека) с продольными и поперечными диафрагмами

8.2 Расчетные характеристики жесткости диафрагм из профилированного настила

8.2.1 Жесткость диафрагмы из профилированного настила характеризуется величиной сдвигающей силы, вызывающей единичное смещение рассматриваемого прямоугольного участка настила по линии ее действия. Эта жесткость называется сдвиговой, обозначается С и имеет размерность Н/мм (рисунок 14).

Рисунок 14 - К расчету параметров жесткости диафрагм (а) и поперечной рамы (б)

8.2.2 Расчетная сдвиговая жесткость профилированного настила определяется при следующих допущениях:

а) значение С изменяется прямо пропорционально расчетной длине рассматриваемого участка настила, параллельной направлению сдвигающей силы, и обратно пропорционально его ширине;

б) сдвиговая жесткость настила не зависит от направления действия сдвигающей силы (вдоль или поперек гофров);

в) настил, прогоны и их соединения работают упруго при одновременном и раздельном действии сдвигающих сил в плоскости диафрагм и вертикальных нагрузок на покрытие;

г) поперечная нагрузка на настил не влияет на его сдвигающую жесткость.

8.2.3 Сдвиговую жесткость участка настила рекомендуется рассчитывать по формуле:

, (21)

где Сo, - сдвиговая жесткость прямоугольной и панели-эталона из профилированных листов рассматриваемого настила (приложение Б, таблица Б 1);

bo и αo - соответственно ширина и длина эталонных панелей, на которые разбивается рассматриваемый участок диафрагм;

α и b - расчетные размеры рассматриваемого участка настила, параллельные сторонам панели-эталона αo и bo соответственно;

Ko - коэффициент, учитывающий тип опорных креплений настила;

γo - коэффициент, учитывающий характер сдвигающей силы: при ветровых нагрузках γo = 1,0; при крановых и сейсмических нагрузках - γo = 0,8;

βo - коэффициент, учитывающий конструкцию покрытия и принимаемый по таблице 14.

Таблица 14 - Значения коэффициентов βo

Конструкция покрытияСхема работы настилаУсловия закрепления прогона на опорахβo
Беспрогоннаяразрезная-1,0
неразрезная-1,2
С прогонамиразрезнаяшарнирное опирание0,7
закрепление препятствует кручению0,9
неразрезнаяшарнирное опирание0,8
закрепление препятствует кручению1,0

8.3 Основные расчетные положения

8.3.1 В соединениях листов настила на опорах и между собой распределение продольной силы между крепежными элементами принимается равномерным.

8.3.2 Прочность соединений настила с поперечными опорами проверяется по формуле (рисунок 15).

Рисунок 15 - Расчетные усилия в соединениях настила на опорах и в пролете

, (22)

где Nx и Ny - расчетные срезающие усилия на один крепежный элемент, направленные соответственно параллельно и перпендикулярно горизонтальной нагрузке;

ρ - расчетное растягивающее (отрывающее) усилие на один крепежный элемент или сварную точку при ветровом отсосе;

[N1] и [ρ1] - допускаемые усилия на один крепежный элемент соответственно при срезе и растяжении (отрыве).

Значения [N1] и [ρ1] определяются экспериментальным путем, и должны быть предоставлены производителем метизов крепления.

8.3.3 Прочность соединений профилированных листов настила между собой в пролете проверяется по формуле:

N ≤ m • n[N2], (23)

где N - расчетная продольная сила, действующая на соединение;

n - число крепежных элементов;

m - коэффициент условия работы, принимаемый равным 0,9 для заклепочных соединений и 0,8 - для соединений на самонарезающих винтах.

Допускаемое срезающее усилие [N2] на одну стандартную комбинированную заклепку или самонарезающий винт в соединениях листов приводится в разделе 7.

8.3.4 В поперечных диафрагмах расчетные срезающие усилия на соединения можно определять как в однопролетной балке двутаврового сечения с гофрированной стенкой из профилированного настила и поясами в виде верхних поясов стропильных ферм или ригелей поперечных рам, расположенных по продольным краям этих диафрагм.

При изгибе диафрагм в своей плоскости допускается, что стенка из профилированного настила воспринимает только сдвигающие усилия, а верхние пояса ферм или ригелей испытывают дополнительное сжатие или растяжение (рисунок 16).

Погонное сдвигающее усилие в настиле от равномерно распределенной горизонтальной нагрузки qr в плоскости диафрагмы определяется по формуле:

, (24)

Расчетная продольная сила, действующая на соединения листов настила между собой в поперечных диафрагмах, имеет вид:

N = n • t • e, (25)

где e - шаг крепежных элементов.

Максимальное дополнительное усилие в верхних поясах ферм или ригелей на продольных краях этих диафрагм от нагрузки qr равно:

, (26)

а - при определении усилий в соединениях настила;
б - при работе изгибyой жесткости в своей плоскости

Рисунок 16 - Расчетная схема поперечной диафрагмы

8.3.5 В продольных диафрагмах расчетные срезающие усилия на соединения настила определяются с учетом взаимных перемещений поперечных рам в направлении нагрузки согласно принятой расчетной схеме (рисунок 17). По этой схеме каждая продольная диафрагма здания (отсека) рассматривается как неразрезная равнопролетная балка на упругоподатливых опорах, которыми являются поперечные рамы.

а - в здании (отсеке) со свободными торцами;
б - при действии сосредоточенной силы на одну раму

Рисунок 17 - Расчетная схема продольной диафрагмы

8.3.6 В зданиях (отсеках) со свободными торцами при действии горизонтальной нагрузки в плоскости одной из поперечных рам перемещение любой из них на уровне ригеля определяется по формуле:

, (27)

где ƒÿ - перемещение ригеля любой поперечной рамы i при нагружении рамы j эквивалентной силой Q, приложенной на уровне ее ригеля (см. рисунок 16 а);

b1 и b2 - произвольные постоянные, определяемые по приложению Г

; (28)

x2 = x1-1

К - параметр единичной жесткости поперечных рам, равный горизонтальной силе на уровне ригеля, вызывающей его единичное перемещение в плоскости рамы (см. рисунок 14 6);

С - сдвиговая жесткость участка продольной диафрагмы между смежными поперечными рамами, определяемая по указаниям раздела 8.1;

j и i - порядковые номера нагруженной и рассматриваемой рамы при нумерации от одного торца здания (отсека) к другому, начиная с i = 0.

При действии силы Q на поперечную раму, расположенную в середине длины здания (отсека), взаимное смещение нагруженной и ближайшей к ней поперечных рам можно записать как:

, (29)

где β1 и β2 - коэффициенты, определяемые по таблице Д 1 в приложении Д.

Расчетные срезающие усилия в соединениях настила продольной диафрагмы принимаются в зависимости от значения максимальной сдвигающей силы

Tmax = CΔmax. (30)

В зданиях (отсеках) при действии сил Q на каждую поперечную раму смещение ригеля любой из них можно вычислить по формуле:

, (31)

где α1 и α2 - произвольные постоянные, определяемые по приложению Г.

В этом случае перемещение ригеля поперечной рамы в середине длины здания (отсека) является наибольшим и имеет вид:

, (32)

где βm - коэффициент, определяемый по таблице 2 приложения Д.

8.3.7 Для расчетной оценки горизонтального прогиба диафрагм с профилированным настилом при изгибе в своей плоскости рекомендуется прямоугольные участки настила между несущими элементами, к которым он прикреплен, заменить крестовой решеткой из фиктивных стержней-связей, шарнирно соединенных с этими элементами (см. рисунок 16 б).

Условная площадь сечения этих стержней определяется из условия равенства сдвиговых жесткостей каждой связевой панели и соответствующего ей участка настила:

, (33)

где С и α - обозначения те же, что в формуле (21);

- длина рассматриваемого участка настила по диагонали;

E - модуль упругости стали.

При односторонней нагрузке крестовая решетка из фиктивных связей может быть заменена раскосной, у которой условная площадь растянутого раскоса равна F = 2 Fус (см. рисунок 16 б).

Прогиб диафрагм в середине пролета от расчетных горизонтальных нагрузок может быть определен как прогиб эквивалентной связевой фермы с бесконечно жесткими поясами и деформируемой раскосной решеткой по формуле:

, (34)

где Np - усилия в элементах решетки эквивалентной связевой фермы от расчетной нагрузки;

N1 - усилия в тех же элементах от единичной нагрузки, приложенной к середине пролета фермы;

F - площадь сечения элементов решетки.

8.4 Конструктивные требования

8.4.1 Профилированный настил в составе диафрагм жесткости крепится на всех опорах в каждой волне.

8.4.2 Шаг точечных соединений профилированных листов настила между собой в пролете рекомендуется принимать постоянным, но не более 500 мм.

8.4.3 Конструкция опирания прогонов, поддерживающих настил в составе диафрагм, должна практически исключать возможное закручивание их опорных сечений (варианты конструктивных решений жесткого узла опирания прогонов приводятся в приложении В).

8.4.4 В диафрагмах не рекомендуется выполнять отверстия с размерами более 1,0 м. Расстояние от краев диафрагм до отверстия должно быть не менее b/4. Если размеры отверстия в диафрагме превышают 1 м, то при определении ее сдвиговой жесткости С по формуле (21) расчетная длина α снижается пропорционально соотношению площадей этого отверстия и рассматриваемого участка настила.