ТЕХНИЧЕСКИЙ КОДЕКС УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ ТКП 45-5.04-222-2010 (02250) ПАНЕЛИ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ С УТЕПЛИТЕЛЕМ Правила проектирования ПАНЭЛI МЕТАЛIЧНЫЯ З УЦЯПЛЯЛЬНIКАМ Правiлы праектавання Издание официальное Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь Минск 2011 ТКП 45-5.04-222-2010 УДК [69+624.011.1](083.74)(476) МКС 91.080.20 КП 06 Ключевые слова: металлические трехслойные панели, нагрузки и воздействия, расчетное напряжение, расчетное сопротивление, нормативное значение Предисловие Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации». 1 РАЗРАБОТАН научно-проектно-производственным республиканским унитарным предприятием «Стройтехнорм» (РУП «Стройтехнорм»), техническим комитетом по стандартизации в области архитектуры и строительства «Металлические и деревянные конструкции» (ТКС 09) ВНЕСЕН главным управлением научно-технической политики и лицензирования Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь 2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь от 7 декабря 2010 г. № 476 В Национальном комплексе технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства настоящий технический кодекс установившейся практики входит в блок 5.04 «Металлические конструкции и изделия» 3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ © Минстройархитектуры, 2011 Настоящий технический кодекс установившейся практики не может быть воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь Издан на русском языке ii ТКП 45-5.04-222-2010 Содержание 1 Область применения ...................................................................................................................... 1 2 Нормативные ссылки ...................................................................................................................... 1 3 Термины и определения ................................................................................................................. 2 4 Обозначения и сокращения ............................................................................................................ 3 4.1 Основные символы .................................................................................................................. 3 4.2 Подстрочные индексы.............................................................................................................. 3 4.3 Обозначения ............................................................................................................................ 3 5 Общие требования по проектированию ......................................................................................... 4 5.1 Общие положения .................................................................................................................... 4 5.2 Классификация предельных состояний, расчетных ситуаций, нагрузок и воздействий ............................................................................................................ 5 6 Материалы ...................................................................................................................................... 5 6.1 Обшивки ................................................................................................................................... 5 6.2 Средний слой ........................................................................................................................... 5 6.3 Клеи .......................................................................................................................................... 5 7 Статический расчет панелей .......................................................................................................... 6 8 Расчет панелей по предельным состояниям первой группы......................................................... 9 9 Расчет панелей по предельным состояниям второй группы ......................................................... 9 10 Крепление панелей к несущим конструкциям .............................................................................. 9 11 Дополнительные указания по расчету многопролетных панелей ............................................. 10 Приложение А (обязательное) Сочетания нагрузок и воздействий для расчета изгибаемых трехслойных панелей ......................................................................... 13 Приложение Б (рекомендуемое) Экспериментальное определение прочностных и упругих характеристик металлических панелей с утеплителем из минераловатных плит и пенопласта .................................................................. 14 Приложение В (обязательное) Определение нормативных и расчетных характеристик прочности панелей .................................................................................................. 18 iii ТКП 45-5.04-222-2010 (02250) ТЕХНИЧЕСКИЙ КОДЕКС УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ ПАНЕЛИ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ С УТЕПЛИТЕЛЕМ Правила проектирования ПАНЭЛI МЕТАЛIЧНЫЯ З УЦЯПЛЯЛЬНIКАМ Правiлы праектавання Metal panels with infilling Design rules Дата введения 2011-05-01 1 Область применения Настоящий технический кодекс установившейся практики (далее — технический кодекс) распространяется на проектирование ограждений общественных, административных, производственных, бытовых зданий и сооружений, холодильных и морозильных камер из металлических панелей с утеплителем, эксплуатируемых в условиях воздействия неагрессивной, слабоагрессивной и среднеагрессивной сред. 2 Нормативные ссылки В настоящем техническом кодексе использованы ссылки на следующие технические нормативные правовые акты в области технического нормирования и стандартизации (далее — ТНПА):1) ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования СТБ 1437-2004 Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия СТБ 1610-2006 Панели металлические с утеплителем из минераловатных плит и пенопласта. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности и жесткости СТБ 1740-2007 Панели металлические с утеплителем из минераловатных плит и пенопласта. Минераловатные плиты и пенопласты. Методы определения прочности и модулей упругости при растяжении, сжатии и сдвиге СТБ 1806-2007 Панели металлические трехслойные с утеплителем из пенополистирольных плит. Технические условия СТБ 1807-2007 Панели металлические трехслойные стеновые с утеплителем из пенополиуретана. Технические условия СТБ 1808-2007 Панели металлические трехслойные с утеплителем из минераловатных плит. Технические условия СТБ 1995-2009 Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты. Технические условия СТБ ЕН 13162-2007 Материалы теплоизоляционные для зданий. Изделия из минеральной ваты (МВ). Технические условия СТБ ЕN 13163-2008 Материалы теплоизоляционные для зданий и сооружений. Изделия из экспандированного полистирола (EPS). Технические условия СТБ ЕN 13164-2008 Материалы теплоизоляционные для зданий и сооружений. Изделия из экструдированного пенополистирола (XPS). Технические условия СТБ ЕN 13165-2008 Материалы теплоизоляционные для зданий и сооружений. Изделия из жесткого пенополиуретана (PUR). Технические условия __________________________________ 1) СНиП имеют статус технического нормативного правового акта на переходный период до их замены техническими нормативными правовыми актами, предусмотренными Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации». Издание официальное 1 ТКП 45-5.04-222-2010 ГОСТ 5582-75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия ГОСТ 14918-80 Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия ГОСТ 21631-76 Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия ГОСТ 30246-94 Прокат тонколистовой рулонный с защитно-декоративным лакокрасочным покрытием для строительных конструкций. Технические условия СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия СНиП 2.03.06-85 Алюминиевые конструкции СНиП II-23-81* Нормы проектирования. Стальные конструкции. Примечание — При пользовании настоящим техническим кодексом целесообразно проверить действие ТНПА по Перечню технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства, действующих на территории Республики Беларусь, и каталогу, составленным по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочные ТНПА заменены (изменены), то при пользовании настоящим техническим кодексом следует руководствоваться замененными (измененными) ТНПА. Если ссылочные ТНПА отменены без замены, то положение, в котором дана ссылка на них, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку. 3 Термины и определения В настоящем техническом кодексе применяют следующие термины с соответствующими определениями: 3.1 критическое напряжение в сжатой обшивке scr: Напряжение сжатия в подкрепленной средним слоем обшивке в момент потери местной устойчивости. 3.2 надежность: Способность конструкции или элемента конструкции удовлетворять установленным требованиям с учетом проектного срока эксплуатации, на который они были запроектированы. Примечание — Надежность обычно выражается в вероятностных величинах. 3.3 непрямое воздействие: Совокупность вынужденных деформаций или ускорений, вызванных, например, изменениями температуры и влажности, неравномерной осадкой опор или землетрясениями. 3.4 нормативное сопротивление обшивки сжатию ff,cr,k: Пятипроцентный квантиль статистического распределения критических напряжений, при которых происходит потеря устойчивости подкрепленной средним слоем сжатой обшивки. 3.5 нормативное сопротивление среднего слоя сжатию (сдвигу) fС,c,k (fС,v,k): Пятипроцентный квантиль статистического распределения прочности среднего слоя. 3.6 предельное состояние: Состояние, при превышении которого конструкция перестает удовлетворять соответствующим расчетным критериям. 3.7 прочность: Механическое свойство материала, характеризующее его способность сопротивляться воздействиям. Примечание — Прочность обычно выражается в единицах напряжения. 3.8 прочность среднего слоя при сжатии fС,c: Меньшее значение напряжений в поперечном сечении образца при его сжатии в момент разрушения или достижения 10 %-ной линейной деформации в направлении приложения нагрузки. 3.9 прочность среднего слоя при сдвиге fС,v: Значение касательных напряжений в момент разрушения образца при его испытании на сдвиг. 3.10 прямое воздействие: Совокупность сил (нагрузок), приложенных к конструкции. 3.11 расчетная модель конструкции: Идеализация конструктивной системы, используемая для расчетных целей. 3.12 расчетное сопротивление среднего слоя сжатию (сдвигу) fС,c,d (fС,v,d), обшивки сжатию ff,cr,d: Сопротивление среднего слоя сжатию (сдвигу), металлической обшивки сжатию, принимаемое при расчете панелей по первой группе предельных состояний и получаемое путем деления нормативных сопротивлений на соответствующий коэффициент надежности по материалу gm. 2 ТКП 45-5.04-222-2010 4 Обозначения и сокращения 4.1 Основные символы Обозначения, применяемые в настоящем техническом кодексе, основаны на использовании приведенных ниже основных символов и производных от них. A — площадь сечения; B — ширина, жесткость; D — высота поперечного сечения панели; E — модуль упругости; G — модуль сдвига; F — воздействие (сила), реакция; L — длина, величина пролета; M — изгибающий момент; R — несущая способность (допускаемая нагрузка); T — температура; V — поперечная сила; d — высота профиля обшивки; e — расчетная высота сечения панели (расстояние между осями обшивок); f — прочность, сопротивление; k — коэффициент; t — толщина; v — перепад температур на обшивках панели; w — прогиб; y — коэффициент сочетаний; s — нормальные напряжения; t — напряжения сдвига, касательные напряжения. 4.2 Подстрочные индексы G C c cr d f i k t v u 1 2 — постоянная нагрузка; — средний слой; — сжатие; — критический; — расчетный; — обшивка; — индекс; — нормативный; — растяжение; — сдвиг; — разрушающий; — наружный; — внутренний. 4.3 Обозначения В настоящем техническом кодексе приняты следующие обозначения: Af — площадь поперечного сечения обшивки; Af,с — площадь поперечного сечения сжатой обшивки; Af,t — площадь поперечного сечения растянутой обшивки; AС — площадь поперечного сечения среднего слоя; B — ширина поперечного сечения панели; BS — жесткость при изгибе; ECT+20°C — модуль упругости материала среднего слоя при растяжении при температуре +20 °С; ECT+80°C — модуль упругости материала среднего слоя при растяжении при температуре +80 °С; Ef — модуль упругости материала обшивки; FR — реакция опоры; FR,d — расчетное значение реакции опоры; Fu — разрушающая нагрузка; 3 ТКП 45-5.04-222-2010 GС L Ls М Мd Мu Rb,t,d Rb,v,d Tf1 Tf2 V Vd d e q qd qk ff,сr,d fC,v,d fС,с fС,с,d ff,t,d kc kТ tf v vd vk w w0 wt wv a j scr sf,t,d sf,с,d tС,v,d y — модуль сдвига материала среднего слоя; — пролет панели; — ширина опоры; — изгибающий момент; — расчетный изгибающий момент; — разрушающий изгибающий момент; — допускаемое расчетное усилие на крепежный винт из условия работы на растяжение; — допускаемое расчетное усилие на крепежный винт из условия работы на сдвиг; — температура наружной обшивки; — температура внутренней обшивки; — поперечная сила; — расчетная поперечная сила; — высота гофра обшивки; — расчетная высота сечения панели (расстояние между осями обшивок); — равномерно распределенная нагрузка; — расчетная равномерно распределенная нагрузка; — нормативная равномерно распределенная нагрузка; — расчетное сопротивление обшивки сжатию; — расчетное сопротивление материала среднего слоя сдвигу; — прочность материала среднего слоя при сжатии; — расчетное сопротивление материала среднего слоя сжатию; — расчетное сопротивление материала обшивки растяжению; — коэффициент, учитывающий распределение напряжений сжатия на опоре; — коэффициент, учитывающий влияние повышенной температуры на расчетное сопротивление обшивки сжатию; — толщина обшивки; — перепад температур на обшивках панели; — расчетный перепад температур на обшивках панели; — нормативный перепад температур на обшивках панели; — прогиб панели; — начальный прогиб панели; — прогиб панели в момент времени t; — прогиб панели без учета деформации сдвига; — коэффициент линейного расширения материала обшивки; — коэффициент ползучести; — критические напряжения в сжатой обшивке; — расчетные напряжения растяжения в обшивке; — расчетные напряжения сжатия в обшивке; — расчетные напряжения сдвига в среднем слое; — коэффициент сочетаний. 5 Общие требования по проектированию 5.1 Общие положения 5.1.1 Ограждения из металлических панелей с конструкционным утеплителем (наружные стены, покрытия, перегородки и др.) должны проектироваться с учетом предъявляемых к ним требований по эксплуатации в соответствии с назначением и заданной степенью надежности восприятия панелями воздействий, которые могут возникнуть во время транспортирования, монтажа и эксплуатации. 5.1.2 Ограждающие конструкции из металлических панелей с утеплителем должны обеспечивать нормируемые параметры микроклимата помещений при оптимальном энергопотреблении. Сопротивление теплопередаче наружных ограждений из металлических панелей с утеплителем в отапливаемых зданиях и сооружениях должно соответствовать требованиям ТКП 45-2.04-43 и проектной документации. 5.1.3 Стыки панелей должны обеспечивать водонепроницаемость, воздухонепроницаемость и термическую однородность ограждений. 4 ТКП 45-5.04-222-2010 5.1.4 Перечисленным выше требованиям должны отвечать: конструирование ограждений, выбор соответствующих материалов и расчетных моделей, назначение необходимых контрольных параметров при изготовлении, монтаже и эксплуатации панелей. 5.1.5 Повреждение металлических панелей при изготовлении, транспортировании, хранении и монтаже должно быть исключено (ограничено) применением специальной оснастки и техники, хранением в штабелях на выровненном основании, защитной упаковкой. Панели должны быть защищены от увлажнения на период их хранения, транспортирования и монтажа. 5.1.6 При расчетах панелей следует рассматривать все возможные условия, в которых они выполняют свои функции, и выбирать наиболее неблагоприятные расчетные ситуации, для которых проверяются условия соответствующих предельных состояний. 5.1.7 Минимальная ширина опор панелей чердачного перекрытия, однопролетных панелей и крайних опор многопролетных панелей должна быть не менее 50 мм. Минимальная ширина промежуточных опор многопролетных панелей должна быть не менее 60 мм. 5.2 Классификация предельных состояний, расчетных ситуаций, нагрузок и воздействий 5.2.1 Панели в ограждениях зданий и сооружений должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (первая группа предельных состояний) и по деформациям, не препятствующим нормальной эксплуатации (вторая группа предельных состояний), с учетом характера и длительности действия нагрузок и воздействий. 5.2.2 Нагрузки и воздействия на панели, а также расчетные ситуации следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07. Нормативная нагрузка на внутренние перегородки зданий и сооружений принимается не менее 0,3 кПа. 5.2.3 При расчете панелей учитываются постоянные и временные нагрузки и воздействия. К постоянным нагрузкам относят собственный вес панелей; к временным нагрузкам и воздействиям — снеговые, ветровые, монтажные, равномерно распределенные на перекрытия нагрузки и перепады температур на обшивках панелей. 5.2.4 Расчеты панелей должны выполняться на основе соответствующих расчетных моделей. 5.2.5 Рассматриваемые при расчете панелей сочетания нагрузок и воздействий принимают в соответствии с приложением А. 6 Материалы 6.1 Обшивки 6.1.1 Для изготовления обшивок панелей применяют сталь тонколистовую оцинкованную по ГОСТ 14918, прокат тонколистовой по ГОСТ 5582, листы из алюминиевого сплава по ГОСТ 21631, тонколистовой рулонный стальной или алюминиевый прокат с защитно-декоративным лакокрасочным покрытием по ГОСТ 30246 или тонколистовой рулонный стальной или алюминиевый прокат с полимерным покрытием по действующим ТНПА. 6.1.2 Толщина металлических листов обшивок с покрытием должна быть не менее 0,5 мм. 6.1.3 Вид и цвет защитно-декоративного покрытия обшивок панелей должны быть указаны в проектной документации. 6.2 Средний слой 6.2.1 Средний слой панелей (утеплитель) может быть минераловатным или из пенопласта. 6.2.2 В качестве минераловатного утеплителя применяют минераловатные плиты с вертикально 3 ориентированными волокнами плотностью не менее 85 кг/м и влажностью по массе не более 1 % по СТБ ЕН 13162 или минераловатные плиты по СТБ 1995 и другим действующим ТНПА. 6.2.3 В качестве утеплителя из пенопласта применяют пенополистирольные плиты плотностью 3 не менее 15 кг/м по СТБ 1437, СТБ EN 13163, СТБ EN 13164, плиты из пенополиуретана плотностью не более 55 кг/м3 по СТБ EN 13165 или заливочный пенополиуретан с кажущейся плотностью не более 55 кг/м3. 6.3 Клеи При производстве панелей применяют клеящие однокомпонентные или двухкомпонентные полиуретановые композиции по действующим ТНПА, обеспечивающие прочность сцепления минераловатных, пенополистирольных и пенополиуретановых плит с металлическими листами обшивок при равномерном отрыве и сдвиге, установленную в СТБ 1806 – СТБ 1808. 5 ТКП 45-5.04-222-2010 7 Статический расчет панелей 7.1 Статический расчет изгибаемых однопролетных и многопролетных (с равными величинами пролетов) металлических панелей с плоскими обшивками (высота профилей обшивок не превышает 2 мм) и заполнителем из пенопласта или минераловатных плит (рисунок 7.1) на действие равномерно распределенных нагрузок и перепадов температур на обшивках (таблица 7.1) выполняется по приведенным ниже формулам. При этом крепления панелей к несущим конструкциям не должны стеснять свободные деформации панелей в плоскости ограждения. Рисунок 7.1 — Поперечное сечение панели Таблица 7.1 — Расчетные схемы панелей и эпюры внутренних усилий Расчетная схема с обозначением опор, пролетов, указанием нагрузок (воздействий) и реакций опор 6 Эпюра поперечных сил Эпюра изгибающих моментов V=0 M=0 ТКП 45-5.04-222-2010 Окончание таблицы 7.1 Расчетная схема с обозначением опор, пролетов, указанием нагрузок (воздействий) и реакций опор BS = Эпюра поперечных сил Эпюра изгибающих моментов Ef 1Af 1Ef 2 Af 2e 2 3B , k = 2 s , v = Tf 2 – Tf 1 . E A E A × B L G + ( f 1 f1 f 2 f 2 ) C AC 7.1.1 Расчет усилий и прогибов в панелях при действии равномерно распределенной нагрузки 7.1.1.1 Опорные реакции: — однопролетная панель FRA = 0,5qd L; (7.1) — двухпролетная панель FRA = ö æ ö qd L æ 1 1 × ç1 – ÷÷ , FRB = qd L × çç 1 + ÷; ç 2 è 4 × (1 + k ) ø 4 × (1 + k ) ÷ø è (7.2) æ ö qd L æ 1 ö 1 × ç 1– , FRB = qd L × ç 1 + ÷÷ . ÷ ç 2 è 5 + 2k ø è 2 × ( 5 + 2k ) ø (7.3) — трехпролетная панель FRA = 7.1.1.2 Поперечные силы: — однопролетная панель VA = 0,5qd L; (7.4) — двухпролетная панель VA = ö ö qd L æ qL æ 1 1 × ç1 – ÷÷ , VB1 = d × çç 1+ ÷; ç 2 è 4 × (1+ k ) ø 2 è 4 × (1+ k ) ÷ø (7.5) — трехпролетная панель VA = qd L æ qd L æ 1 ö 1 ö × ç1 – × ç 1+ ÷ , VB1 = ÷ , VB 2 = 0,5qd L . 2 è 5 + 2k ø 2 è 5 + 2k ø (7.6) 7.1.1.3 Изгибающие моменты: — однопролетная панель M1 = 0,125qd L2 ; (7.7) — двухпролетная панель M1 = qd L2 8 2 æ ö qd L2 1 1 , M = – × ; × çç 1 – ÷÷ B 4 × 1 + k 8 1 + k ( ) è ø (7.8) — трехпролетная панель 2 q L2 æ q L2 1 ö M1 = d × ç 1 – , MB = – d . ÷ 8 è 5 + 2k ø 10 + 4k (7.9) 7 ТКП 45-5.04-222-2010 7.1.1.4 Максимальный прогиб: — однопролетная панель w= 5qk L4 × (1+ 3,2k ) ; 384BS (7.10) w= qk L4 0,26 + 2,6k + 2k 2 × ; 48BS 1+ k (7.11) w= qk L4 0,83 + 5,6k + 2k 2 × . 24BS 5 + 2k (7.12) — двухпролетная панель — трехпролетная панель 7.1.2 Расчет усилий и прогибов в панелях при перепадах температур на обшивках 7.1.2.1 Опорные реакции: — двухпролетная панель FRA = – 3BS aν d 3B aν 1 1 × × , FRB = S × d × ; 2L e 1+ k L e 1+ k (7.13) 6BS aν d 6BS aν d 1 1 , FRB = . × × × × L e 5 + 2k L e 5 + 2k (7.14) — трехпролетная панель FRA = – 7.1.2.2 Поперечные силы: — двухпролетная панель VA = VB1 = – 3BS aν d 1 ; × × 2L e 1+ k (7.15) VA = VB1 = – 6BS aν d 1 × × . L e 5 + 2k (7.16) — трехпролетная панель 7.1.2.3 Изгибающие моменты: — двухпролетная панель M1 = – 3BS aν d 3B aν 1 1 , MB = – S × d × ; × × 4 e 1+ k 2 e 1+ k (7.17) — трехпролетная панель M1 = –3BS × aν d aν 1 1 × , MB = –6BS × d × . e 5 + 2k e 5 + 2k (7.18) 7.1.2.4 Максимальный прогиб: — однопролетная панель w= L2 aν k × ; 8 e (7.19) w= L2 aν k 1,1+ 4k × × ; 32 e 1+ k (7.20) w= L2 aν k 1,06 + k × × . 4 e 5 + 2k (7.21) — двухпролетная панель — трехпролетная панель 8 ТКП 45-5.04-222-2010 7.2 В остальных случаях (неравнопролетные схемы; нагрузки, отличающиеся от равномерно распределенных; профилированные обшивки и др.) статический расчет панелей следует производить численными методами. 8 Расчет панелей по предельным состояниям первой группы 8.1 Коэффициенты надежности по нагрузке для всех учитываемых в расчетных сочетаниях воздействий принимаются в соответствии со СНиП 2.01.07. 8.2 Расчет растянутых обшивок выполняется по формуле sf,t,d = Md/(eAf,t) £ ff,t,d, (8.1) где ff,t,d принимается по СНиП 2.03.06 и СНиП II-23. 8.3 Расчет сжатых обшивок выполняется по формуле sf,c,d = Md/(eAf,c) £ ff,cr,dkT, (8.2) где kT определяется, как приведено в приложении Б. 8.4 Расчет на прочность среднего слоя при сдвиге выполняется по формуле tС,v,d = Vd/(eB) £ fС,v,d. (8.3) 8.5 Расчет на прочность среднего слоя при местном сжатии на опорах производят по формулам: — на крайних опорах FR,d £ B · (Ls + 0,5kсe) · fС,с,d; (8.4) FR,d £ B · (Ls + kсe) · fС,c,d. (8.5) — на средних опорах 8.6 Расчет на прочность среднего слоя при сдвиге в панелях покрытия необходимо производить с учетом изменения прочности материала среднего слоя при длительном действии нагрузки. Прочность среднего слоя при сдвиге с учетом длительности действия нагрузки определяется, как приведено в приложении Б. 8.7 Расчетные сопротивления ff,cr,d, fc,v,d, fc,c,d определяются в соответствии с приложением В. 9 Расчет панелей по предельным состояниям второй группы 9.1 Коэффициенты надежности по нагрузке для всех учитываемых в расчетных сочетаниях нагрузок и воздействий принимаются равными единице. 9.2 Предельные прогибы панелей в стеновых ограждениях не должны превышать 1/150 пролета. 9.3 Предельные прогибы панелей в покрытиях не должны превышать 1/150 пролета при величине пролета до 3 м и 1/200 пролета — при величине пролета 6 м. При величине пролета от 3 до 6 м предельный прогиб определяется линейной интерполяцией. 10 Крепление панелей к несущим конструкциям 10.1 Крепление панелей к несущим конструкциям должно обеспечивать их надежную фиксацию в проектном положении и восприятие усилий, возникающих при действии расчетных сочетаний нагрузок и воздействий. 10.2 Крепление панелей к несущим конструкциям выполняется с применением самосверлящих (самонарезающих) винтов с шайбами и герметизирующими прокладками. Диаметр винтов должен быть не менее 5,5 мм, а диаметр шайб — не менее 16,0 мм. 10.3 При расчете креплений панелей к несущим конструкциям в углах и по внешним контурам покрытий зданий и сооружений необходимо учитывать местное отрицательное давление ветра с аэродинамическим коэффициентом ce, равным минус 2, распределенное вдоль указанных поверхностей на ширине 1,5 м. 10.4 Допускаемое расчетное усилие на один крепежный винт из условия работы на сдвиг, Rb,v,d равно 1,0 кН. Допускаемое расчетное усилие на один крепежный винт из условия работы на растяжение Rb,t,d при диаметре шайб 16 и 19 мм равно 1,0 кН; при диаметре шайб 29 мм — 1,1 кН. 10.5 Расстояние от осей крепежных винтов до краев панелей должно быть не менее 20 мм. 9 ТКП 45-5.04-222-2010 11 Дополнительные указания по расчету многопролетных панелей 11.1 Отклонения от плоскости ограждений несущих конструкций, к которым крепятся панели, не должны превышать 5 мм. При расчете панелей по первому предельному состоянию правые части условий (8.1) – (8.5) необходимо умножить на понижающий коэффициент 0,85. 11.2 Если отклонения из плоскости ограждений несущих конструкций, к которым крепятся панели, превышают 5 мм, выполняется расчет панелей с учетом вынужденных перемещений на опорах (таблица 11.1) по приведенным ниже формулам или численными методами. Это воздействие при составлении сочетаний считается постоянным. Таблица 11.1 — Эпюры внутренних усилий в панели Расчетная схема с обозначением опор, указанием воздействий и реакций опор 10 Эпюра поперечных сил Эпюра изгибающих моментов в панели ТКП 45-5.04-222-2010 11.3 Определение внутренних усилий и реакций опор в двухпролетной панели: — от смещения опоры A: VA = VB1 = 1,5Bw A Bs (1+ 0,975Bk ) MB = 2 ×L 3 , VB 2 = VC = – 1,5Bw ABs (1+ 0,975Bk ) 2 × L2 1,5Bw A Bs (1+ 0,975Bk ) 2 × L3 , , FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = –VC ; (11.1) — от смещения опоры B: VA = VB1 = – 3Bw B Bs (1+ 0,975Bk ) MB = – 2 ×L 3 , VB 2 = VC = 3Bw B Bs (1+ 0,975Bk ) 2 × L2 3Bw B Bs (1+ 0,975Bk ) 2 × L3 , , FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = –VC ; (11.2) — от смещения опоры C: VA = VB1 = 1,5Bw C Bs (1+ 0,975Bk ) MB = 2 ×L 3 , VB 2 = VC = – 1,5BwC Bs (1+ 0,975Bk ) 2 × L2 1,5BwC Bs (1+ 0,975Bk ) 2 × L3 , , FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = –VC . (11.3) 11.4 Определение внутренних усилий и реакций опор в трехпролетной панели: — от смещения опоры A: VA = VB1 = (1,6 + 1,8Bk ) × Bw ABs 2 (1+ 1,12Bk ) × L3 VC 2 = VD = –VB 2 – VB1 = ( 2 + 1,8Bk ) × Bw A Bs 2 (1+ 1,4Bk ) × L3 , ( 2 + 1,8Bk ) × Bw A Bs – (1,6 + 1,8Bk ) × Bw ABs 2 2 (1+ 1,4Bk ) × L3 (1+ 1,12Bk ) × L3 , (1,6 + 1,8Bk ) × Bw A Bs 2 (1+ 1,12Bk ) × L2 MB = , VB 2 = VC1 = – , MC = –VD L ; FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = VC 2 – VC1 , FRD = –VD ; (11.4) — от смещения опоры B: VA = VB1 = – (3,6 + 5,76Bk ) × BwB Bs 2 (1+ 1,6Bk ) × L3 VB 2 = VC1 = –VA – VD = MB = – , VC 2 = VD = – ( 2,4 + 6,528Bk ) × BwB Bs 2 (1+ 2,8Bk ) × L3 , ( 3,6 + 5,76Bk ) × BwB Bs + ( 2,4 + 6,528Bk ) × Bw B Bs 2 2 (1+ 1,6Bk ) × L3 (1+ 2,8Bk ) × L3 ( 3,6 + 5,76Bk ) × Bw B Bs 2 (1+ 1,6Bk ) × L2 , MC = ( 2,4 + 6,528Bk ) × Bw B Bs 2 (1+ 2,8Bk ) × L2 FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = VC 2 – VC1 , FRD = –VD ; , , (11.5) 11 ТКП 45-5.04-222-2010 — от смещения опоры C: VA = VB1 = ( 2,4 + 6,528Bk ) × BwC Bs 2 (1+ 2,8Bk ) × L3 VB 2 = VC1 = –VA – VD = – MB = , VC 2 = VD = (3,6 + 5,76Bk ) × BwC Bs 2 (1+ 1,6Bk ) × L3 , ( 2,4 + 6,528Bk ) × BwC Bs ( 3,6 + 5,76Bk ) × BwC Bs – , 2 2 (1+ 2,8Bk ) × L3 (1+ 1,6Bk ) × L3 ( 2,4 + 6,528Bk ) × BwC Bs 2 (1+ 2,8Bk ) × L2 , MC = – (3,6 + 5,76Bk ) × BwC Bs 2 (1+ 1,6Bk ) × L2 , FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = VC 2 – VC1 , FRD = –VD ; (11.6) — от смещения опоры D: VB 2 = VC1 = ( 2 + 1,8Bk ) × Bw D Bs 2 (1+ 1,4Bk ) × L3 VA = VB1 = –VC1 +VC 2 = – , VC 2 = VD = – (1,6 + 1,8Bk ) × BwD Bs 2 (1+ 1,12Bk ) × L3 ( 2 + 1,8Bk ) × BwD Bs + (1,6 + 1,8Bk ) × Bw D Bs 2 2 (1+ 1,4Bk ) × L3 (1+ 1,12Bk ) × L3 MB = VA L , MC = (1,6 + 1,8Bk ) × Bw D Bs 2 (1+ 1,12Bk ) × L2 FRA = VA , FRB = VB 2 – VB1 , FRC = VC 2 – VC1 , FRD = –VD . 12 , , , (11.7) ТКП 45-5.04-222-2010 Приложение А (обязательное) Сочетания нагрузок и воздействий для расчета изгибаемых трехслойных панелей Таблица А.1 Время года; тип здания Сочетание нагрузок и воздействий 1 Теплое, отапливаемое и неотапливаемое а) Постоянная нагрузка + ветровая нагрузка (y2 = 0,9) + перепад температуры между обшивками панели, определяемый с учетом солнечной радиации (y2 = 0,9); б) постоянная нагрузка + перепад температуры между обшивками панели, определяемый с учетом солнечной радиации (y2 = 1,0); в) постоянная нагрузка + ветровая нагрузка (y2 = 1,0) 2 Холодное, отапливаемое а) Постоянная нагрузка + ветровая нагрузка (y2 = 0,9) + перепад температуры между обшивками панели (y2 = 0,9); б) постоянная нагрузка + перепад температуры между обшивками панели (y2 = 1,0); в) постоянная нагрузка + снеговая нагрузка (y2 = 1,0) + перепад температуры между обшивками панели (y2 = 1,0) при температуре наружной обшивки 0 °C (только для панелей покрытия); г) постоянная нагрузка + снеговая нагрузка (y2 = 0,9) + перепад температуры между обшивками панели (y2 = 0,9) + ветровая нагрузка (y2 = 0,9) при температуре наружной обшивки 0 °C (только для панелей покрытия) 3 Холодное, неотапливаемое а) Постоянная нагрузка + ветровая нагрузка (y2 = 1,0) — для панелей наружных стен; б) постоянная нагрузка + снеговая нагрузка (y2 = 1,0) — для панелей покрытия; в) постоянная нагрузка + снеговая нагрузка (y2 = 0,9) + ветровая нагрузка (y2 = 0,9) — для панелей покрытия 13 ТКП 45-5.04-222-2010 Приложение Б (рекомендуемое) Экспериментальное определение прочностных и упругих характеристик металлических панелей с утеплителем из минераловатных плит и пенопласта Б.1 Прочность при сжатии Прочность при сжатии материала среднего слоя определяется в соответствии с СТБ 1740. Б.2 Прочность при сдвиге и модуль сдвига Прочность при сдвиге и модуль сдвига материала среднего слоя определяются на образцах типа 2 в соответствии с СТБ 1740. При обработке результатов испытаний необходимо принять коэффициент kv = 1,0. Б.3 Критические напряжения подкрепленной средним слоем сжатой обшивки в пролете панели (вне опор) Б.3.1 Критические напряжения определяются испытанием панелей на изгиб по приведенной схеме (рисунок Б.1). Б.3.2 Пролет испытываемых панелей должен быть достаточным для разрушения конструкции при изгибе с потерей устойчивости сжатой обшивки (образованием складок или отслоением и выпучиванием обшивки). Рекомендуется назначать пролет в зависимости от высоты поперечного сечения панели (D = 60 мм — L = 4,0 м; D £ 100 мм — L = 5,0 м; D > 100 мм — L = 6,0 м). Если при испытаниях произошел сдвиг на опоре конструкции, необходимо увеличить пролет панели и повторить испытания. Б.3.3 Ширина опор панелей должна быть не менее 60 мм и достаточной для исключения при испытаниях местного разрушения среднего слоя на опорах. Б.3.4 Испытываемая панель должна иметь возможность поворота на опорах. Одна из опор должна быть шарнирно-подвижной. Б.3.5 Внешние полосовые нагрузки прикладываются по всей ширине конструкции и передаются на панель через прокладки из войлока, резины, фанеры, картона. Б.3.6 Внешняя нагрузка прикладывается к верхней обшивке панели с одинаковыми обшивками (находившейся сверху при изготовлении панели). Для панелей с различными обшивками испытания проводятся с приложением внешней нагрузки к каждой поверхности. Б.3.7 Перед испытанием производится предварительное загружение панели на 10 %-ную величину от разрушающей нагрузки с последующим разгружением конструкции. Б.3.8 Условия проведения испытаний должны соответствовать требованиям СТБ 1610. Б.3.9 Ступени приложения испытательной нагрузки не должны превышать 10 %-ной величины разрушающей нагрузки. На каждой ступени испытательная нагрузка должна возрастать равномерно по каждой полосе в точках, указанных на рисунке Б.1. При испытаниях должны измеряться вертикальные перемещения в середине пролета и на опорах панели. При испытаниях фиксируется разрушающая внешняя нагрузка на панель Fu с учетом нагрузки от собственного веса панели и веса испытательной оснастки. Рисунок Б.1 14 ТКП 45-5.04-222-2010 Б.3.10 Разрушающий изгибающий момент вычисляется по формуле Mu = FuL/8. (Б.1) Б.3.11 Критические напряжения, при которых произошла потеря устойчивости подкрепленной средним слоем сжатой обшивки, вычисляются по формуле scr = Mu/(eA1). (Б.2) Б.4 Критические напряжения подкрепленной средним слоем сжатой обшивки на средних опорах многопролетной панели Б.4.1 Критические напряжения на средних опорах, где одновременно действуют изгибающий момент и поперечная сила, определяются испытаниями панелей на изгиб по двум схемам, приведенным на рисунках Б.2 и Б.3. Схема на рисунке Б.2 моделирует условия прижима панели к средней опоре (в перевернутом положении), а на рисунке Б.3 — условия отрыва панели от средней опоры. Рисунок Б.2 Рисунок Б.3 Б.4.2 Пролет испытываемых панелей должен быть достаточным для разрушения конструкции при изгибе с потерей устойчивости сжатой обшивки по линии приложения испытательной нагрузки. Б.4.3 Ширина опор панелей должна быть не менее 60 мм и достаточной для исключения при испытаниях местного разрушения среднего слоя на опорах. Б.4.4 Ширина площадки передачи полосовой нагрузки на панель при испытаниях по схеме, приведенной на рисунке Б.2, должна быть не менее 60 мм и достаточной для исключения при испытаниях местного разрушения от сжатия (смятия) среднего слоя на этом участке. Б.4.5 Крепление панели к моделирующему среднюю опору стальному элементу при испытаниях по схеме, приведенной на рисунке Б.3, должно соответствовать применяемому на практике (количество и тип винтов и шайб). Крепежные винты должны обеспечить передачу испытательной нагрузки на панель без разрушения верхней обшивки. Б.4.6 Испытываемые панели должны иметь возможность поворота на опорах. Одна из опор должна быть шарнирно-подвижной. Б.4.7 Перед испытанием производится предварительное загружение панели на 10 %-ную величину от разрушающей нагрузки с последующим разгружением конструкции. Б.4.8 Условия проведения испытаний должны соответствовать требованиям СТБ 1610. 15 ТКП 45-5.04-222-2010 Б.4.9 Ступени приложения испытательной нагрузки не должны превышать 10 %-ной величины разрушающей нагрузки. При испытаниях должны измеряться вертикальные перемещения в середине пролета и на опорах панели. При испытаниях фиксируется разрушающая внешняя нагрузка на панель Fu с учетом нагрузки от собственного веса испытательной оснастки. Б.4.10 Разрушающий изгибающий момент вычисляется по формуле Mu = (Fu/4 + FG/8) · L, (Б.3) где FG — собственный вес панели. Б.4.11 Критические напряжения, при которых произошла потеря устойчивости подкрепленной средним слоем сжатой обшивки на опоре, вычисляются по формуле (Б.2). Б.5 Учет влияния повышенной температуры на расчетные сопротивления обшивок сжатию Б.5.1 При температуре обшивки панели выше 20 °С расчетное сопротивление обшивки сжатию должно определяться с учетом поправочного коэффициента kT. При температуре обшивки 20 °С поправочный коэффициент kT равен 1,0. Б.5.2 При температуре обшивки 80 °С kT определяют по формуле kT = (ECT+80°C/ECT+20°C)2/3, (Б.4) где ECT+20°C и ECT+80°C — модули упругости материала среднего слоя при растяжении, определяемые в соответствии с СТБ 1740 при температурах испытываемых образцов 20 °С и 80 °С соответственно. Б.5.3 Образцы, изготовленные для испытаний, выдерживаются в термической камере в течение 20 ч при температуре 83 °С. Испытания необходимо провести прежде, чем образцы охладятся до температуры 80 °С. Б.5.4 При температурах обшивок, отличающихся от 20 °С и 80 °С, коэффициент kT определяют линейной интерполяцией. Б.6 Прочность крайних опорных частей панелей при местном сжатии Б.6.1 Прочность крайних опорных частей при местном сжатии определяется испытанием панелей по схеме, приведенной на рисунке Б.4. Рисунок Б.4 Б.6.2 Размеры L1 и L2 назначаются такими, чтобы испытываемый образец разрушался от местного сжатия на правой опоре. L1 >1,5e. Б.6.3 Испытания должны проводиться при каждой применяемой на практике ширине опоры. 16 ТКП 45-5.04-222-2010 Б.6.4 Реакцию опоры в момент разрушения образца вычисляют по формуле FR1 = FuL2/(L1 + L2), (Б.5) где Fu — разрушающая нагрузка (максимальная, достигаемая при испытании, или нагрузка при 10 %-ном сжатии сечения панели на опоре). Б.6.5 Коэффициент учета распределения напряжений сжатия на опоре панели вычисляют по формуле kс = 2 · (FR1 – fC,cBLs)/fC,cBe, (Б.6) где fC,c — прочность при сжатии, определяемая в соответствии с Б.1. Б.6.6 Для панелей с утеплителем из минераловатных плит kс равен 0. Б.7 Зависимость прочности при сдвиге от длительности действия нагрузки Б.7.1 Испытания проводят не менее чем на 10 идентичных образцах для определения прочности при сдвиге 2-го типа, изготовленных в соответствии с требованиями СТБ 1740 из одной партии панелей. Б.7.2 Испытания проводятся по схеме, приведенной в СТБ 1740 (рисунок А.3). Б.7.3 Величины длительных испытательных нагрузок назначаются такими, чтобы разрушение образцов происходило за временной интервал 6 мин — 1000 ч. При испытаниях измеряется время от начала испытания до разрушения образца. Б.7.4 По результатам испытаний строится линия регрессии — зависимость между временем разрушения образцов и отношением длительной прочности при сдвиге к кратковременной прочности. 17 ТКП 45-5.04-222-2010 Приложение В (обязательное) Определение нормативных и расчетных характеристик прочности панелей Нормативные сопротивления среднего слоя панелей сжатию (сдвигу), нормативные сопротивления обшивок панелей сжатию и нормативные величины других прочностных характеристик fk определяются статистической обработкой соответствующих прочностных показателей f1, f2, f3,…, fn, полученных экспериментально при n испытаниях (таблица В.1). Прочностные показатели панелей рекомендуется определять, как приведено в приложении Б. Нормативное сопротивление определяют по формуле fk = e n n i =1 i =1 ( y – ks sy ) , (В.1) где y = å y i /n ; y i = ln(fi – f ) ; f = å fi /n; sy — среднее квадратическое отклонение y; ks — квантильный коэффициент. Таблица В.1 n 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 ks 3,15 2,68 2,46 2,34 2,25 2,19 2,14 2,10 1,99 1,93 Расчетные сопротивления среднего слоя панелей сжатию (сдвигу), расчетные сопротивления обшивок панелей сжатию и расчетные величины других прочностных характеристик определяют по формуле fd = fk/gm, (В.2) где gm — коэффициент надежности по материалу (таблица В.2). Таблица В.2 Напряженное состояние gm Потеря местной устойчивости подкрепленных средним слоем сжатых обшивок (критические напряжения) 1,25 Сдвиг по материалу среднего слоя 1,5 Местное сжатие среднего слоя на опорах 1,4 Разрушение крепежных деталей или местное разрушение панелей в местах креплений к несущим конструкциям 1,33 18
