|
|
Основная
концепции статического расчёта - найти усилитель несущих элементов(импост,створка,рама)
,который под действием ветровой или статической нагрузки (вес стеклопакета)
прогибался бы в допустимых пределах.
Характеристики
прочности элементов оконных и дверных блоков : прогибы f , моменты инерции
Ix, Iy , жёсткость E*Ix, E*Iy при изгибе являются важнейшими параметрами
, определяющими область их применения ,надёжность и долговечность при
эксплуатации (оси X и Y для различных профилей определяются по разному
, поэтому чтобы не было путаницы для конкретного типа необходимо выбрать
самостоятельно).
 |
 |
| Необходимость
учёта ветровых нагрузок , а также собственного веса остекления створчатых
элементов приводит к необходимости введения ограничений на максимальную
площадь оконных конструкций , размеры створок и их массу (см. ГОСТ
23166-99 “Блоки оконные .Общие технические условия”, ГОСТ 30674-99
“Блоки оконные из поливинилхлоридных профилей. Технические условия”,
DIN 18056, DIN 1055, раздел “Допустимая степень нагрузки в высотном
строительстве , транспортная и ветровая нагрузки”).
В
соответствии с требованиями этих стандартов предприятие-изготовитель
обязано на стадии проектирования и при производстве оконных конструкций
проводить расчёты их характеристик прочности с учетом в том числе
:
- Действующих ветровых нагрузок
- Момента сопротивления поперечного сечения бруска
элементов изделия
- Веса открывающихся элементов.
Расчёт
характеристик прочности оконных конструкций при воздействии на них
эксплуатационных нагрузок ,включая и ветровую нагрузку , необходимо
проводить в соответствии с положениями СНиП 2.01.07-85 ” Нагрузки
и воздействия “. Расчёт ПВХ профилей на действие ветровых нагрузок
и собственного веса остекления сводится к выбору их армирования
и дальнейшему подбору сечения профиля в зависимости от выбранной
арматуры.
Далее
рассмотрены наиболее распространённые подходы для проверки прочности
несущих частей светопрозрачных конструкций. На их основе в программе
реализован блок статического расчёта основных элементов- импоста,
рамы, створки .
Расчёт импоста
при воздействии ветровой нагрузки:
Импост рассматривается ,
как шарнирно- опёртая балка на двух опорах , нагруженная равномерно
распределённой нагрузкой.
Требуемый момент инерции* вычисляется по формуле:
|
 |
где W- давление ветра в соответствии с группой ветровой
нагрузки
В- ширина эпюры нагружения
L- длина профиля
E- модуль упругости
f – максимально-допустимая деформация(прогиб)
f=L/300; |
Момент инерции
должен быть определён раздельно для каждой области нагрузки. При
расчётах Iтреб. жёсткостью ПВХ профиля пренебрегают.
Расчёт рамы при воздействии
ветровой нагрузки:
Два варианта расчета рамы при воздействии ветровой нагрузки.
Рама рассматривается , как шарнирно- опёртая
балка на двух опорах , нагруженная равномерно распределённой нагрузкой.
Требуемый момент инерции* вычисляется по формуле: |
 |
W- давление ветра в соответствии с группой ветровой
нагрузки
В- ширина эпюры нагружения
L- длина профиля
E- модуль упругости
f – максимально-допустимая деформация(прогиб)
f=L/300; |
| Рама
рассматривается , как жёстко закреплённая (защемлённая) на обоих
концах балка. На неё действует трапециидальная или треугольная нагрузка.
Требуемый момент инерции* при действии трапециидальной нагрузки
вычисляется по формуле: |
 |
W- давление ветра в соответствии с группой ветровой
нагрузки
В- ширина эпюры нагружения
L- длина профиля
E- модуль упругости
k=L/B;

|
| требуемый момент инерции*
при действии треугольной нагрузки вычисляется по формуле: |
 |
Если сечение рамы по всему
периметру имеет одинаковое сечение , то при расчётах учитывается
наибольшее значение Iтреб.( трапециидальной или треугольной нагрузки).
* при расчётах Iтреб. жёсткостью ПВХ профиля пренебрегают. |
| Расчёт
створки : при воздействии ветровой
нагрузки:
Створка рассматривается , как жёстко закреплённая
(защемлённая) на обоих концах балка. На неё действует трапециидальная
или треугольная нагрузка.
Требуемый момент инерции* при действии трапециидальной нагрузки
вычисляется по формуле:
|
 |
W- давление ветра в соответствии с группой ветровой
нагрузки
В- ширина эпюры нагружения
L- длина профиля
E- модуль упругости
k=L/B;
|
| Требуемый момент инерции*
при действии треугольной нагрузки вычисляется по формуле: |
 |
Если сечение створки по всему периметру имеет одинаковое
сечение , то при расчётах учитывается наибольшее значение Iтреб.(
трапециидальной или треугольной нагрузки).
* при расчётах Iтреб. жёсткостью ПВХ профиля пренебрегают (При
кратковременных нагрузках ПВХ сопротивляется как обычное твёрдое
тело, но под действием длительной нагрузки постепенно деформируется
,”течёт”. С этой проблемой связаны и требования по хранению ПВХ
профиля п.8.5 Гост 30673-99. ).
|
| при
воздействии нагрузки от веса стеклопакета:
Нижняя часть створки рассматривается
, как шарнирно закреплённая на концах балка, на которую равномерно
действует нагрузка от веса стеклопакета ( действие от веса ПВХ верхней
и боковых частей компенсируется увеличением длины нижней части створки
на размер створки ).
|
 |
G- удельный вес стекла
H- высота стекла (с/пакета)
L- пролёт между опорами
f– прогиб, для створки с фурнитурой (максимальное значение от 2 до
3) мм
E- модуль упругости |
|
*Аналогично
рассчитывается действие нагрузки от веса стеклопакета на горбыли.
В расчётах приняты следующий константы и допущения:
По
DIN 1055 ветровые нагрузки класса А,В,С – соответственно сила давления
305,480,660 Па для зданий ниже 100м (в некоторых документах ссылки
на DIN12210 и значения для нагрузки классов A,B,C –600,960,1560
Па ).
Модуль упругости E для ПВХ и стали
соответственно 2700 и 210000 Н/мм2
Допускается использование рам и створок без армирования при определённых
условиях ( за счёт собственной жесткости ПВХ брусков). Армирование
импоста обязательно всегда .
Литература:
1. Клиндт Л., Фрезе Х. Конструкции
окон. //М.Стройиздат. 1987
2. Калабин В.А. Вспомним сопромат…/// “ Светопрозрачные конструкции
” . 2000.
3. Савченко И.Ф. Методика проектирования конструкций окон с учётом
механических нагрузок…// Научстартдом –Гипролеспром. Балабаново
. 1999.
4. Власов Т.В., Савченко И.Ф. К вопросу расчёта характеристик прочности///
“ Строительные конструкции ” . 2004.
5. Документация фирм производителей ПВХ профилей.
6. Госты,СниПы.
|
|