[ ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова»
ЗАО «Хилти Дистрибьюшн Лтд»
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
НАСТИЛЫ СТАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИРОВАННЫЕ
ДЛЯ ПОКРЫТИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Проектирование, изготовление, монтаж
СТО 0043-2005
(02494680, 17523759)
Москва
2005
СТО 0043-2005
Предисловие 1 РАЗРАБОТАН ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» и ЗАО «Хилти Дистрибьюшн Лтд»
2 ВНЕСЕН организациями-разработчиками 3 ПРИНЯТ на Научно-техническом совете Центрального научноисследовательского и проектного института строительных металлоконструкций (ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова») 25 ноября 2004 г.
4 ВВЕДЕН впервые 5 Разработка, согласование, утверждение, издание (тиражирование), изменение или пересмотр и отмена настоящего стандарта производится организациями-разработчиками © ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова, © ЗАО «Хилти Дистрибьюшн Лтд», II СТО 0043- Содержание 1 Область применения …………………………………………………. 2 Нормативные ссылки …………………………………………….…… 3 Термины и определения ……………………………………………… 4 Общие положения ………………………………………………….…. 5 Расчетные характеристики настилов ………………………………… 6 Расчет профилированного настила …………………………………... 7 Соединения настила …………………………………………………... 7.1 Соединения настила самонарезающими винтами компании Hilti ……………………………………………………………….… 7.2 Крепление настила с помощью дюбелей компании Hilti …….… 7.3 Соединения листов настила комбинированными заклепками … 8 Учет жесткости диафрагм из профилированного настила …… …… 8.1 Общие положения ………………………………………………… 8.2 Расчетные характеристики жесткости диафрагм из профилированного настила …………………………………………….……... 8.3 Основные расчетные положения ………………………………… 8.4 Конструктивные требования …………………………………..…. Приложение А (рекомендуемое) Расчетные значения предельных нагрузок на профилированный настил при поперечном изгибе ………………………………………………………... Приложение Б (рекомендуемое) Расчетные значения эталонной жесткости Со для диафрагм из профилированного настила ………………………………………………………. Приложение В (рекомендуемое) Варианты решения опорных узлов прогонов в составе диска покрытия ………………………... Приложение Г (обязательное) Формулы для определения произвольных постоянных а1; а2; b1; b2 ………………………………... Приложение Д (обязательное) Коэффициенты 1, 2 и m для расчета рам блока ……………………………………………………... Библиография ……………………………………………………………….. Лист регистрации изменений …………………………………………….… III СТО 0043- Введение Настоящий стандарт разработан в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» № 184-ФЗ и предназначен для разработчиков стандарта, организаций, разрабатывающих проектную и иную документацию на металлические конструкции зданий и сооружений с применением профилированного настила, а также организаций, производящих изготовление и монтаж таких конструкций.
Стандарт может применяться организациями, выполняющими работы в области установленной стандартом, если эти организации имеют сертификаты соответствия, выданные Органом по сертификации в системе добровольной сертификации. Организации-разработчики не несут никакой ответственности за использование данного стандарта организациями, не имеющими сертификатов соответствия.
Стальной профилированный настил представляет собой несущую конструкцию, состоящую из гофрированных листовых профилей, соединенных между собой по продольным краям и надежно закрепленных на опорах, расположенных поперек гофров.
В настоящем стандарте рассматриваются наиболее экономичные виды профилированного настила с трапециевидными гофрами, изготовленные из оцинкованной стали толщиной от 0,6 до 1,0 мм.
Необходимость разработки стандарта обоснована тем, что результаты проведенных экспериментальных исследований и зарубежный опыт применения профилированных настилов за последнее десятилетие не нашли отражения в отечественных нормативных документах и рекомендациях.
Основной целью стандарта является создание обобщающего нормативного документа, учитывающего особенности действительной работы профилированного настила в покрытиях зданий и прогрессивный опыт его применения.
Замечания и предложения по дополнениям и изменениям настоящего стандарта просим направлять по адресу: 117997, Москва, ул. Архитектора Власова, 49, ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова», факс: 960-22-77, E-mail: [email protected], телефон для справок: (095) 128-49-86.
Замечания, предложения и вопросы по креплениям профилированных настилов с помощью метизов компании Hilti направлять по адресу:
105523, Москва, МКАД 104 км, д. 8А, ЗАО «Хилти Дистрибьюшн Лтд»
Тел. (095) 792-52- Факс (095) 792-52- Е-mail: [email protected]
СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ
НАСТИЛЫ СТАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИРОВАННЫЕ
ДЛЯ ПОКРЫТИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Проектирование, изготовление, монтаж Утвержден и введен в действие Приказом ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» от 25 апреля 2005 г. №74 и приказом ЗАО «Хилти Дистрибьюшн Лтд.» от 19 апреля 2005 г. № 01-04/Gen 1 Область применения Настоящий стандарт организации (далее – СТО) устанавливает требования, необходимые при проектировании, изготовлении и монтаже стальных профилированных настилов для покрытий зданий и сооружений, и распространяется на профилированные настилы из оцинкованной стали, включенные в ГОСТ 24045-94.СТО не распространяется на профилированный настил покрытий, находящийся в особых условиях эксплуатации (в зданиях, подвергающихся интенсивным температурным воздействиям или воздействиям агрессивных сред), а также в покрытиях специальной конструкции (предварительно напряженных, пространственных, висячих).
2 Нормативные ссылки В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 380-94* Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки ГОСТ 14918-80* Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия ГОСТ 24045-94 Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства. Технические условия ГОСТ Р 52146-2003 Прокат тонколистовой холоднокатаный и горячекатаный оцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий СНиП II-23-81* Стальные конструкции, Москва, СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия, Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*) СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии СТО 0043- 3 Термины и определения В настоящем стандарте применены следующие термины:
3.1 стандарт организации; СТО: Стандарт, утвержденный и применяемый организацией для разработки проектной и иной документации на стальные профилированные настилы покрытия зданий;
3.2 стальной профилированный настил (далее настил): Гофрированные листовые профили, соединенные между собой по продольным краям и закрепленные на опорных конструкциях покрытия, расположенных поперек гофров настила 3.3 редуцированная площадь сечения профиля: Рабочая расчетная площадь сечения настила, определяемая с учетом потери местной устойчивости продольно сжатых участков профилей настила в закритической стадии его работы при поперечном изгибе;
3.4 продольное ребро жесткости: Дополнительный продольный риф на полках профиля, повышающий их рабочую ширину в закритической стадии;
3.5 уступ на стенках профиля: Продольное ребро эквивалентной жесткости, обеспечивающее устойчивость стенок гофров в надопорных зонах настила;
3.6 диафрагма из профилированного настила: Настил, выполняющий функцию горизонтальных связей покрытия в плоскости его закрепления на опорах. В диафрагмах настил должен крепиться на опорах в каждой волне, причем соединения профилей настила между собой и на опорах являются расчетными;
3.7 самонарезающий винт (болт): Метиз для крепления настила к стальным конструкциям. Этот метиз может устанавливаться в просверленное отверстие меньшего диаметра или в сплошной металл, благодаря самосверлящей конструкции винта;
3.8 дюбель: Стальной гвоздь с шайбой для крепления настила к стальным, бетонным и каменным конструкциям с помощью пристрелки специальным пистолетом;
3.9 комбинированная заклепка: Метиз для соединения профилей настила между собой внахлест, состоящий из алюминиевого корпуса и стального стержня.
4 Общие положения 4.1 Профилированный настил допускается применять без дополнительного защитного покрытия только в неагрессивной среде.
В слабоагрессивной среде настил должен иметь защитное лакокрасочное или полимерное покрытие в соответствии с ГОСТ Р 52146.
В среднеагрессивной среде профилированный настил применять не допускается.
4.2 Перечень основных профилеразмеров настила с трапециевидными гофрами по ГОСТ 24045 и ширина заготовок для их изготовления приведены в таблице 1.
4.3 Применение профилей одной марки, но разной толщины в настиле покрытия одного здания не допускается.
Таблица 1- Стандартные типы профилированных настилов Обознаm профиля НС44- П р и м е ч а н и е - Удельная металлоемкость настилов определялась как отношение их массы m к расчетной предельной нагрузке q на 1 м.2 площади настила. Нагрузка q в данном случае рассчитывалась для неразрезного двухпролетного настила с пролетами по 3 м при высоте гофров не более 75 мм или с пролетами 4 м при высоте гофров 114мм (приложение А) 4.4 Профили настила следует изготовлять из рулонной оцинкованной стали любой степени раскисления по ГОСТ 380*, групп ХП и ПК с цинковым покрытием первого класса с двух сторон по ГОСТ 14918.
СТО 0043- 4.5 Наиболее распространенные виды защитно-декоративных покрытий профилированного настила приводятся в СНиП 2.03.11.
4.6 Механические характеристики материала профилей определяются заводом-изготовителем по результатам стандартных испытаний и должны быть указаны в сертификатах на готовые профили.
При расчете настилов расчетное сопротивление стали при растяжении, сжатии и изгибе принимается не менее Ry = 250 МПа (2450 кгс/см2), расчетное сопротивление срезу Rs = 130 МПа (1330 кгс/см2).
5 Расчетные характеристики настилов 5.1 Основные характеристики поперечного сечения профилей по ГОСТ 24045 приведены в таблице 2.
Справочные значения моментов инерции и сопротивления в таблице определяли при расчетной ширине плоских участков сжатых полок профилей, равной 40t при определении моментов сопротивления и 60t – при определении моментов инерции.
Криволинейные участки, стенки гофров и растянутые полки настила включены в расчетную площадь сечения полностью.
5.2 В связи с тем, что в закритической стадии работы настила на поперечный изгиб редуцированная площадь сечения профиля является переменной величиной, зависящей от уровня максимальных напряжений в сжатых полках, более точные значения моментов инерции и сопротивления, чем в таблице 2, следует определять методом итерации с учетом расчетных значений этих напряжений (см. СТО 0047-2005 приложение А).
6 Расчет профилированного настила 6.1 Прочность и жесткость (прогиб) профилированных настилов при поперечном изгибе проверяются по методике, приведенной в п.п. 6.2 и 6.3.
Устойчивость гладких стенок гофров над средними опорами при неразрезных схемах раскладки настилов проверяется по методике, приведенной в п.6.4. Устойчивость стенок ступенчатого поперечного сечения в неразрезных настилах из профилей Н75-750-0,8(0,9), Н114-600-0,8(0,9) и Н114-750проверяется над средними опорами в соответствии с пп. 6.5 и 6.6 с учетом требований СНиП II-23-81* к стенке сжато-изогнутого элемента, укрепленной продольным ребром жесткости.
Таблица 2 – Обозначение профиля для настилов и их геометрические характеристики Размеры сечеСправочные величины на 1 м ширины настила при сжатых полках СТО 0043- 6.2 Прочность изгибаемого настила следует проверять по формуле где М - расчетное значение изгибающего момента в рассматриваемом сечении;
Wmin - минимальный расчетный момент сопротивления в рассматриваемом сечении, принимаемый по таблице 2;
Rу - расчетное сопротивление стали при изгибе;
n - коэффициент надежности по назначению.
6.3 Прогиб настила fp от нормативной нагрузки, определяемый как для балки с моментом инерции Iх по таблице 2, следует проверять по формуле где L - расчетный пролет настила.
6.4 Устойчивость стенок гофров над средними опорами неразрезного настила высотой не более 60 мм проверяется по формуле где - нормальное напряжение от изгиба, определяемое по формуле loc - местное напряжение от реакции средней опоры, определяемое о - нормальное критическое напряжение, определяемое по формуле (5);
cr - местное критическое напряжение, определяемое по формуле m = 1 - при опирании настила на прогон из двутавра, двух швеллеров или гнутосварного замкнутого профиля;
m = 0,9 - при опирании настила на прогон из одиночного швеллера;
где Во - опорная реакция на одну стенку гофра;
z - ширина расчетного участка стенки гофра, равная b+2r, но не b - ширина полки прогона или другого элемента несущих конструкций покрытия, на который опирается настил;
r - радиус сопряжения стенок гофров с полками профиля;
где ko - коэффициент, зависящий от характера напряжений в участке kо1 - коэффициент, определяемый по формуле (7);
ho = h – 2 (r+t) - расчетная высота гофра.
Таблица 3 - Коэффициенты А и ko для расчета настила А - коэффициент, зависящий от размеров сечения стенки и определяемый по таблице 3;
k - коэффициент, определяемый по таблице 4 в зависимости от Таблица П р и м е ч а н и е - В интервале между значениями, приведенными в таблице, коэффициент k определяется линейной интерполяцией.
6.5 При проверке устойчивости стенок ступенчатого поперечного сечения в гофрах неразрезного профилированного настила уступ на стенке рассматривается как продольное ребро эквивалентной жесткости (рисунок 1).
СТО 0043- а - расчетная нагрузка на гофр;
б – уступ на стенке гофра (1), рассматриваемый, как ребро жесткости (2);
в – расчетные участки стенки.
Рисунок 1 – Расчетная схема ступенчатой стенки гофра при проверке 6.6 Продольное ребро жесткости в виде уступа делит стенку гофра на два расчетных отсека, высоты которых ho1 и ho2 равны расстояниям от выкружек уступа соответственно до нижней и верхней полок настила (рисунок 1в).
Устойчивость каждого из отсеков стенки в надопорных зонах настила считается обеспеченной, если выполняются условия:
где ho - наибольшая по условиям устойчивости ширина сжатоизогнутой пластины, зависящая от значения коэффициента, определяемого по формулам:
здесь:
с = - наибольшее сжимающее напряжение в отсеке 1, принимаемое 1= с - напряжение, соответствующее с у противоположной расчетной у - расстояние от опорной полки гофра до горизонтальной оси уступа на стенке, принимаемое по ГОСТ 24045-94;
Wx1 и Wx2 - моменты сопротивления сечения настила, принимаемые по таблице 2;
t - наибольшее растягивающее напряжение в надопорном сечении настила, принимаемое со знаком “минус”.
При 0,5 значение ho определяется по формуле При 1,0 значение ho определяется по формуле где - коэффициент, учитывающий местное смятие и определяемый - коэффициент, зависящий от характера напряжений в надопорном сечении стенки и определяемый по формуле здесь о = 1 - среднее касательное напряжение в отсеке 1, определяемое по о = 2 - среднее касательное напряжение в отсеке 2, определяемое по СТО 0043- В интервале 0,5 < < 1,0 значение ho определяется линейной интерполяцией между значениями ho при = 0,5 и = 1,0.
Если hо1 > ho или ho2 > ho, устойчивость стенок гофров считается необеспеченной и расчетную нагрузку на настил следует уменьшить.
7 Соединения настила 7.1 Соединения настила самонарезающими винтами 7.1.1 Для соединения тонких профилированных листов между собой используют самосверлящие самонарезающие винты марок S-MD 01Z, S-MD 03Z и S-MD 51Z (рисунок 2).
а) - для соединения двух листов;
б) - для соединения трех листов;
Рисунок 2 – Самосверлящие винты S-MD 51Z c полиэтиленовой шайбой для соединения двух или трех листов толщиной от 0,6 до 0,8 мм Эти винты применяют для соединения двух или трех листов общей толщиной не более 2,75 мм при длине винта 19 мм.
7.1.2 Для крепления профилированных листов к стальным несущим элементам покрытия (фермам, балкам, прогонам) используют самонарезающие самосверлящие винты марок S-MD 05-Z, S-MD 21-Z, S-MD 53-Z, S-MD 55-Z, S-MD 51-LZ.
7.1.3 Самонарезающие самосверлящие винты диаметром от 4,8 до 6,3 мм изготовляют из высокопрочной углеродистой стали с цинковым покрытием и применяют для крепления настила к основному металлу толщиной от 1,25 до 12,0 мм с временным сопротивлением не менее 370 МПа. Крепление настила выполняется непосредственно к опорной конструкции или через слой утеплителя при длине винта от 38 до 55 мм (рисунок 3).
Рисунок 3 – Удлиненные винты S-MD 51LZ для крепления настила 7.1.4 Самосверлящие винты класса S-MDS диаметром от 4,8 до 5,5 мм и длиной не более 100 мм изготовляют из нержавеющей стали и применяют для крепления настила в агрессивной среде.
7.1.5 Самонарезающие винты S-MP 52Z и S-MP 53Z диаметром 6,3 мм с цинковым покрытием используют для крепления профилированных листов к металлическим конструкциям, в которых перед установкой винта необходимо просверлить отверстие меньшего диаметра (таблица 5). Длина этих винтов не превышает 100 мм (рисунок 4).
Таблица 5 - Требуемые диаметры отверстий под винты S-MPZ Толщина основного металла, Требуемый диа- метр от- верстия под винт, СТО 0043- Рисунок 4 – Самонарезающие винты S- MP 52Z без сверла 7.1.6 Самонарезающие винты могут поставляться с уплотняющими шайбами диаметром 16мм из полимерного материала или без них. Для кровельного профилированного настила винты должны использоваться с шайбами.
Наконечник самосверлящего винта выполнен в форме сверла, длина которого зависит от толщины базового металла. Винты с коротким сверлом используют для соединения листов общей толщиной от 0,75 до 3,0 мм, со сверлом средней длины – для толщин не более 6,0 мм, с длинным сверлом – для толщин от 5,0 до 12,0 мм. После установки винта сверло должно выступать из базового материала не менее чем на 2,0 мм.
Винты устанавливаются с помощью электрических шуруповертов Hilti ST 1800 или ST 2500, снабженных ограничителем заворачивания винта до требуемой глубины (для винтов с уплотнительными шайбами) или регулятором крутящего момента (для винтов без шайб).
7.1.7 Опорные соединения профилированного настила на самонарезающих винтах должны рассчитываться на срез и растяжение (рисунок 5).
Рисунок 5 – Предельные состояния винтового соединения 7.1.8 Расчетное срезающее усилие Nb, которое может быть воспринято одним винтом, определяется по формуле где t - толщина более тонкого из соединяемых профилей в мм;
- расчетное сопротивление стали настила в кН/мм2.
7.1.9 Расчетное сопротивление Vb, одновинтового соединения настила при растяжении (выдергивании) принимается как соответствующее меньшее из значений, приведенных в таблицах 6 и 7.
В таблице 6 даны предельные растягивающие усилия Vb1 на один винт при отрыве настила от опоры.
Таблица 6 - Предельные растягивающие усилия на один винт Диаметр Предельное растягивающее усилие Vb1 (кН) при толщине самореза, П р и м е ч а н и е - Значения Vb1 в таблице определены с учетом коэффициента запаса 3,0.
В таблице 7 даны предельные растягивающие усилия Vb2 на один винт при его выдергивании из основного металла опоры.
СТО 0043- Таблица 7- Предельные растягивающие усилия на один винт Диа- Предельное растягивающее усилие Vb2 (кН) при толщине П р и м е ч а н и е – значения Vb2 в таблице определены с учетом коэффициента запаса 2,0.
7.1.10 Количество винтов в опорном соединении настила при действии срезающего усилия N определяется по формуле:
7.1.11 Количество винтов в опорном соединении настила при действии растягивающего ( выдергивающего) усилия V определяется по формуле:
где Vb – меньшее из значений Vb1 и Vb2 по таблицам 6 и 7.
7.1.12 Винты в соединении настила, работающие одновременно на срез и растяжение, следует рассчитывать на срез и растяжение отдельно.
7. 2 Крепление настила с помощью дюбелей компании Hilti 7.2.1 Для крепления профилированного настила к металлическим конструкциям используют дюбели двух марок X-ENP-19 и ENP2K-20 (рисунок 6).
Дюбели X-ENP-19 (ENP2K-20) диаметром 4,5 мм являются универсальными и могут быть использованы для крепления стальных листов толщиной от 0,6 до 4,0 мм к стальной конструкции толщиной от 3 до 8 мм (для дюбелей ENP2K-20) или от 6 мм и более (для дюбелей X-ENP-19).
Дюбели ENP2K диаметром 3,7мм применяются для крепления профилированного настила к стальной конструкции толщиной от 3 до 8 мм (рисунок 7).
7.2.2 Высокопрочные дюбели - гвозди должны изготовляться из стали, твердость которой в 2-3 раза больше, чем у основного металла, в который они устанавливаются. Временное сопротивление стали дюбелей при растяжении (предела прочности) должно быть около 2000МПа при твердости по Роквеллу не менее 55. Такие дюбели применяются для крепления пакета из стальных листов общей толщиной не более 4мм и к несущей конструкции из стали с пределом прочности от 340 до 630 Н/мм2 (рисунок 8).
Рисунок 8 – Правильное положение дюбеля в соединении 7.2.3 Область применения дюбелей ограничивается толщиной и прочностью основного металла. Зависимость максимальной толщины основного металла от его прочности для дюбелей ENР2 приводится на рисунке 9а, для дюбелей ENP2K – на рисунке 9б.
СТО 0043- Рисунок 9 – Зависимость предельной толщины базового материала от его прочности 7.2.4 Дюбельное соединение профилированного настила работает на срез и растяжение по одной из четырех схем (рисунок 10).
Рисунок 10 – Типовые схемы дюбельных соединений профилированного настила Несущая способность дюбельного соединения зависит от толщины прикрепляемого настила и схемы, по которой оно работает (таблица 8).
Глубина установки дюбеля в основном металле рекомендуется от 22 до 27мм.
7.2.5 Требуемое количество дюбелей в соединении настила определяется по формулам на растяжение где V и N - срезающее и отрывающее усилие на соединение;
VR1 и NR1 - несущая способность однодюбельного соединения на срез m = 1,25 - коэффициент условия работы;
1=1,1 - коэффициент, учитывающий многократное воздействие Таблица 8 - Предельные усилия на дюбельные соединения 7.2.6 Дюбели должны иметь цинковое покрытие от 5 до 15 км, обеспечивающее их защиту от коррозии в течение 25 лет в слабоагрессивной среде.
7.2.7 Кроме одной или двух металлических шайб, в комплект с дюбелями, применяемыми для крепления кровельных профилированных настилов включены защитный колпачок из нержавеющей стали и неопреновая шайба (рисунок 11).
СТО 0043- Рисунок 11 – Дюбельное соединение кровельного настила Уклон кровли из профилированного настила, закрепленного дюбелями с неопреновыми шайбами, должен быть не менее 6о.
7.2.8 Дюбели забиваются в базовый материал при помощи порохового монтажного пистолета Hilti DX 76 MX (с магазином для дюбелей в ленте по 10 шт.) или DX 76 F15 (для установки одиночных дюбелей).
Монтажный пистолет обладает пятью степенями защиты от непроизвольного выстрела:
- ствол пистолета во время выстрела должен быть расположен перпендикулярно к поверхности соединяемых элементов;
- выстрел может быть произведен только в том случае, если усилие, прижимающее пистолет к соединяемым элементам, превышает 5 кгс;
- выстрел не произойдет без предварительного нажатия на спусковой крючок пистолета до упора;
- для выполнения выстрела необходимо последовательно произвести все выше приведенные действия;
- выстрел не произойдет при падении пистолета.
Для исключения сквозного прострела базового материала в монтажном пистолете используется поршневой принцип действия.
7.2.9 Для установки дюбеля ширина нижней полки настила с трапециевидными гофрами должна быть не менее 38 мм. Расстояние от дюбеля до ближайшей стенки гофра должно быть не менее 20 мм.
Расстояние от края базовой конструкции до ближайшего дюбеля должно быть не менее 10 мм.
Шаг дюбелей вдоль гофров настила должна быть не менее 45 мм, поперек гофров - не менее 20 мм.
Расстояние от дюбеля до края настила - не менее 20мм.
7. 3 Соединения листов настила комбинированными заклепками 7.3.1 Комбинированные заклепки «BRALO» состоят из алюминиевого или стального корпуса и стального стержня из калиброванной стали диаметром 2,5-2,8 мм (рисунок 12).
1 – заклепка; 2 – стальной стержень; 3 – соединяемые листы;
Рисунок 12 – Заклепочное соединение двух листов Корпус заклепки из алюминиевого сплава диаметром от 2,4 до 6,4 мм и длиной до 50 мм имеет бортик диаметром от 5 до 13 мм.
Стальной корпус заклепки диаметром от 3,2 до 4,8 мм и длиной до 12 мм имеет бортик от 6 до 9,5 мм.
7.3.2 Максимальная толщина пакета из соединяемых листов зависит от диаметра и длины корпуса заклепки.
Несущая способность одной стандартной заклепки в соединении профилированных листов внахлест приводится в таблице 13.
7.3.3 Шаг заклепок в соединениях принимается не более 500 мм, кроме профилированных настилов, выполняющих функцию диафрагм жесткости в покрытиях зданий и сооружений.
СТО 0043- Таблица 13 - Предельные усилия для однозаклепочного соединения корпуса d1, 7.3.3 Шаг заклепок в соединениях принимается не более 500 мм, кроме профилированных настилов, выполняющих функцию диафрагм жесткости в покрытиях зданий и сооружений.
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 10о 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 где L и В – 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 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) СТО 0043- 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 где Со - сдвиговая жесткость прямоугольной и панели-эталона из профилированных листов рассматриваемого настила (приложение bо и о - соответственно ширина и длина эталонных панелей, на которые разбивается рассматриваемый участок диафрагм;
и b - расчетные размеры рассматриваемого участка настила, параллельные сторонам панели-эталона о и bо соответственно;
Ко - коэффициент, учитывающий тип опорных креплений настила;
о - коэффициент, учитывающий характер сдвигающей силы: при ветровых нагрузках о = 1,0; при крановых и сейсмических о - коэффициент, учитывающий конструкцию покрытия и принимаемый по таблице 14.
Таблица 14 - Значения коэффициентов о Конструкция Схема работы Условия закрепления Беспрогонная С прогонами 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 где Nx и Ny - расчетные срезающие усилия на один крепежный элемент, направленные соответственно параллельно и перпендикулярно горизонтальной нагрузке;
- расчетное растягивающее (отрывающее) усилие на один крепежный элемент или сварную точку при ветровом отсосе;
[N1] и [1] - допускаемые усилия на один крепежный элемент соответственно при срезе и растяжении (отрыве).
Значения [N1] и [1] 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 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.
СТО 0043- 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 Расчетная продольная сила, действующая на соединения листов настила между собой в поперечных диафрагмах, имеет вид где е – шаг крепежных элементов.
Максимальное дополнительное усилие в верхних поясах ферм или ригелей на продольных краях этих диафрагм от нагрузки qr равно а – при определении усилий в соединениях настила;
б – при работе изгибной 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 где fij - перемещение ригеля любой поперечной рамы i при нагружении рамы j эквивалентной силой Q, приложенной на уровне ее b1 и b2 - произвольные постоянные, определяемые по приложению Г К - параметр единичной жесткости поперечных рам, равный горизонтальной силе на уровне ригеля, вызывающей его единичное перемещение в плоскости рамы (см. рисунок 14б);
С - сдвиговая жесткость участка продольной диафрагмы между смежными поперечными рамами, определяемая по указаниям jиi - порядковые номера нагруженной и рассматриваемой рамы при нумерации от одного торца здания (отсека) к другому, начиная с i = 0.
СТО 0043- 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 где 1 и 2 – коэффициенты, определяемые по таблице Д1 в приложении Д.
Расчетные срезающие усилия в соединениях настила продольной диафрагмы принимаются в зависимости от значения максимальной сдвигающей силы В зданиях (отсеках) при действии сил Q на каждую поперечную раму смещение ригеля любой из них можно вычислить по формуле где 1 и 2 – произвольные постоянные, определяемые по приложению Г.
В этом случае перемещение ригеля поперечной рамы в середине длины здания (отсека) является наибольшим и имеет вид где m – 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 16б).
Условная площадь сечения этих стержней определяется из условия равенства сдвиговых жесткостей каждой связевой панели и соответствующего ей участка настила где Си - обозначения те же, что в формуле (21);
d = 2 + b 2 - длина рассматриваемого участка настила по диагонали;
При односторонней нагрузке крестовая решетка из фиктивных связей может быть заменена раскосной, у которой условная площадь растянутого раскоса равна F = 2 Fyc (см. рисунок 16б).
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 где Np - усилия в элементах решетки эквивалентной связевой фермы 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 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 а снижается пропорционально соотношению площадей этого отверстия и рассматриваемого участка настила.
Расчетные значения предельных нагрузок на профилированный настил при поперечном изгибе НС35-1000-0, С44-1000-0, Окончание таблицы А Обозначение Н75-750-0, Н75-750-0, Н114-750-0, Н114-750-0, Н114-750-1, Н114-600-0, Н114-600-0, Н114-600-1, П р и м е ч а н и е - В соответствии с ГОСТ 24045-94 профилированные листы должны изготавливать: для листов Н и НС - длиной от 3 до 12м., кратной 250мм.; для листов НС и С – длиной от 2,4 до 12м., кратной 300мм. По согласованию изготовителя и потребителя возможно изготовление листов более 12м.
СТО 0043- Расчетные значения эталонной жесткости Со для диафрагм из профилированного настила Таблица Б Варианты решения опорных узлов прогонов Примечания 1 Болты принимать диаметром не менее d = 20мм.
2 Высота сварных швов не менее h = 4мм.
СТО 0043- Формулы для определения произвольных постоянных Коэффициенты 1, 2 и m для расчета рам блока Таблица Д Таблица Д СТО 0043- 1 Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ.
2 Рекомендации по учету жесткости диафрагм из стального профилированного настила в покрытиях одноэтажных производственных зданий при горизонтальных нагрузках, ЦНИИПСК им. Мельникова, Москва, 1980.
3 Eurocode 3. Design of Steel Structures. Part 1.3 Supplementary rules for cold formed thin gauge member and sheets. ENV, 1996.
4 СТО 0047-2005 (02494680, 17523759). Перекрытия сталежелезобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу.
Стандарт организации, Москва, 2005.
«