Требования к механическим свойствам легких конструкций
|
Конструктивные требования, предъявляемые к традиционным конструкциям, применимы также и к легким конструкциям, но с учетом некоторых особенностей последних. Легкие конструкции обычно тонки и легко подвержены разрушению. Их стойкость против растрескивания или выгиба, вызванных ударом или давлением, следует при необходимости проверять путем проведения испытаний, предусмотренных соответствующими нормами. Поскольку воздействие на конструкцию может быть оказано как с наружной, так и с внутренней стороны, ее следует испытать с обеих сторон. Ударное воздействие может быть нескольких типов: - твердым телом — камнем, льдом и т.п.; - мягким телом малой площади — кулаком или пальцем; - мягким телом большой площади — телом человека или животного. Повреждения наружных поверхностей стен первого этажа высотных зданий с наружными стенами из легких панелей можно избежать, применив в первом этаже стены тяжелой конструкции. Во Франции были проведены глубокие исследования усилий, воздействующих на легкие конструкции, и разработана система соответствующих испытаний. Венгерские нормы в этих вопросах основаны на результатах французских исследований. Скандинавские, английские и американские требования и системы испытаний несколько отличаются от французских. В соответствии с французскими требованиями, легкие наружные стены первого этажа должны быть подвергнуты испытанию на воздействие внешней ударной нагрузки энергией 1000 Дж от мягкого тела, в уровне второго этажа конструкция испытывается на нагрузку 60 Дж и на более высоких этажах — на нагрузку 10 Дж. По датским техническим условиям, любая неостекленная часть внутренней или наружной поверхности стен должна воспринимать без повреждения ударные воздействия 120 Дж в трех испытаниях. Каркас стены должен без повреждения выдержать три ударных воздействия по 240 Дж, а характерные части несущего каркаса всего здания — три ударных воздействия по 360 Дж. Кроме того, стены также отдельно испытываются на истирание и царапание. Испытанию на ударное воздействие 10 Дж от твердого тела (стального шара) подвергаются элементы наружных стен до второго этажа включительно. Для более высоких этажей это воздействие должно составлять 3,75 Дж. Если поврежденную наружную обшивку легко можно отремонтировать или заменить, значения этих величин могут быть уменьшены на 20 %. Внутренние поверхности легких наружных стен для оценки их стойкости к удару подвергаются ударному воздействию 1000 Дж от мягкого тела. Эта величина может быть уменьшена до 750 Дж, если установлен ударопрочный барьер, рассчитанный на 1000 Дж. Испытание предусматривает также повторные удары. Мягкое тело (наполненный песком шар диаметром 200 мм, массой 5 кг) падает с высоты 1,2 м на внутреннюю поверхность элемента наружной стены, создавая ударную нагрузку 60 Дж, удар повторяют от 3 до 10 раз. Установлены максимально допустимые повреждения элементов в результате описанных испытаний. Указанные выше нагрузки должны быть выдержаны не только элементами стен, но также стыками и соединениями. Особое внимание следует уделить надежности крепления легких элементов, включая крепление легких конструкций крыши, воспринимающее подъемную ветровую нагрузку. По датским техническим условиям, наружные стены не должны получать повреждений при ветровой нагрузке 1100Н/м2. Некоторые из применяемых в легком строительстве материалов претерпевают значительные изменения размеров и формы под воздействием температурных и влажностных изменений. В результате могут возникнуть чрезмерные напряжения, в особенности в случае применения легких конструкций, выполненных из различных материалов, и, как следствие, - расстройство стыков, расслоение и общее коробление конструкций. Такая опасность должна быть учтена на этапе проектирования. Во Франции влияние температурных и влажностных изменений проверяется экспериментальным путем на моделях. Знание зависимости между работой модели и натурной конструкции позволяет результаты этих экспериментов применить в конкретном проектировании. Прочность легких фасадных панелей на механические воздействия должна быть такова, чтобы они обладали соответствующей стойкостью к повреждениям острыми предметами (ножами, ножницами). Датские технические нормы предусматривают испытания твердости поверхностей обеих сторон стеновых панелей. Стальной шарик диаметром 19 мм, прижатый к поверхности силой 250 Н, не должен оставлять постоянный след глубиной более 0,5 мм. Поверхность не должна также получать повреждений при ударном воздействии 5 Дж. В соответствии с французскими нормами, легкие стеновые панели должны обладать способностью воспринимать вертикальное усилие 1000 Н, приложенное в любой точке на внутренней поверхности. По требованиям датских технических норм, стены должны выдерживать нагрузку 2000 Н/м2 (например, книжная полка), приложенную на расстоянии 150 мм от поверхности. При этом не должно возникать никаких трещин или изломов, а горизонтальная деформация не должна превышать 10 мм. Болты на внутренней поверхности стены должны воспринимать горизонтальное растягивающее усилие 600 H и (или) вертикальное усилие 1500 Н. Сила 200 Н, приложенная к внутренней поверхности стеновой панели, не должна вызывать продавливание поверхности более чем на 5 мм. Размеры несущих конструкций и соединений стеновых панелей должны быть определены с учетом ожидаемых усилий. В соответствии с норвежскими нормами, соединения стеновых панелей следует проектировать на восприятие ветровой нагрузки на 25 % большей, чем та, на которую рассчитаны несущие конструкции. При конструировании этих связей необходимо учитывать возможность возникновения усилий от прислонившихся к внутренней поверхности стен людей, вызывающих распределенную нагрузку 400 Н/М2 на высоте 1 м над уровнем пола, а в помещениях с большим скоплением людей (ресторанах, залах заседаний и т.п.) — 800 Н/м2. Связи выше указанного уровня должны быть запроектированы на усилия, направленные изнутри наружу, величиной 600 Н/м2. Легкие вертикальные ограждения (стены и т.п.) в соответствии с их функциями в конструктивной системе здания подразделяются на самонесущие, придающие жесткостей несущие. Усилия от самонесущих ограждений передаются на несущие конструкции, но в обратном направлении никакой передачи усилий не происходит. Ограждения, выполняющие функции элементов жесткости, обеспечивают жесткость несущей конструкции, и усилия между ними и несущей конструкцией могут передаваться в обоих направлениях. Несущие ограждения являются частью основной несущей конструкции. Проектирование тонколистовых металлических конструкций и панелей типа сэндвич в Венгрии производится в соответствии с нормами, утвержденными Министерством строительства и развития городов. По этим нормам при проектировании тонких наружных ограждающих конструкций следует принимать температурные воздействия на наружную поверхность в диапазоне от -25 до +75 °С и перепад температуры на внутренней и наружной поверхностях не менее 25 °С. Английские нормы проектирования перегородок устанавливают, что расчетная нагрузка на любую сторону перегородки не должна вызывать прогиба, превышающего 1/125 свободной длины или 20 мм. Все перегородки должны выдерживать ударные воздействия 3x120 Дж от мягкого тела или один удар 240 Дж. Условия восприятия ударных воздействий от твердого тела также регламентированы. Обе стороны перегородки должны воспринимать без существенных вмятин удар твердым телом силой 2,5 Дж. В помещениях с большим скоплением людей (школах и т.п.) ударное воздействие при испытаниях следует принимать не менее 6,3 Дж. Удар твердым телом 10 Дж не должен представлять опасности для находящихся в помещении. Перегородки с дверями не должны повреждаться от захлопывания последних. Изготовитель имеет право установить, какой груз и каким образом может быть подвешен на перегородке. При отсутствии такого указания перегородки должны удовлетворять минимальным требованиям удерживания в них гвоздей и подвешивания нагрузки. Как правило, внутренние стены должны быть пригодны для крепления или подвешивания обычных предметов, таких, как картины, полки, санитарно-техническое оборудование и т.п. Однако нельзя считать, что технические требования к легким конструкциям и методы их испытаний уже полностью изучены и разработаны. |
