Панели покрытия зданий
В конструкциях покрытий и ограждений зданий применяются панели, состоящие из каркаса и тонких металлических обшивок с двух или с одной стороны. В верхней обшивке создается предварительное напряжение — растяжение, что позволяет ей воспринимать сжимающие напряжения при эксплуатационной нагрузке. Обшивка в этом случае совмещает функции ограждающей и несущей конструкции. Нижняя обшивка натягивается конструктивно до создания гладкой поверхности. Между верхней и нижней обшивками размещается утеплитель. Применяют кровельные панели с предварительнонапряженными обшивками пролетом 6—18 м. При пролетах до 6 м они имеют каркас из сплошных прокатных или гнутых элементов (рис. 5.1,а). Каркас состоит из продольных и поперечных элементов, к которым прикрепляется настил. При пролетах 6—12 м каркас выполняется решетчатым (рис. 5.1,б), а при больших пролетах панель со сплошным каркасом проектируется как верхний пояс шпренгельной или ферменной системы (рис. 5.1,в,г). Предварительно напрягать можно присоединением обшивки к изогнутым элементам каркаса с последующим их выпрямлением и соединением по нейтральной оси (рис. 5.2,I), натяжением обшивки линейным способом болтами (рис. 5.2,11) или с помощью рычага (рис. 5.2,III). Соединять элементы каркаса между собой и прикреплять к ним обшивки можно точечной сваркой, холодной клепкой или самонарезающими болтами со специальными шайбами, обеспечивающими плотность соединения. Верхние и нижние обшивки по конструктивным соображениям, как правило, принимают одинаковой толщины. Напряжения в конструкции панелей со сплошным каркасом складывается из трех компонентов (рис. 5.3): предварительного напряжения, основных напряжений от расчетной вертикальной нагрузки и напряжений от распора верхней обшивки, работающей под нагрузкой как мембрана. Прочность конструкции проверяют по формулам: - напряжения в верхней обшивке напряжения в верхней кромке каркаса - напряжения в нижней кромке каркаса - напряжение в нижней обшивке Значения геометрических парам даны на рис. 5.3. Распор верхней обшивки от нагрузки Усилие предварительного напряжения в верхней обшивке задается, исходя из полного погашения им сжимающих напряжений, возникающих в верхней обшивке от нагрузки — x1≥MF1/W. Усилие предварительного напряжения в нижней обшивке Оптимальную по расходу материала высоту каркаса можно найти из кубического уравнения Предварительный подбор сечений можно производить по формулам: Приведенный изгибающий момент в панели При выполнении каркаса из двух полущитов (рис. 5.4), соединяемых по боковым граням решеткой (L≥6 м), прочность проверяют по формулами Оптимальная высота из условия наименьшей затраты материала получается большой — (1/8—1/9)L; по конструктивным соображениям можно принимать h = (1/14—1/17)L. При вычислении распора H в формуле (5.5) следует принимать Расчетные характеристики после подбора сечений определяют по формулам: При усилении кровельной панели шпренгелем (при L более 9—12 м) с раскосной или безраскосной решеткой значительно увеличивается жесткость панели и снижается расход металла. Целесообразно панель и усиливающую шпренгельную решетку транспортировать раздельно, собирая их в единую систему перед монтажом. |