ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ОБШИВКАМИ И ЗАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ ПЕНОПЛАСТА

МОСКВА-1976

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В.А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ОБШИВКАМИ И ЗАПОЛНИТЕЛЕМ ИЗ ПЕНОПЛАСТА

Утверждены директором ЦНИИСК им. Кучеренко 16 августа 1976 года

МОСКВА-1976

5.2. Прочность заполнителя при сдвиге проверяется по формуле

⁶ ^сдВ >    ⁽³⁴^

где R ^    -    расчетное    сопротивление    материала

3 заполнителя сдвигу.

5*3. Прочность (устойчивость) профилированных обшивок проверяется по формулам:

для растянутых полок профиля —

£- * W- г

F 3

для сжатых полок профиля

(38)

ю

* А- г

г л

где Л - расчетное сопротивление материала обшивки; <о_к - критическое напряжение местной устойчивости, определяемое по п.5.4,

5.4. Критическое напряжение местной устойчивости плоских полок профиля обшивки, подкрепленной пенопластом, определяется по формуле

= t Ё ( -I")^2, ,    (37)

где vj> _ коэффициент, принимаемый по графику рис*3

в зависимости от параметров

При этом для стальной обшивки значение следует принимать не более Л ; для алюминиевой обшивки при Сб^0,7К следует вводить поправочный коэффициент, учитывающий отклонение диаграммы 'напряжение-деформация'" материала обшивки от закона Гука (в соответствии с указаниями главы СНиП 'Алюминиевые конструкции. Нормы проектирования').

П

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Температурно-климатические воздействия, учитываемые при расчете трехслойных панелей

1.    При расчете трехслойных панелей наружных ограждений (стен, покрытий) используются следуют и е нормативные (расчетные/ величины, характеризующие температурно-климатические воздействия на огражде -

^НИе: I

ъ - температура внутреннего воздуха, град.С, в теплое (    )    и в холодное ( t^^x ) вре -

мя года;

t - температура наружного воздуха, град.С, в теплое ( Ь^т ) и в холодное (    )    время года;

\ - превышение температуры наружной поверхности ограждения над температурой наружного воздуха в теплое время года, град.С.

2.    Нормативные и расчетные значения температуры внутреннего воздуха    и    t^ex    для    помещений

производственных зданий следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Характеристика помещений Т емпература, град.С > £.т х R*r xV - ъ- 6х lx Без избыточных тепло выделений +20 +18 С избыточными тепло - выделениями +20 +24

3, Нормативные и расчетные значения температуры наружного воздуха    (    t^T)    и    t_H    (t,^x)

следует определять по указаниям главы СНиП *На — грузки и воздействия. Нормы проектирования^-".

- коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности ограждения, поднимаемый равным: для наружных стен - ккал/м ч*град* С, для покрытий -7,5 ккал/м* ч.град С.

12

Нормативное и расчетное значение температу-определяется по формуле

Т * Т ~ 0 5 А — 4- -Р

оС_н

А- - средняя амплитуда суточных колебаний — температуры наружного воздуха в июле, град.С, принимаемая по главе СНиП 'Строительная климатология и геофизи -ка';

дЗ - разность максимального и среднесуточного количества солнечной радиации(прямой и рассеянной)» падающей на поверхность ограждения» ккал/м²час» принимаемая но табл» 2;

сЛ_н - коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью огражде -ни я, принимаемый по табл* 3;

Р-коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности ограждения;

П0имечанне* Допускается принимать А равным 14 С для районов с умеренным влажным климатом и равным 18 С - для районов с сухим климатом»

Таблица 2

— Положение поверхностей ограждения Л И ~ 72 ккал/м «ч Вертикальные (стены) 430 Горизонтальные (покрытия)^ на географической широте 40 625 То же, 45° 580 30° 530 55° 480

13

Таблица 3

Материал поверхности Цвет покрытия ? Сталь, алюминий с пле Белый, светлосерый 0,3 ночным, лакокрасочным Темно-серый 0,3 или анодным покрытием Зеленый, красный, коричневый 0,7 Сталь оцинкованная без покрытия - 0,7 Алюминий без покрытия - 0,5

5, Значения перепада температуры по сечению панели ^_н^т (Т?'^т) и ЧУ* ('fr*) определяются по формулам табл* 4; при этом для вычисления нормативных (расчетных) значений используются соответст -венно нормативные (расчетные) значения температур, определяемые по п. 2.4.

Таблица 4

Типы зданий Перепад те гра >мператур ТУ , Ц..С для теплого времени годе чУ Т для холодного времени года Vх Неот апливаемые Отапливаемые 1>-т - - Тг Л11г-1г-тг (но не менее т = - тг ) V' - 0

8. Сочетания временных нагрузок и температур -ных климатических воздействий для расчета изгибав — мых трехслойных панелей типа 'сэндвич' следует принимать по табл. 5.

Время года, типы зданий	Сочетание временных нагрузок и температурных климатических воздействий
1. Теплое	а.    Ветровая нагрузка по СНиП; перепад температуры *\Ут при температуре Tg. определяемой без учета солнечной радиации. б.    Ветровая нагрузка (J, * 0; перепад температуры при температуре Т2* определяемой с учетом солнечной радиации.
2, Холодное, от апливаемые	а.    Ветровая нагрузка по СНиП; перепад температур с коэффициентом сочетания 0,7. б.    Ветровая нагрузка по СНиП с коэффициентом сочетания 0,4; перепад температур ^х. в.    Снеговая и ветровая нагрузки по СНиП с коэффициентами сочетания 0,8; перепад ^темиера -тур ТУх при «О С (только для панелей покрытий).__
3. Холодное, не-от апл ив ае мы е	а. Ветровая нагрузка по СНиП, перепад температур I?'* * 0 (для панелей наружных стен)
	б. Снеговая и ветровая нагрузки по СНиП с коэффициентами сочетания 0,9, перепад темпера -тур * 0 (для панелей покрытий) _

15

ПРИЛОЖЕНИЕ

Пример расчета трехслойной панели

Пусть необходимо проверить прочность и жесткость трехслойной стеновой панели, предназначенн ой для отапливаемого производственного здания, высотой до 20 мвозводимого в Московской области. Панель -двух пролетная, длина панели L * 720 см, пролет (расстояние между ригелями стенового каркаса) 8 *360 см. Толщина панели (по наружному габариту) - 7 см. Об — шнвки панели выполнены из профилированного алюми -ния, сплав АмГ-2П; заполнитель - из пенопласта,вспененного в полости панели*

1, Геометрические параметры сечения панели и расчетные характеристики материалов обшивок и заполз нителя, расчетная высота сечения С * 6,304, толщина листов обшивок 8 * 1 мм, ширина полок профиля обшивок: внутренней 8^ “2 см, наружной - 5 см; расстояния от геометрической оси обшивки до полок профиля: внутренней 36^ * 0,652 см, наружной ЗЦ, * 0,348 см.

Толщина слоя заполнителя, подкрепляющего полки профиля обшивок, внутреннюю -    ^    •    4,98    м,    наруж    -

ную -    -    6,98 см.

Площадь сечения обшивки F » 0,1066 см^см. Момент инерции профиля обшивки 3 “0,01579 см /см , модуль упругости материала обшивок Е*7^,1(г кг/см , расчетное сопротивление R 1500 кг/см , К9эффипи -ент линейного расширения оL ^ш23*10“^ град" ве СНиП П-24-74, Алюминиевые конструкции, проектирования");

расчетные модули упругости материала заполни -Е * 150 кг/см*;

расчетные модули сдвига: (г * 40 кг/см²;

кр    ₂

расчетное сопротивление сдвигу: R^-0,25 кг/см .

2. Характеристики жесткости конструкции (подформулам п.2*3) цилиндрическая жесткость обшивки 3)    *

7,1.10^*0,01579 -11.218.10³ кгсм-0,0112.10⁶ кгсм;

16

5. Нормативные и расчетные значения температур (по СНиП П-24-74) с округлением до делых градусов:

tT,	- 20+6*+26°С;	t"	« +26+3- + 29°C;
	- —10—20—-30°С;	t*	- -30-6 --36°С;

Т -0,3.10,4+    .    _5    +    4з . 48°С .

2    о

Нормативные и расчетные значения температурного перепада (по формулам табл* 4)

ПРИ % о * 19 кг/м •O'" -+20-( 26+46) *->12°С; 1ГТ -+20-( 29+6) 1 --15°С; при <£„ - 0 ‘d'J -+20-( 26+48) - -34° С; -+20-(29+48) - -57°С; м - +18—(-30°) ' - *48°С; - +18-(-38°) ■ ■ +54°С.

6.    Для расчета панели принимаем сочетания нет— ровой нагрузки и температурного перепада по табл. 5; соответствующие значения нагрузки и температурного перепада приведены в табл. 1.

7.    Определяем усилия и прогибы панели от вет -ровой нагрузки (по формулам раздела 3)

Опорные реакции -

*А    ³⁶⁰    ~^И1’Н    *

R - ^.042+<),0Н6 ₃₆₀ 0    - 4400 ;

0,0833+0,0118    ^г    '

18

сочетаний но таблице 5	Нормативные значения	Расчетные значения
1,А	<^н «18 кг/м* (напор) (J,H “15 кг/м2(отсос) “ — 12°С	2 (j, ** 23 кг/м (напор) 2 (^ “ 18 кг/м (отсос) *Т- -1В°С
1,6	Я» " 0 ТУнт “ -54° С	(J, “0 “-57° С
2,а	% “is Kr/Mf (напор/ Он “15 кг/м2 (отсос/ '0'? -+48°С 0 7 = " “+346С	- 23 кг/вс2 (напор) о * 18 кг/м (отсос) fy* « +54°С.0,7« -+38°С
26	____ _ 2 О ш1У.и,4*0 КГ/М 7 (напор) С^н * 15*0,4в6 кг/м^ (отсос) ^ “ +48°С	. * - . 2 “23*и,^®У кг/м (напор) ж18.0,4«7кгА^ (отсос) » +54° С

18

УДК 691-419.5.04(083.96)

Рекомендации разработаны в лаборатории конструкций с применением пластмасс Ц НИ ИСК им* Кучеренко (исполнители - инж* С.Б.Ермо — лов и кавд* техн, наук О.Б.Тюзнева, при участии инж* Л.В.Брагиной).

Табл. 7 ил. 3.

ЦНИИ строительных конструкций им* В.А.Ку-черенко, 1976

поперечные силы -

Q_a= ^Ra ^{= 141>1} ^ ^;

Q_B * -0,3 Е_в “ -220 fy.

Изгибающие моменты в панели -

^Mi -⁰'¹²⁵ CSffne ⁾² -^3e°² 1 ' ⁰'"-¹⁰⁴ 1 '•

^м ‘ - о,о83зУо,оие ^зе°²1 - -‘•'^,2Л°⁴ <1 *

продольные силы в обшивках (по формулам п. 2.5)

X    -Г 1,42-ю⁴ ^ -2,25-ю³ Q.

^ъ    ~ ⁺    6,304    ^+    Г

Изгибающие моменты в обшивках -

«„ * -⁰-³² ВД²а?з04‘°- •    -    -    МО    IJ, .

Прогибы -

г о о (0-1005+0.0116) (0.0085+0.0116)    36Q⁴

■V “°>⁵    *    6

^J    0,0833 + 0,0116    1,512- 10

132

8. Определяем усилия и прогибы панелей от температурного перепада (по формулам раздела 4)

К .    —OlL23- . I*?*?»*⁰ -23г!Q.    --0,0203 "O';

А " 0,0833+0,0118    6,304.360

-2Ид “+0,0406 ЯУ ;

Q _д =    Rд - -0,0203 & ;

м

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на расчет по прочности и жесткости изгибаемых однопролетных и многопролетных (с равными пролетами) трех-слойных панелей ''сэндвич'' с обшивками из профилиро -ванных металлических листов и заполнителем из пенопласта (панелей типа ПТ по ГОСТ 21562-76) при следующих ограничениях:

а - минимальная толщина панели - не менее 40 мм и не менее 1/2 максимальной толщины (по наружному габариту);

б - высота профиля листов обшивки - не менее 5 мм;

в - крепления к несущим конструкциям допускают свободные деформации панели в ее плоскости.

1.2.    Рекомендации выпущены во изменение 'Рекомендаций по проектированию и расчету конструкций с применением пластмасс' (М., 1969) в части расчета трехслойных панелей без ребер (типа 4) с профилиро — ванными металлическими обшивками, а также в части назначения температурных климатических воздействий для расчета трехслойных панелей.

1.3.    Изгибаемые трехслойные панели рассчитываются на равномерно распределенные нагрузки и на температурные климатические воздействия. Нормативные (расчетные) нагрузки йа панели следует принимать по главе СНиП 'Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования'. Нормативные (расчетные) величины температурных климатических воздействий, а также сочета -ни я временных нагрузок и температурных воздействий следует принимать по приложению 1.

1.4.    Расчетные сопротивления и физические характеристики материалов обшивок (стали, алюминия) следует принимать по главам СНиП 'Стальные конструкции. Нормы проектирования и 'Алюминиевые конструкции. Нормы проектирования'. Расчетные сопротивления и физические характеристики материалов заполнителя (пе-нопластов) следует принимать по соответствующим нормативным документам либо на основании экс пери мен-

тальных данных по согласованию с ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР.

1.5. Пример расчета трехслойной панели дан в приложении 2.

2* ОБОЗН АЧЕНИ Я

4    .     Рис.    1 -0^—-■

2.1. Геометрические характеристики конструкции (рис* 1):

Схема трехслойной панели: а - продольный разрез;

б — элемент поперечного сечения

?    -    расчетный    пролет панели, см;

YL — число пролетов панели;

И. • £    —    расчетная    длина    панели    (расстояние между

крайними опорами), см;

8

*>

г

к

F

3

С - расчетная высота сечения панели (расстояние между геометрическими осями обшивок), см;

-    толщина листа обшивки, см;

-    ширина полки профиля обшивки, см;

-    расстояние от геометрической оси обшивки до оси полки профиля, см;

-    толщина слоя заполнителя, подкрепляющего полку профиля обшивки, см;

-    площадь сечецря профиля обшивки на единицу ширины, см /см;

-    момент инерции профиля обшивки на единицу ширины, см /см.

Примечание. Площадь сечения и момент инерции профиля обшивки, а также положение ее геометрической оси определяются без учета отгибов (отбортовок) у продольных кромок панели.

4

2.2. Расчетною характеристики материалов:

— 2

Е - модуль упругости материала обшивок, кг/см ;

- коэффициент линейного расширения материала _ обшивок, 1/град;

R - расчетное сопротивление материала обшивок, кг/см^;    ^

Е — модуль упругости материала заполнителя, кг/см; Gr - модуль сдвига материала заполнителя, кг/см2;

■R - расчетное сопротивление материала заполнителя, кг /см ,

2.3. Характеристики жесткости конструкции:

D=E’3 - цилиндрическая жесткость обшивки, кг*см; D - цилиндрическая жесткость панели, кг.см;

при одинаковых по толщине и профилю обшивках —

при различных обшивках -

^jj ^а - коэффициент сдвиговой подат-^ ^ (J с    ливости    панели.

2*4. Нагрузки и воздействия:

, 2

о - равномерно распределенная нагрузка, кг/см или кг/м¹ \ 1СГ4;

ТУ - перепад температур по толщине панели, град,С (определяется по указаниям прило -жения 1).

Примечание. Нормативные значения нагрузки и перепада температур обозначены нижним индексом ^ЙГн^лг ф ); расчетные значения записаны без индекса.

2,5. Усилия и деформации (рис. 2):

R - опорная реакция (на единицу ширины панели), кг/см;

Q - поперечная сила (на единицу ширины панели), кг / см;

М - изгибающий момент в панели (на единицу ширины), кг см/см;

5

a)

S)

6)

нагрузки

JLmsm Дшишининнш пшшзшшпшпш

Я______В___С Й в с в

П I ? “ / й о в <Г j в л & « а

^ ^    ^    ^    /Р,1    I&    ^

*Е=-=а*

/%. /%

/У/

/£ /У_г_ /У,

/%1 л-1

Усилия от температурного перепада

ф£~т

,Я_Я

^tB R~0 Q-0

M-0

в fl\^R"/^tM R ^R°\c я\ /"* L

r-\t f    ^<r\T“f

4 4!

,___йкг	ZHJ
	Qm

5    £__Ji)

ЯА.

]>*    [3^

<5/СИЖ

i&aJ

:a

jo.

рис

. 2. Усилия в трехслойной изгибаемой панели:

_ однопролетной, б _ двухнролетной, в - трех -пролетной

M - изгибающий момент в обшивке (на единицу ширины), кгсм/см;

_ + Ж _ продольная сила в обшивке (на единицу ^ ширины), кг/см;

^ —прогиб панели, см*

Примечание* В расчетных формулах записаны усилия и прогибы только для левой половины длины панели (по рис* 2) ввиду симметрии статической схемы панели и распределения нагрузок (температур) по ее длине.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ И ПРОГИБОВ ОТ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ НАГРУЗКИ (см. рис.2)

3.1, Опорные реакции определяются по формулам: для однопролетной панели —

Ед » 0,5    ;    (1)

для двухпролетной панели —

R

А

_ 0.0625 + К ’ 0,0833 + К

ч^г>

R

в

0.1042 + К _Q I. 0,0833 + к * ’

(2)

(3)

для трехпролетной панели -0.0739 + (С

0.5

0,0925 + 1C

R,

0.1018 + К 0,0925 t 1C

(4)

(5)

3,2* Поперечные силы (максимальные) определяются по формулам:

для однопролетной панели —

Qa ^ш °>⁵ ^ i

для двухпролетной панели -

(6)

а - оS-Q.P62S + К/ at.

^А ^0,0 0/1833 + Н Н ’

(7)

7

- 0,1042 + к. p . ’ 0,0833 + К. У >

(8)

для трехлролетной панели -

В1

Q

-o,s

0.1111 + к. 0,0825 + К,

(9)

(10)

о_вг = о,5 с^е.    (и)

3.3. Изгибающие моменты в панели (максималь -ные) определяются по формулам:

для однопролетной панели -

м4 - 0,125 (^Е2, ;		(12)
для двухпролетной панели -
м. . 0-128 (о,от* «■ ,2 1 * 0,0833 + 1C		(13)
М - _ -М104- ^ . В 0,0833 +IC Г ’		(14)
для трехпролетной панели —
М - 0 125 ( Q»fi.73iL + 1 *125 0,0825 + ю	) Q.& : Г	(15)
м 0.0083 В ~ 0,0825 + К		(16)

3,4* Изгибающие моменты в обшивках (максимальные) определяются по формулам:

для однопролетной панели —

M_d *» (0,125 + ^ ) 35“ CJ, б^2-;    (17)

для двухпролетной и трехпролетной панели -

■ -0,32 Q.Q *    ,    (18)

где R - опорная реакция, определяемая по формуле (3.3 ) или (3.5),

3.5_# Максимальный прогиб панели определяется по формулам:

для однолролетной панели -    ^

f - 0,125 (0,1042 + К ) -3— J

для двухпролетной панели —

(0.1005+ К. ) (0.0085+ К. ) Н'Н 0,0833 + К,

е*¹

(19)

(20)

(21)

f “ ^0,5    0,0833    + К,    D

для трехпролетной панели -    ^

1,1    (0.0980+    *,)    (0.0054+ К )

J ^1,125    0,0925    + It    D

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ И ПРОГИБОВ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР (см.рис.2)

4.1. Опорные реакции определяются по формулам: для двухпролетной панели -0.125 Р d

R

В 0,0833+ К. С I

V -	0,111	Л)оС
	0,0925+ К-	С 1
V-	0.111	Do1
	0,0925+ Ю	zl

0,0833+It С I 0.250    BJL

* ; (22) (23) ПИ — (24) 1У. (25)

4.2. Поперечные силы определяются по формулам: для двухпролетной панели —

v

с Е

0,0833+ It

для трехпролетной панели -

0.111 Т>Л пУ

(26)

0,0925+ К С I

(27)

9