Расчеты неподвижных профилей рам пластиковых окон со стальным усилением
Grani 9 марта 2015Расчеты неподвижных частей рамы (наружной рамы, стоек и ригелей) выполняются иначе, чем расчеты створок. Створки лишь частично поддаются расчетам, тогда как для неподвижных частей рам можноприменять упрощенную схему расчетов. Как правило, части рам, соединенные с корпусом здания, не требуют статических расчетов, т.к. их размеры обусловлены особенностями конструкции.
Как правило, для стандартных конструкций оконных профилей при учете предельных значений прогиба не достигаются допустимые значения напряжений при изгибе, поэтому расчетом данных напряжений можно пренебречь. Расчет напряжений необходим для фасадных элементов высотой с этаж, при высоких нагрузках и в случае использования другой статической системы, чем свободно лежащие однопролетные балки.
Для подтверждения того, что при ветровой нагрузке не превышаются допустимые значения прогиба, можно рассчитать номинальную прочность профиля при изгибе E * I в кН * см² или номинальный момент инерции Ix в см4 с помощью таблиц.
В таблицах приводятся данные расчета нагрузок для свободно лежащей балки с двумя опорами и трапециевидной нагрузкой в сочетании со стандартными условиями хранения и упрощенными параметрами переноса нагрузки с плоских поверхностей через биссектрису.
Для остальных частей рамного профиля необходимо проконтролировать следующее:
- напряжения материалов не должны превышать допустимых значений
- предельные значения изгиба должны быть соблюдены (L/200 или 15 мм)
- Нагрузка для свободно лежащей балки с двумя опорами
- Трапециевидная нагрузка
- Перенос нагрузки с плоских поверхностей через биссектрису
Сталь ESt = 210,0 кН/мм²
Твердый ПВХ EPVC = 2,4 кН/мм²
Здесь становится очевидно, какое значение имеет использование стали проверенного качества при расчете статических параметров окон, т.к. стали низкого качества приводят к снижению значений вследствие неравномерной толщины стенок.
В стенах с окнами с большой шириной пролета стальные усилителис ограниченной геометрией профилей не обеспечивают требуемую жесткость. В этом случае для обеспечения жесткости необходимо установить дополнительные усилители вне оконных профилей или изменить распределение конструкции (уменьшить ширину пролета или ширину нагрузки) с помощью соединений и деформационных стыков. Для этого предлагаются различные дополнительные профили.
Необходимо принимать во внимание, что статические требования могут ограничивать возможности для создания многокамерной конструкции с теплоизоляцией.
Прочность при изгибе E * l для данного случая нагрузки зависит только от величины нагрузки и высоты пролета, тогда как момент инерции рассчитывается на основе модулей упругости материалов рамы. При расчете профилей рам из ПВХ со стальным усилением учитывается модуль упругости стали.
Предельные значения прогиба
Предельный фронтальный прогиб отдельных деталей окна между опорными точками или точками крепления под действием внешних нагрузок не должен превышать:
макс. прогиб f = L/200 или 15 мм
Прогиб опорных профилей f = 1/200 от длины стекла, макс. 15 мм.
или
макс. прогиб f = 8 мм (согласно указаниям производителя стекла)
Макс. прогиб стекла 8 мм.
Определение размеров для простого расчета прогиба профилей стоек и ригелей
Для расчета требуемой жесткости при изгибе или момента инерции lxerf с помощью таблиц 1- 3 (для ограничения прогиба: I/300 или макс. 8 мм или согласно DIN EN 13830: L/200 или макс. 15 мм) необходимо выполнить следующие действия:
- Определение высоты пролета L в см
- Определение ширины нагрузки a и b в см
- Определение момента инерции Ia для ширины нагрузки a
- Определение момента инерции Ib для ширины нагрузки b
- Сложение найденных в п.3 и п.4 моментов инерции
- Умножение суммы моментов инерции на коэффициент ветровой нагрузки f1
- Умножение моментов инерции, полученных в п.6, на поправочный коэффициент f2 для кромок стекла
Параметры нагрузки:
В зданиях высотой до 25 м можно использовать упрощенное значение скоростного давления согласно таблице 2 в стандарте DIN 1055−4, которое является постоянным по всей высоте здания.
Упрощенные значения скоростного давления для зданий высотой до 25 м напр., Ветр.зона 1, внутри материка: w = 0,50 кН/м²
Ветр.зона 2, внутри материка: w = 0,80 кН/м² (поправочный коэффициент f1 = 1,6)
Для высоких зданий (> 25 м), необходимо рассчитать скоростное давление ветра точным способом. При расчете учитываются коэффициенты аэродинамического сопротивления (коэффициенты внешнего давления), форма фундамента и высота здания, категории местности.
В случае отдельно стоящих зданий на открытой местности в зоне отрицательного давления ветра могут наблюдаться повышенные значения отрицательного давления ветра. Для промежуточных значений допускается линейная интерполяция. Для зданий с h/d > 5 расчет общей ветровой нагрузки выполняется на основе силовых коэффициентов (DIN 1055-4).
Расчет прогиба вдоль соединения кромок стекла выполняется индивидуально и согласовывается с производителем стеклопакетов.
Пример: расчет момента инерции стойки (упрощенный способ)
Высота здания: 15 м
Расположение: стандартный участок
Ветровая нагрузка: ветровая зона 2, внутри материка, 0,8 кН/м^2
Материал: ПВХ со стальным усилением
Прогиб ПВХ-профилей со стальным усилением
В соответствии с современным уровнем развития техники основной целью статических расчетов является подтверждение соблюдения норм по прогибу. Таблицы расчетных параметров для профилей рам позволяют упростить процедуру расчета профилей стоек и ригелей. С помощью таблиц можно определить моменты инерции для профилей стоек и ригелей. Принимаемые статические условия, необходимые для поиска по таблице, должны соответствовать техническому заданию проекта.
В заказной документации Schüco для каждого ПВХ-профиля указаны соответствующие усилители и их статические параметры. Фактические значения Ix или Iy и Wx или Wy для выбранных поперечных сечений профилей должны быть всегда больше или равны расчетным моментам инерции.
