Роль профнастилов в здании

 

 

Стальные складчатые (профилированные) листы, главным образом с трапецеидальными, ячеистыми илн рифлеными гофрами, стали важным элементом формообразования пронзводстеенных зданий, а также инженерных сооружений. В современном строительстве с использованием легких стальных каркасов широко применяются профилированные настилы, которые благодаря их функциональным и конструктивным свойствам одновременно выступают в качестве ограждающих и несущих элементов. Традиционно профилированные настилы прежде всего служат ограждениями (кровля, перекрытие нли стена). В новейших конструктивных системах кроме этого их используют для увеличения общей жесткости, устойчивости зданий или включают в совместную работу с элементами стального каркаса по передаче илн распределению нагрузок.

При традиционных методах проектирования для зданий со стальным каркасом принимается, что все нагрузки передаются системой рабочих нли второстепенных стержней, работающих независимо н взаимосвязанных только требованиями устойчивости и последовательной передачи усилий (нагрузок) до уровня фундамента. Однако элементы каркаса, покрытия и перекрытий соединены панелями ограждений нли перегородок и не могут работать независимо друг от друга. Профилированные настилы, жестко закрепленные на несущем каркасе, изменяют его фнзнко-статическне свойства, в свою очередь влияющие на распределение усилий, размер деформаций и колебаний, а также на поведение ограждающих элементов.

 

Этим отчасти и объясняется тот факт, что фигурные изделия из пенопласта находят все большую популярность на рынке строительных материалов. Широкое распространение получает продажа пенопласта самых различных физико-технических свойств и марок. Пенопластовая теплоизоляция все чаще применяется для утепления фундаментов,  подземных коммуникаций и трубопроводов. Использование пенопластовых плит в полах и межэтажных перекрытиях является надежным способом их теплоизоляции.

 

О совместной работе элементов несущих и ограждающих конструкций инженеры-строители знали давно. В конструкциях, где между' элементами каркаса имелись жесткие и прочные заполнения в виде обшнвок, кирпичных стен, перекрытий, настилов и прочих элементов, в отдельных случаях учитывалась совместная пространственная работа. В этой связи можно отметить повышение несущей способности трубчатых опор, заполненных бетоном, уменьшение прогибов обетонированных стальных балок, повышение устойчивости балок путем объединения их с плитой перекрытии или покрытия, устранение связей жесткости в оранжереях, а также многолетнюю эксплуатацию кровель без продольных связей. Совместная работа элементов несущей конструкции н ограждения существует независимо от того, учитывают ее в расчете илн не учитывают, н проявляется по-разному: может произойти перераспределение нагрузок, .действующих иа отдельные конструкции, что приведет к уменьшению прогибов, повышению устойчивости; может вызвать перегрузку отдельных стержней, разрушение соединений между несущими элементами и ограждением, трещннообра-зованне материалов заполнения или обшивки. Учет этих факторов способствует повышению прочности отдельных элементов,. надежности конструкции в целом, уменьшению расхода стали в здании. Совместная работа ограждения с несущей конструкцией может быть учтена в расчете в том случае, если:

а)                      прочностные   характеристики   и   конструктивная   схема ограждения обеспечивают высокую сдвиговую жесткость;

б)                  соединения элементов ограждения с несущей конструкцией характеризуются совместностью деформаций (подобно соединениям в узлах и стыках несущей конструкции);

в)                   гарантирована неизменяемость ограждения и соединений в процессе эксплуатации.
Из существующих строительных изделий и способов их соединений только некоторые отвечают этим требованиям.
Соединения листов профилированных настилов между собой и с несущей конструкцией наиболее полно гарантируют прочность, совместность деформаций и долговечность.

Проведенные за рубежом лабораторные и натурные испытания секций павильонов свидетельствуют, что взаимодействие профилированных настилов с элементами каркаса зависит от жесткости и конструктивного решения обрамления основных панелей, прочности креплений листов к элементам несущей конструкции, образующим ребра панели.

Разумеется, степень использования совместной работы элементов несущих и ограждающих конструкций может быть разной, в зависимости от формы обрамлений и ребер панели из складчатой листовой стали, а также взаимосвязи панелей. В связи с этим при проектировании работу следует вести в двух направлениях:

а)                     решение частной задачи — повышение общей устойчивости отдельных стержней и уменьшение прогибов конструкции;

 

б)                 решение более общей   задачи — перераспределение усилий в стержнях несущей конструкции с учетом пространственной работы взаимосвязанных пластинчатых и стержневых систем, что влечет за собой изменение формы конструкции, выравнивание внутренних усилий в ее элементах н значительное снижение горизонтальных смещений здания.