Пример 2. Стеновая панель с обшивками из алюминия для промышленного здания

Задание. Запроектировать стеновую панель здания механического цеха. Каркас здания железобетонный, размеры панели 598×119 см. Место строительства - Магадан.

Выбор материалов и конструкции. Учитывая удаленность места строительства, используем наиболее легкие и транспортабельные материалы. Панель проектируем трехслойной. Обшивки принимаем из алюминиевых листов марки АМ_Г-М, средний слой из пенопласта марки ПС-Бст объемным весом γ = 0,06 т/м³. По контуру панели предусматриваем обрамление из более прочного пенопласта марки ПС-1 с целью защиты среднего слоя от механических повреждений (рис. 29).

Для склеивания обшивки и пенопласта предусматривается каучуковый клей марки 88-НП.

Задаемся толщиной обшивки δ=1,2 мм и толщиной утеплителя 2 h=80 мм. При принятых размерах проверяем панель по деформациям и по несущей способности.

Нагрузки. Ветровая нагрузка для V района при высоте здания более 10 м (СНиП П-А. 11-62): нормативная q_H ≈ 0,8×70×1,35 = 76 кГ/м²;

расчетная q = 76×1,2 = 91 кГ/м².

Влияние собственного веса панели, действующего в вертикальной плоскости, не учитываем.

Проверка прогиба. Расчет производим по схеме сплошной трехслойной плиты, свободно опертой по коротким сторонам (рис. 29). Прогиб вычисляем с учетом работы пенопласта на

сдвиг по формуле (37);

q_H = 0,0076 кГ/см²- интенсивность нормативной нагрузки на полосу панели шириной 1 см;

l = 598-8=590 см - расчетный пролет;

где E и μ-модуль упругости и коэффициент Пуассона алюминия (СНиП П-В. 5-64);

G = 100 кГ/см²- модуль сдвига пенопласта (табл. 20);

n_BP = 7 - временной деформационный коэффициент вр пенопласта (рис. 114), принятый из условия разового непрерывного действия ветровой нагрузки в Магадане в течение 10 суток (приложение 3).

Прогиб меньше допускаемого.

Рис. 29. Расчетная схема стеновой панели с алюминиевыми обшивками: а - сечение вертикальной плоскостью; б - поперечное сечение панели; 1 - алюминиевые обшивки; 2 - пенопласт ПС-Бст; 3 - обрамление из пенопласта ПС-1

Проверка несущей способности по прочности, а) По нормальным напряжениям в обшивках.

Нормальные напряжения вычисляем по формуле (34). В нее входят:

q = 0,0091 кГ/см² - интенсивность расчетной нагрузки на полосу плиты шириной 1 см;

R_и = 700 кГ/см²- расчетное сопротивление алюминия на изгиб (СНиП П-В. 5-64).

б) По напряжениям сдвига в среднем слое по нейтральной плоскости (формула 35). Поперечная сила близ опоры равна

R_ср = 1,7 кГ/см²-расчетное сопротивление пенопласта на срез (табл. 20);

k_дс = 0,45- коэффициент длительной прочности пенопласта при срезе (рис. 114), принятый по тем же соображениям, что и n_BP.

в) По напряжениям сдвига в клеевом шве в месте соединения обшивки с пенопластом

где R_Ср = 5×0,57 = 2,85 кГ/см² - расчетное сопротивление клеевого шва на срез при кратковременном действии нагрузки с учетом условий эксплуатации при температуре - 35° (табл. 23, 24);

k_дс = 0,26 - коэффициент, учитывающий снижение прочности клеевого шва за время действия ветровой нагрузки (рис. 115)

Проверка панели на сопротивление теплопередаче. Согласно СНиП П-А. 7-62 величина сопротивления панели теплопередаче должна быть не менее требуемой R₀^тр.

Выполнив необходимые вычисления, находим, что сопротивление панели теплопередаче обеспечено.

Конструкция панели показана на рис. 30.

Крепление панелей к железобетонным колоннам каркаса осуществляется с помощью металлических штырей диаметром 16 мм, вставляемых в специально предусмотренные в панелях гнезда. На штыри надеваются металлические пластинки, которые с помощью приваренных к ним болтов крепятся к опорным уголкам, закрепленным к закладным деталям в колоннах (см. пример 1).

Рис. 30. Конструкция стеновой панели с обшивками из алюминия: а - общий вид; б - вертикальный стык крепление панелей; в - горизонтальный стык; 1 - алюминиевая обшивка; 2 - пенопласт ПС-Б_ст, 3 - алюминиевые сливы; 4 - заклепки- 5 - гнезда для крепежных штырей: 6 - обрамление из пенопласта ПС-1; 7- опорный уголок 100×100×8 штырь диаметром 16 мм; 9 - пороизол; 10 - сварка; 11 - нащельнин; 12 - прокладка из пакли; 13 - болт диаметром 16 мм; 14 - металлическая пластинка 80×200×5 мм; 15 - выпуски для крепления нащельников

Стыки панелей заделываются пороизолом, а кроме того, вертикальные- алюминиевыми нащельниками, а горизонтальные сливами.

Заключение. Принятое сечение панели при толщине обшивок 1,2 мм и толщине утеплителя 80 мм удовлетворяет требованиям допускаемого прогиба, условиям обеспечения прочности и сопротивлению теплопередаче. При этом решающим условием для нее является второе предельное состояние (величина прогиба).