Рекомендации по учету жесткости диафрагм из стального профилированного настила в покрытиях

Госстрой СССР

ГЛАВПРОМСТРОЙ ПРОЕКТ

СОЮЗМЕТАЛЛОСТРОЙНИИПРОЕКТ

Ордена Трудового Красного Знамени
Центральный научно-исследовательский и проектный институт
строительных металлоконструкций

ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО УЧЕТУ ЖЕСТКОСТИ ДИАФРАГМ ИЗ СТАЛЬНОГО ПРОФИЛИРОВАННОГО
НАСТИЛА В ПОКРЫТИЯХ ОДНОЭТАЖНЫХПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
 ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ

МОСКВА - 1980

УТВЕРЖДАЮ:

Директор института

_____________ Н.П. Мельников

21 11. 1980 г.

Настоящие Рекомендации содержат требования к стальному профилированному настилу, который способен частично или полностью заменить горизонтальные связи в покрытиях одноэтажных производственных зданий, методику расчётной оценки его сдвиговой жёсткости и её учёта в пространственной работе лёгких металлических конструкций этих зданий при горизонтальных нагрузках, включая сейсмические.

Основным требованием к такому настилу является расчётная проверка прочности соединений профилированных листов между собой и с несущими конструкциями при сдвигающих нагрузках в плоскости его закрепления на опорах. Это требование относится только к тем участкам покрытия, на которых настил должен выполнять функцию исключённых горизонтальных связей, а на остальной части покрытия прочность соединений настила на срез проверять не требуется.

Первая редакция Рекомендаций разработана в отделе стандартизации и исследования профилей ЦНИИпроектстальконструкции под руководством к.т.н. Айрумяна Э.Л. при участии к.т.н. Беляева В.Ф., инженеров Парчевского Н.М., Григорьевой И.А., Усачёвой Т.М. Были использованы результаты исследований, проведённых в ЦНИИПСК, Казахском Промстройниипроекте и ВНИПИпромстальконструкции.

Рекомендации предназначены для проектировщиков и инженерно-технических работников строительно-монтажных организаций.

Отзывы и предложения направлять по адресу: 117393, г. Москва, Новые Черемушки, квартал 28, корпус 2,

СОДЕРЖАНИЕ

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Предлагаемые рекомендации распространяются на проектирование лёгких металлических конструкций одноэтажных производственных зданий с покрытием, включающим стальной профилированный настил. При проектировании этих зданий учитывается, что профилированный настил кроме основных функций ограждающей конструкции выполняет функцию горизонтальных связей на отдельных участках покрытия, называемых диафрагмами жёсткости.

Примечание. Данные рекомендации не распространяются на здания с уклоном кровли более 10°.

1.2. Проектирование конструкций каркаса и покрытия осуществляется в соответствии с главами СНиП II-В.3-72 "Стальные конструкции. Нормы проектирования", СНиП II-А.12-69 "Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования", требованиями "Руководства по применению гофрированных профилей (стального оцинкованного профилированного настила) в утеплённых покрытиях производственных зданий" и "Руководства по проектированию одноэтажных и многоэтажных производственных зданий со стальным каркасом в сейсмических районах" с учётом публикуемых Рекомендаций.

1.3. Диафрагмы жёсткости должны воспринимать приходящуюся на них часть расчётных горизонтальных нагрузок, действующих на здание в продольном и поперечном направлениях и заменять (частично или полностью) горизонтальные связи покрытия.

В связи с этим в пределах диафрагмы должны соблюдаться следующие требования:

а) расчёт соединения профилированных листов настила между собой и с несущими элементами покрытия с учётом срезающих усилий, определяемых в соответствии с указаниями пп. 4.2 - 4.5;

б) узлы опирания прогонов, к которым крепится профилированный настил, должны обладать повышенной жёсткостью на кручение и проектироваться с учётом указаний по п. 5.3;

в) расчёт несущих элементов покрытия (прогонов, ригелей, верхних поясов ферм) с учётом дополнительных продольных усилий, вызванных в результате совместной работы этих элементов и профилированного настила при горизонтальных нагрузках.

Эти требования не распространяются на конструкции покрытия, расположенные за пределами диафрагм жёсткости.

1.4. Поперечные диафрагмы жёсткости располагаются в крайних шагах стропильных ферм или поперечных рам здания (отсека) длиной не более 72 м. При длине здания (отсека) более 72 м между крайними диафрагмами равномерно располагаются промежуточные диафрагмы аналогичной конструкции через каждые 36-60 м.

Продольные диафрагмы жёсткости в зданиях с числом пролётов не более трёх располагаются вдоль крайних рядов колонн, в зданиях с числом пролётов более трёх, также и вдоль средних рядов колонн с таким расчётом, чтобы расстояние между смежными диафрагмами не превышало двух пролётов.

1.5. Вертикальные связи в зданиях (отсеках) с диафрагмами жёсткости проектируются так же, как в зданиях с горизонтальными связевыми фермами.

Поперечные и продольные связевые фермы по верхним поясам стропильных ферм или ригелей поперечных рам, а также по фонарям в зданиях (отсеках) с диафрагмами жёсткости не предусматриваются.

Поперечные и продольные связевые фермы по нижним поясам стропильных ферм в зданиях (отсеках) с диафрагмами жёсткости устанавливаются в следующих случаях:

а) при опирании фахверковых стоек стен в уровне нижних поясов стропильных ферм;

б) в зданиях (отсеках) с подвесными кранами;

в) при крановых горизонтальных нагрузках, превышающих допустимое значение (см. п. 1.9).

1.6. Размеры поперечных диафрагм жёсткости в плане рекомендуется принимать с учётом условия

,          (1)

где L и В - пролёт и ширина диафрагмы соответственно.

Пролёт поперечных диафрагм равен пролёту стропильных ферм или поперечных рам, ширина этих диафрагм принимается кратной шагу стропильных ферм или поперечных рам (рис. 1).

Продольные диафрагмы, ширина которых принимается кратной пролёту настила, но не менее 6 м, следует выполнять на всю длину здания (отсека). Настил покрытия фонарей выполняется с учётом требований к продольным диафрагмам жёсткости.

1.7. Применение диафрагм жёсткости из профилированного настила можно предусматривать в тех случаях, когда технически и экономически целесообразно выполнять следующие условия:

а) повышать жёсткость здания (отсека) при горизонтальных нагрузках, объединяя несущие конструкции каркаса в единую пространственную систему;

б) уменьшать количество элементов горизонтальных связей в составе шатра здания;

в) обеспечивать устойчивость конструкций в процессе их монтажа без применения дополнительных связей;

г) повышать надёжность эксплуатации зданий в особых условиях.

1.8. Примерами зданий, в которых применяют диафрагмы жёсткости из профилированного настила, являются:

а) здания с типовыми конструкциями покрытия, в том числе предусматривающими конвейерную сборку и блочный монтаж;

б) здания с каркасом из поперечных рам типа "Плауэн";

в) здания с вертикальными поперечными диафрагмами в виде стенового заполнения или связей, расположенными не более, чем через 72 м;

г) здания с покрытием из пространственных решётчатых плит (структур).

1.9. Диафрагмы жёсткости из профилированного настила можно предусматривать для восприятия следующих горизонтальных нагрузок:

а) сил торможения кранов лёгкого и среднего режимов работы, если значения этих сил составляют не более 50 % от полной расчётной нагрузки в том же направлении;

б) ветровых нагрузок для I - V районов;

в) сейсмических нагрузок при расчётной сейсмичности 7-9 баллов;

г) монтажных нагрузок, в том числе при крупноблочном монтаже;

д) любой местной нагрузки, вызывающей взаимный сдвиг несущих элементов в плоскости закрепления настила.

При расчёте диафрагм принимается, что эти нагрузки действуют на конструкции покрытия статически и независимо друг от друга.

1.10. Горизонтальные нагрузки, действующие в плоскости закрепления настила в продольном или поперечном направлении здания (отсека), распределяются между параллельными диафрагмами жёсткости равномерно.

1.11. В зданиях (отсеках) со свободными торцами совместная работа поперечных рам, связанных продольными диафрагмами, учитывается при сосредоточенной или неравномерной горизонтальной нагрузке в поперечном направлении.

При равномерно распределённой горизонтальной нагрузке в поперечном направлении совместная работа поперечных рам, связанных продольными диафрагмами, учитывается только в зданиях (отсеках), отвечающих требованиям п. 1.8в. В утеплённых покрытиях взаимный сдвиг соседних несущих элементов, к которым крепится профилированный настил, не должен превышать 10 мм в пределах диафрагмы жёсткости.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАСТИЛА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ В ДИАФРАГМАХ

2.1. В диафрагмах жёсткости допускается применять настил из стальных гофрированных профилей, выпускаемых по ТУ 67-199-78, ТУ 36-1929-76 и ТУ 34-13-5914-79.

2.2. Применение гофрированных профилей разной высоты или толщины в составе одной диафрагмы не допускается.

2.3. В диафрагмах крепление профилированного настила к несущим конструкциям покрытия рекомендуется выполнять самонарезающими болтами по ОСТ 34-13-016-77 или ТУ 269-79. Между собой профили соединяются вдоль гофров комбинированными заклёпками по ОСТ 34-017-73 или ТУ 67-74-75.

2.4. В диафрагмах покрытия зданий в несейсмических районах допускается пристрелка профилированного настила дюбелями типа ДГПШ 4,5×30Ц×р (по ТУ 14-4-794-77) к несущим элементам из стали класса С38/23 толщиной не менее 5 и не более 12 мм.

2.5. Применение сварки для крепления настила на опорах и укрупнения настилов в карты разрешается в соответствии с "Инструкцией по сварке стального оцинкованного профилированного настила для облегченной кровли" .

Сварные соединения настила в диафрагмах рекомендуется применять только при заводском изготовлении панелей покрытия и конвейерной сборке монтажных блоков, осуществляя при этом повышенный контроль качества соединений.

3. РАСЧЁТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖЁСТКОСТИ ДИАФРАГМ ИЗ ПРОФИЛИРОВАННОГО НАСТИЛА

3.1. Жёсткость диафрагмы из профилированного настила характеризуется величиной сдвигающей силы, вызывающей единичное смещение рассматриваемого прямоугольного участка настила по линии её действия. Эта жёсткость называется сдвиговой, обозначается С и имеет размерность кгс/мм или тс/см (рис. 2а).

3.2. Расчётная сдвиговая жёсткость профилированного настила определяется при следующих допущениях:

а) значение С изменяется прямо пропорционально расчётной длине рассматриваемого участка настила, параллельной направлению сдвигающей силы, и обратно пропорционально его ширине;

б) сдвиговая жёсткость настила не зависит от направления действия сдвигающей силы (вдоль или поперёк гофров);

в) настил, прогоны и их соединения работают упруго при одновременном и раздельном действии сдвигающих сил в плоскости диафрагм и вертикальных нагрузок на покрытие;

г) поперечная нагрузка на настил не влияет на его сдвиговую жёсткость.

3.3. Сдвиговую жёсткость участка настила рекомендуется рассчитывать по формуле

            (2)

где С₀ - сдвиговая жёсткость прямоугольной панели-эталона из профилированных листов рассматриваемого настила (см. п. 3.4);

в₀ и а₀ - соответственно ширина и длина эталонных панелей, на которые разбивается рассматриваемый участок диафрагмы;

а и в - расчётные размеры рассматриваемого участка настила, параллельные сторонам панели-эталона а₀ и в₀ соответственно и определяемые с учётом п. 5.5;

K₀ - коэффициент, учитывающий тип опорных креплений настила: для самонарезающих болтов и дюбелей – K₀ = 1; для сварных электрозаклёпок - K₀ = 1,2;

α₀ - коэффициент, учитывающий характер сдвигающей силы: при ветровых нагрузках α₀ = 1,0; при крановых и сейсмических нагрузках α₀ = 0,8;

β₀ - коэффициент, учитывающий конструкцию покрытия и принимаемый по табл. 1.

Таблица

3.4. Значения сдвиговой жёсткости С₀ для панелей-эталонов рекомендуется определять экспериментальным путём по "Методике экспериментального исследования сдвиговой жёсткости дисков из профилированных металлических листов и их соединений&...