Расчет триплекса на зенитном фонаре

Рис 1 - триплекс 6.6.2

Расчет триплекса на зенитном фонаре на ветровую и снеговую нагрузку

 

Расположение зенитного фонаря - Москва

Высота стекла 1575 мм., ширина стекла 1050мм.

 

СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», приложение Г, пункт б с двухскатным покрытием, рисунок Г1, вариант 3, µ=1,4 на коньке. Для расчета берем конек зенитного фонаря, стеклянное полотно здесь самое нагруженное.

 

Высота установки двухскатного зенитного фонаря – на отметке 19 метров.

Длина 49 метров. Вертикальная высота пологой кровли 2,1 метра. Толщина стекла 1,2 см. (триплекс 6.6.2). Опирание по 4-ем сторонам стекла.

 

Толщина стекол в стеклопакетах определяется расчетом на прочность и

должна быть не менее: 3 мм - для окон и 5 мм - для зенитных фонарей.

Наружные и внутренние стекла принимаются равной толщины, в трехслойных

стеклопакетах средние стекла допускается принимать меньшей толщины, чем

наружные.  Стеклопакеты должны быть прямоугольной формы с соотношением сторон

не более 5:1.

 

Армированное стекло в стеклопакетах применять не допускается.

 

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

 

Sо=0,7*Сe*Ct* µ*Sg = 0,7*1,0*1,0*1,4*180 = 176,4 кг/м2

 

где, Ce=1,0 – коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов.

 

V= 4 м/с – средняя скорость ветра для Москвы, карта 2 СП 20.13330.2011

 

Сt = 1,0 – термический коэффициент.

 

Sg – вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности земли, согласно таблицы 10.1 г.Москва расположена в 3 снеговом районе = 180 кг/м2 или 1,8 кПа.

 

Пиковая ветровая нагрузка:

 

W(-)=Wо * k(Ze) * [1+Ϛ(Ze)] * Cp (-) * V(-) = 23 * 0,84 * [1 + 0,93] * (-1,5) * 0,65 = 36,3 кгс/м2

 

W(+)=Wо * k(Ze) * [1+Ϛ(Ze)] * Cp (+) * V(+) = 23 * 0,84 * [1 + 0,93] * 1,2 * 0,75 = 33,5 кгс/м2

 

Wо=23 кгс/м2 – нормативное значение ветрового давления

 

k(Ze) = k10 * (Ze/10) в степени 2*α = 0,65 * (19/10) в степени 2*0,2 = 0,84

 

тип местности В

Ze – эквивалентная высота, у нас 19 метров.

α = 0,20 из таблицы 11.3 СП «Нагрузки и воздействия».

 

Ϛ(Ze) = Ϛ10 * (Ze/10) в степени –α = 1,06 * (19/10) в степени – 0,2 = 0,93

Ϛ10 – коэффициент из таблицы 11.3

 

Cp (-) = -1,5 и Ср (+) = 1,2 по таблице Д12 зона Е, пиковое значение аэродинамических коэффициентов положительного давления (+), либо отсоса (-).

 

V(-)(+) = коэффициент корреляции ветровой нагрузки, в зависимости от площади ограждения А с которой собирается ветровая нагрузка 49м * 2,1м = 102,9 м2, по таблице 11.8 берем >20, получается  V(-) = 0,65; V(+) = 0,75.

 

ϕ = 25 град – угол наклона стропилы.

 

Для расчета по предельным состояниям 1-ой группы напряжений от воздействия снеговой и ветровой нагрузки берем коэффициент 1,4 – для расчета по напряжению.

 

Для расчета по предельным состояниям 2-ой группы напряжений от воздействия снеговой и ветровой нагрузки берем коэффициент 1,0 – для расчета по прогибу.

 

Допустимые напряжения на внешнем стекле согласно СН 481 – 75 «Инструкция по проектированию, монтажу и эксплуатации стеклопакета »:

 

24,5 Н/мм2 – стекло закаленное

 

14,7 Н/мм2 – стекло незакаленное

 

Допустимые напряжения на внешнем стекле согласно Европейским нормам DIN 1249-10

 

50 Н/мм2 – стекло закаленное

 

22,5 Н/мм2 – стекло многослойное (триплекс)

 

15 Н/мм2 – стекло незакаленное

 

29 Н/мм2 - термоупрочненное - с внешнего источника

 

Собираем нагрузки ветер + снег для расчета по напряжению= 159,8 + 32,9 = 192,7 кгс/м2 = 0,001889 Н/мм2 * 1,4 = 0,0026446 Н/мм2

 

Собираем нагрузки ветер + снег для расчета по прогибу= 159,8 + 32,9 = 192,7 кгс/м2 = 0,001889 Н/мм2

 

Снег раскладываем на косинус и синус, получаем Py = P * cos 25 град = 176,4 * 0,906 = 159,8 кгс/м2

 

Ветер раскладываем на косинус и синус, получаем Vy = V * sin 65 град = 36,3 * 0,906 = 32,9 кгс/м2

 

ИТОГО:

 

Деформация (перемещение) в угловых зонах 2,28мм. < 1/250 = 1050 / 250 = 4,2 мм. что допустимо.

 

Допустимый прогиб наружного (или внутреннего со стороны помещения – на зенитном фонаре) стекла 8мм. согласно в визуальном восприятии фасада здания, для предотвращения эффекта линзы, смотри рисунок 2.

 

Согласно ГОСТа 24866-2014 «Стеклопакеты клееные. Техническое условия.»  прогиб листовых стекол не должен превышать 1/250 наименьшей стороны или ½ ширины дистанционной рамки.

 

Напряжение по Мизесу 8,21 Н/мм2 < 22,5 Н/мм2, условие выполняется

Рис 2 - деформация (прогиб) в триплексе 6.6.2

Рис 3 - напряжение по Мизесу в триплексе 6.6.2

Определим максимальную нагрузку по напряжению:

 

при 600 кг, напряжение по Мизесу составит 19,5 Н/мм2, что близко к допустимой.

 

Определим максимальную нагрузку по прогибу: при 600кг, прогиб составит 7,91 мм., что допустимо если рассматривать из расчета 8мм., но недопустимо 4,2 мм. (1/250) Для 4,2мм. допустимая нагрузка 320 кгс/м2 с прогибом 4,01 мм.

 

 

 

 

 

 

 

Определим максимальную нагрузку, например стекла с размерами 1,6х1,2 м

 

получается 1,92 м2, что меньше условию - максимальная площадь стеклопакетов для зенитных фонарей - 2 м2, согласно СН 481 – 75 «Инструкция по проектированию, монтажу и эксплуатации стеклопакетов»

 

Напряжение составит 13,3 Н/мм2 < 22,5 Н/мм2, нагрузка 250 * 1,4 = 350кгс/м2

 

Прогиб 4,57 мм. < 4,8мм. (1/250), нагрузка 250кгс/м2. Условие задает прогиб, на напряжении есть запас.

 

Расчет дан для сведения, прошу это учесть.