1.Исходные данные
Объект расположен в городе Феодосия, в третьем ветровом районе.
Несущим основанием для фасада являются как торцы железобетонных перекрытий, толщиной 200 мм, так и кирпичная кладка из полнотелого кирпича толщиной 250 мм, расстояние между перекрытиями 3.3 м.
Пространство между перекрытиями заполнено кладкой из полнотелого кирпича.
Облицовочный материал – керамогранит 600х600х10 мм.
Высота облицовки составляет 78,4 м.
Для расчета выбран следующий участок фасада:
Рис. 1. Расчетный фрагмент фасада
2.Конструкция фасадной системы
Фасадная система крепежа имеет следующие особенности:
- крепеж направляющего профиля на угловых участках фасада на высоте облицовки выше 40 м выполняется с шагом 0,6 м;
- два верхних кронштейна является несущими и воспринимают нагрузку от веса облицовки, а также ветровую нагрузку;
- остальные кронштейны воспринимают только ветровую нагрузку и служит для фиксации направляющего профиля в вертикальном положении, а также для компенсации температурных расширений.
Рис. 2. Сечение фасадной системы
3.Определение нагрузок
3.1 Ветровая нагрузка
В соответствии с ДБН В.1.2- 2 2006, Приложение Е нормативная ветровая нагрузка для г.Феодосия составляет:
Для здания, расположенного в 3 -м ветровом районе с типом местности В расчетная ветровая нагрузка на наветренную поверхность фасада на высоте 78.4 м для среднего участка фасада составляет 82.14кг/м2. При этом ветер прижимает облицовку к фасаду.
В нашем случаем наиболее невыгодное сочетание ветровой нагрузки и веса облицовки наблюдается в том случае, когда ветер «отрывает» облицовку. Это сочетание возникает на угловом участке фасада, при этом расчетная ветровая нагрузка на фасад составляет 149.5кг/м2.
Собираем ветровую нагрузку, которая передается на несущий профиль через кляммера как сосредоточенная сила
Рис. 3. Сбор ветровой нагрузки
3.2. Вес облицовки
Вес керамогранитной плитки 600х600х10 при плотности керамогранита 2.8 т/м3 составляет:
Данные нагрузки в виде сосредоточенных сил приложены на расстоянии 36 мм от профиля – заменим их моментами силы – 0,37 кг х м.
4. Расчет несущего профиля
Рис. 4. Расчетная схема
Рис. 5. Эпюра прогибов [м]
Рис. 6. Эпюра углов поворота [град]
Рис. 7. Эпюра изгибающих моментов [кг х м]
Рис. 8. Эпюра поперечных сил [кг]
Результаты расчёта:
Характеристики элемента:
Элемент: Уголок 55х55х1.2
Масса 1 м.п. = 1.6950 кг
Момент инерции, Jx = 6.5670 см4
Момент сопротивления, Wx = 1.6210 cм3
Статический момент полусечения, Sx = 1.6400 cм3
Марка стали - C235
Расчётное сопротивление стали, Ry = 230 МПа
Относительный прогиб - 1/250 пролёта
Модуль упругости, E = 206000 МПа
Напряжения в балке, без учета собственного веса:
- нормальное (от Mmax): 6.1641 МПа
- касательное: (от Qmax) 25.2462 МПа
Максимальный прогиб (с к-том надёжности) равен 0.0071 м-3, что составляет 1/84118 от максимального пролёта 0.6 м.
Сечение элемента проходит по условиям прочности и жесткости.
5. Расчет кронштейна
Рис. 9. Схем сил действующих на кронштейн
Геометрические характеристики:
толщина металла кронштейна t = 2 мм;
высота h = 55 мм;
длина L= 160 мм
Нагрузки, действующие на кронштейн:
ветровая нагрузка – 55.26 кг;
вес керамогранита – 30.3 кг;
собственный вес несущего профиля – 5.27 кг.
5.1 Проверка кронштейна на срез:
Крутящий момент:
Касательное напряжение:
Расчетное сопротивление стали на срез:
Для марки стали С235 по ГОСТ 27772-88:
Условие прочности материала при кручении:
Условие выполняется.
5.2 Проверка кронштейна на изгиб:
Изгибающий момент:
Напряжение от изгиба:
Условие прочности материала при изгибе:
Условие выполняется.
6.Свойства дюбеля
По расчётам максимальное вырывающее усилие, действующее на кронштейн, составляет 55.26 кг (см. рис.4).
Согласно данным компании Hilti для анкера HRD-UGS 10x100 при базовом материале полнотелый керамический кирпич с прочностью 12 Н/мм2 расчетная нагрузка на вырыв составляет 1.1кН = 112кг; при базовом материале бетон с прочностью 25 Н/мм2 расчетная нагрузка на вырыв составляет 2.5 кН = 255 кг.
Так как 55.26 < 112, то можно сказать что при данных нагрузках наблюдается значительный запас прочности соединения дюбель-бетон, что позволяет применять данный анкер и при более высоких нагрузках
7. Прочность кляммера
Из предыдущих расчетов известно, что наибольшая ветровая нагрузка, действующая на кляммер составляет 54.7 кг.
Исходя из того, что рядовой кляммер содержит 2-е пары лепестков, нагрузка на каждую пару составит 27 кг.
Согласно результатам испытаний пара лепестков кляммера выдерживает нагрузки не менее 60 кг, что дает возможность их применения при облицовке высотою до 78.4 м (при таких же исходных данных).
