Госстрой СССР

Союзметаллостройниипроект

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций имени Н.П. Мельникова

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СТАЛЬНЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ НАСТИЛОВ НОВОГО СОРТАМЕНТА В УТЕПЛЕННЫХ ПОКРЫТИЯХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

Москва 1985 г.

Содержание

Настоящее Рекомендаций содержат новый сортамент профилированного стального настила, разработанный взамен ГОСТ 24045-80, и необходимые справочные данные для применения гофрированных листовых профилей этого сортамента в утепленных покрытиях производственных Зданий различного назначения.

В отличие от "Руководства по применению стального оцинкованного профилированного настила в утепленных покрытиях производственных здании", изданного в 1982 г., настоящие Рекомендации содержат следующие основные дополнения и изменения:

- впервые в сортамент включены новые типы настила марок НС40-800-0,7 (0,6) НС44-1000-0,7, Н57-750-0,8 (0,7; 0,6), Н75-750-0,9 (0,8), Н114-750-1,0 (0,9; 0,8) и Н114-600-1,0 (0,9, 0,8);

- исключены из сортамента профили марок H40-711-0,8, Н60-782-1,0 (0,9; 0,8), H60-780-1,0 (0,9; 0,8), H60-845-1,0, H79-680-1,0 (0,9), H80-674-1,0 (0,9) и Н80-660-1,0 (0,9) по ГОСТ 24045-80;

- приводятся расчетные сопротивления для настилов из стали повышенной прочности;

- впервые приводится методика расчета соединений настила;

- дополнительно приводится методика расчетной проверки местной устойчивости стенок гофров повышенной жесткости;

- оптовые прогнозируемые цены на новые типы настила приняты с учетом оптовой стоимости листовой стали по прейскуранту № 01-10.

Настоящие Рекомендации разработаны в отделе типизации, стандартизации и совершенствования профилей ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова под руководством к.т.н. Айрумяна Э.Л., при участии к.т.н. Беляева В.Ф., к.т.н. Каплуна Я.А., инженеров Вроно Б.М., Парчевского Н.М., Рахимова А.К. и Усачевой Т.М.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на профилированный настил из оцинкованной стали, применяемый в утепленных покрытиях производственных зданий, предусмотренных "Техническими правилами по экономному расходованию основных строительных материалов" (ТП-101-81).

В случаях, не предусмотренных этими Техническими правилами, профилированный настил можно применять при наличии технико-экономического обоснования.

Рекомендации не распространяются на профилированный настил, применяемый в холодных кровлях и утепленных покрытиях с утеплителем, расположенным под настилом, а также в двух- и трехслойных панелях.

1.2. Перечень типов гофрированных профилей настила, рекомендуемых для применения в покрытиях зданий по п.1.1, и заводов-изготовителей этих профилей приводится в табл.1 и прил.4.

В покрытии конкретного здания рекомендуется применять настилы из профилей, поставляемых одним из перечисленных заводов.

1.3. Конструкцию и уклон кровли по профилированному настилу рекомендуется принимать в соответствии с главой СНиП II-26-76 "Нормы проектирования. Кровли".

1.4. Расчет настила рекомендуется выполнять без учета неупругих деформаций по методике, приведенной в п.п.7 и 8.

В расчете настилов упругая просадка или податливость несущих элементов покрытия не учитывается.

1.5. При расчете настилов коэффициент надежности по назначению конструкций принимается по таблице 2.

Таблица 1

Новый сортамент профилированного стального настила

Таблица 2

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ НАСТИЛОВ

2.1. Профили настила изготовляются из оцинкованной рулонной стали группы ХII, I класса покрытия по ГОСТ 14918-80, нормальной точности прокатки с обрезной кромкой и предельными отклонениями размеров по ГОСТ 19904-74 из стали марки Ст3 любой степени раскисления по ГОСТ 380-71.

Допускается изготовление профилей из рулонной оцинкованной стали марок Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп и Ст2пс с повышенными прочностными свойствами по ТУ 14-1-3432-82 или марки Ст3сп по ТУ 14-1-3584-83.

2.2. Расчетные сопротивления материала настила приводятся в таблице 3.

2.3. Размеры рулонной заготовки для изготовления каждого профиля приводятся в таблице 1.

Таблица 3

2.4. Качество цинкового покрытия профилей должно удовлетворять требованиям ГОСТ 14918-80.

По согласованию с потребителем допускается применение стали с дифференцированным цинковым покрытием: на лицевой стороне - первого класса, на обратной - второго класса.

2.5. До профилирования на оцинкованную поверхность рулонной заготовки могут наносится защитные лакокрасочные покрытия, указанные в таблице 4.

Таблица 4

По согласованию с потребителем допускается применение других покрытий на основе акрилосиликоновых эмалей или органозолей, при толщине нанесенного покрытия не менее указанной в табл. 4.

3. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСТИЛОВ.

3.1. Размеры поперечного сечения профилей нового сортамента приведены на рис.1 и 2.

3.2. Расчетные характеристики и масса настилов приведены в таблице 5.

3.3. Расчетные значения моментов инерции и моментов сопротивления настилов в таблице 5 определены с учетом рабочей площади сечения плоских участков сжатых полок.

Ширина рабочей части этих участков принималась равной 40t при определении моментов сопротивления и 60t при определении моментов инерции.

Криволинейные участки, стенки гофров и растянутые полки профилей включены полностью в рабочую площадь сечения настила.

Рис.1. Размеры поперечных сечений профилей с высотой гофров от 40 до 60 мм.

Рис.2. Размеры поперечных сечений профилей с высотой гофров 75 и 114 мм

Таблица 5

Примечания: 1. Профили со знаком * рекомендуется применять только в составе двухслойных панелей.

2. Профили со знаком ** изготовляются по соглашению сторон.

3. Масса настила определялась с учетом массы двухстороннего цинкового покрытия на 1 м² листа, равной 414 г.

4. НАГРУЗКИ НА НАСТИЛ ПОКРЫТИЯ

4.1. Постоянные нагрузки, принятые для определения несущей способности настилов в настоящих Рекомендациях, приводятся в табл.6.

4.2. Схемы распределения и интенсивность снеговой нагрузки, а также коэффициенты перегрузки, принимаются по СНиП II-6-74 "Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия" (с дополнениями и изменениями согласно постановлению Госстроя СССР от 25.12.80 г. № 206).

4.3. Горизонтальные нагрузки, действующие в плоскости закрепления настила, от крановых, ветровых, сейсмических и прочих воздействий рассматриваются как статические при расчете диафрагм (диска) из профилированного настила согласно "Рекомендациям по учету жесткости диафрагм из стального профилированного настила в покрытиях одноэтажных производственных зданий при горизонтальных нагрузках" (ЦНИИпроектстальконструкция, М.,1980).

 

Таблица 6

Состав кровли и постоянные нагрузки на покрытие с профилированным настилом

5. ВЫБОР ПРОФИЛЕРАЗМЕРОВ НАСТИЛА И CХEM ЕГО РАСКЛАДКИ В ПОКРЫТИИ

5.1. Профили нового сортамента профилированного настила рекомендуется применять в прогонных и беспрогонных решениях конструкций покрытия при пролете, настила не более 6 м.

5.2. В типовых прогонных конструкциях покрытий со светоаэрационными или зенитными фонарями, а также без фонарей применяются двух-, трех- и четырехпролетные неразрезные схемы настилов пролетом 3 м (рис.3).

5.3. В типовых беспрогонных конструкциях покрытия с пролетами 18, 24 и 30 м при шаге ферм 4 м, рекомендуется применять неразрезную трехпролетную схему настила.

5.4. В зданиях рамной конструкции пролетом 18 и 24 м при шаге рам 6 м рекомендуется использовать беспрогонное решение покрытия с настилом из профилей марок Н114-600-0,8; 0,9; 1,0 или Н114-750-0,8;0,9;1,0, расположенных по однопролетной или неразрезной двухпролетной схемам.

5.5. В структурных конструкциях из прокатных профилей для покрытий зданий профилированный настил рекомендуется раскладывать по четырехпролетной схеме с пролетом 3 м.

5.6. Профилеразмеры настила, рекомендуемые для типовых конструктивных решений покрытий, расположенных в одном уровне (без перепада высот), а также на повышенных участках покрытия зданий с перепадом высот, приводятся в табл.7 с учетом предельных расчетных нагрузок по табл.13.

5.7. Профилеразмеры настилов для пониженных участков покрытий с перепадом высот, а также для покрытий, отличных от указанных в табл.7, выбирают в каждом конкретном проекте с проверкой прочности, жесткости и местной устойчивости настилов по рекомендациям, приведенным в разделе 7.

5.8. Для участков покрытия с нагрузками, вызывающими необходимость повышения несущей способности настила по условиям устойчивости стенок гофров на опорах, рекомендуется усилять надопорные участки настила с помощью вкладышей из отрезков профилей такой же марки, как усиляемый настил.

Рис.3. Схемы раскладки настилов в покрытиях зданий

Таблица 7

Профилированные настилы для утепленных покрытий зданий

* Рекомендуется только для неразрезных двухпролетных настилов

Отрезки профилей длиной 250 мм даю вкладышей поставляются комплектно с усиляемым настилом по ТУ 67-571-83.

Настилы, усиленные надопорными вкладышами, рекомендуется применять взамен соответствующих неусиленных настилов пролетом 3,0 м в типовых решениях покрытия зданий согласно табл.8.

Таблица 8

5.9. Применение профилей настила одной высоты, отличающихся по толщине стального листа, не допускается в покрытии одного здания.

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МОНТАЖУ НАСТИЛОВ

6.1. Профилированный настил рекомендуется крепить к стальным прогонам и другим несущим элементам покрытия с помощью самонарезающих болтов по ОСТ 34-13-016-77 (Куйбышевского завода "Электрощит") или винтами по ТУ 67-269-79 (Челябинского завода профилированного стального настила). Винты следует устанавливать с уплотнительными шайбами, поставляемыми в комплекте.

По согласованию с потребителем вместо самонарезающих винтов (болтов) можно использовать самосверлящие винты по ТУ 36-2625-84 (Киреевского завода ограждающих конструкций).

6.2. Крепление настила к стальным конструкциям покрытия с помощью сварных электрозаклепок допускается для случаев, предусмотренных "Инструкцией по сварке оцинкованного профилированного настила для облегченной кровли" .

6.3. Профилированный настил допускается крепить к стальным конструкциям с помощью пристрелки высокопрочными дюбелями по ТУ 14-4-1261-84 (Магнитогорский метизный завод) с учетом требований "Руководства по применению нагелей для крепления профилированного стального настала в покрытиях производственных зданий".

6.4. На крайних опорах нижние полки настила крепятся в каждом гофре к поддерживающим конструкциям, на промежуточных опорах неразрезных настилов - через гофр.

Профилированный настил, выполняющий функцию горизонтальных связей покрытия и учитываемый в расчете конструкций как диафрагма (диск) жесткости, крепится на всех опорах в каждой волне.

Необходимое количество метизов или сварных точек для крепления настила к поддерживающим конструкциям определяется по п.п.8.2-8.5.

6.5. Профили настила рекомендуется соединять между собой крайними полками в продольных стыках с помощью комбинированных заклепок по ОСТ 34-13-017-78 (Куйбышевского завода "Электрощит"), по ТУ 67-507-84 (Челябинского завода профилированного стального настила) или ТУ 36-2088-78 (Киреевского ЗОК). При этом более узкие крайние полки располагаются внахлест на более широких крайних полках стыкуемых профилей.

6.6. При укрупнении профилей в монтажные карты до их установки в проектное положение допускается вместо комбинированных заклепок использовать точечную сварку в случаях, предусмотренных соответствующей инструкцией. Соединение профилей между собой с помощью прерывистых сварных швов не допускается.

6.7. Шаг комбинированных заклепок или сварных точек в продольных стыках настила принимается по п.8.2, но не более 500 мм.

6.8. Дли поперечных стыков профилей настила рекомендуется использовать нахлесточное или стыковое соединение на прогонах (или на других несущих элементах покрытия).

В поперечных нахлесточных стыках настила крепление профилей к прогонам с помощью сварки не допускается.

6.9. Ширину полок несущих элементов, на которые опирается настил, рекомендуется принимать не менее 40 мм.

6.10. При монтаже настила толщиной 0,6-0,7 км рекомендуется использовать деревянные подмости, специальную обувь, "лыжи" и другие средства, предохраняющие верхние полки профилей от образования вмятин и прочих повреждений.

7. РАСЧЕТ НАСТИЛА НА ПОПЕРЕЧНЫЙ ИЗГИБ И СДВИГ.
ИЗГИБАЕМЫЕ НАСТИЛЫ

7.1. Расчет настила на прочность при поперечном изгибе выполняется по формуле

                                                                                           (1)

где: М - расчетное значение изгибающего момента в рассматриваемом сечении;

       W_min - минимальный расчетный момент сопротивления рассматриваемого сечения настила по табл.5;

      R_y - расчетное сопротивление изгибу материала настила по табл.3;

     γ_n- коэффициент надежности по назначению по табл.2.

Значения касательных напряжений τ в сечениях изгибаемого настила должны удовлетворять условию

                                                                                      (2)

где: Q- расчетное значение поперечной силы на одну стенку гофра настила;

       Н, t - высота гофра и толщина листа настила;

       R_s - расчетное сопротивление сдвигу материала настила по табл.3.

7.2. Прогиб настила f  проверяется по формуле

                                                                                 (3)

где: f_P - прогиб настила (см) от нормативной нагрузки , определенный по моменту инерции J_x из табл. 5;

а = 0,2 см - для неразрезных настилов;

а = 0 - для однопролетных настилов.

7.3. Местная устойчивость гладких стенок гофров настила на опорах проверяется по формуле*

* в соответствии с "Предложениями по методике расчета стальных профилированных настилов для кровельных покрытий. III редакция", Днепропетровск, 1975 г.

                                                                                      (4)

где:  - нормальное напряжение от изгиба;

 - местное напряжение от реакции опоры, определяемое по формуле (5);

 - нормальное критическое напряжение, определяемое по формуле (6);

 - местное критическое напряжение, определяемое по формуле (7);

m = 1 - при опирании настила на прогон из двутавра, двух швеллеров или замкнутого профиля;

m = 0,9 - при опирании настила на прогон из одиночного швеллера.

                                                                                               (5)

где: В_r - опорная реакция на одну стенку гофра;

        z = (в + 2r) £ 1,5Н;

       в - ширина полки прогона или другого несущего элемента, на который опирается настил;

       r - радиус сопряжения стенок гофра с полками настила (по рис.1,2)

                                                                              (6)

где: - коэффициент, определяемый по табл.9;

        - коэффициент, определяемый по формуле (8);

       H_o = H – 2(r + t)

                                                                                    (7)

где: А - безразмерный параметр по табл.9;

   K - коэффициент, определяемый по табл.10 в зависимости от ширины полки прогона «в»

                                                                 (8)

Если  или , то принимается K_о1 =1,0.

Таблица 9

Таблица 10

В интервале между табличными значениями коэффициент " K " определяется по линейной интерполяции.

При усилении надопорных сечений настила с помощью вкладышей (см. п.5.8) местное критическое напряжение определяется по формуле

                                                                                         (9)

где: K_y - коэффициент повышения критических напряжений, принимаемый по табл.11.

Таблица 11

В интервале между табличными значениями "K_y" определяется по линейной интерполяции.

При проверке местной устойчивости усиленных стенок гофров по формуле (4) влияние вкладышей на величины напряжений s, s_м и s_о не учитывается, а s_Мо заменяется на s_Моу .

7.4. Местная устойчивость стенок ступенчатого поперечного сечения в трапециевидных гофрах профилированного настила проверяется на его опорах, рассматривая уступ на стенке как продольное ребро эквивалентной жесткости (Рис.4).

Рис.4. Расчетная схема гофра со стенками ступенчатой формы

Продольное ребро в виде уступа делит стенку гофра по высоте на два расчетных отсека высотой h₀₁ и h₀₂ , равных расстоянию от середины уступа до краев выкружек примыкания стенки к нижней и верхней полкам гофра соответственно.

Устойчивость отсеков стенки считается обеспеченной, если выполняются условия:

h₀₁ £ h₀ ; h₀₂ £ h₀,                                                                                      (10)

где: h₀ - наибольшая допустимая высота изгибаемой стенки, определяемая в зависимости от значения  (s_сж - наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы отсека, принимаемое со знаком "плюс",  s₁ - соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы отсека, причем краевое растягивающее напряжение принимается со знаком "минус").

При l £ 0,5 расчетная высота отсека стенки не должна превышать значения

                                                                                            (11)

При l ≥ 1 наибольшее значение h₀ для каждого отсека определяется по формуле

                              (12)

где: 

       

- среднее касательное напряжение в нижнем отсеке стенки;

 - то же в верхнем отсеке стенки;

s_м - по формуле (5).

При 0,5 < l < 1 наибольшее значение h₀ определяется линейной интерполяцией между значениями h₀, вычисленными при l = 0,5 и l = 1.

Настилы, работающие как диафрагмы на сдвиг

7.5. Сдвиговую жесткость диафрагмы из профилированного настила рекомендуется определять по формуле

                                                                      (13)

где: С₀ - сдвиговая жесткость эталонного прямоугольного участка настила, приведенная в табл.1 приложения 1;

а₀, в₀ - соответственно длина и ширина эталонных участков настила, на которые разбивается рассматриваемая диафрагма;

а_н, в_н - расчетные размеры сдвигаемой части диафрагмы, параллельные сторонам эталонного участка а₀  и в₀ и определяемые с учетом п.7.7;

К_о - коэффициент, учитывающий тип опорных креплений настила: для самонарезающих винтов и дюбелей - К_о = 1, для сварных электрозаклепок - К_о = 1,2;

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

β_о - коэффициент, принимаемый в зависимости от конструкции покрытия по табл.12.

7.6. Для расчетной оценке горизонтального прогиба диафрагм с профилированным настилом при изгибе (сдвиге) в своей плоскости рекомендуется прямоугольные участки настила между несущими элементами, к которым он прикреплен, заменить крестовой решеткой из фиктивных растянутых стержней - связей, шарнирно соединенных с этими элементами (рис.5).

Рис.5. Расчетная схема диска из профилированного настила

Таблица 12

Условная площадь сечения этих стержней определяется из условия равенства сдвиговых жесткостей каждой связевой панели и соответствующего ей участка настила по формуле

                                                                                        (14)

где: Е - модуль упругости стали;

         - длина рассматриваемого участка настила по диагонали.

Прогиб диафрагм настила от расчетной горизонтальной нагрузки приравнивается прогибу эквивалентных им по жесткости связевых ферм с фиктивными раскосами, который можно определить по стандартным программам типа PACK, МАРС или "PAMA-I" с помощью ЭВМ.

7.7. Если в диафрагме настила имеются отверстия, размеры сторон или диаметр которых превышают 1,0 м, ее сдвиговая жесткость определяется по формуле (13) при уменьшенной расчетной длине, равной

                                                                                  (15)

где: F₀ - суммарная площадь отверстий;

       F_H = а_Н·в_Н - площадь сдвигаемой части диафрагмы.

Влияние отверстий с размерами менее 1 м на величину сдвиговой жесткости диафрагм не учитывается.

8. РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ НАСТИЛА

8.1. В соединениях листов настила на опорах и между собой в пролете распределение срезающей или отрывающей силы между метизами крепления или сварными точками принимается равномерны;

8.2. Прочность винтовых, дюбельных и заклепочных соединений настила на срез проверяется по формуле

N ≤ 0,9·n·N₁,                                                                                             (16)

где: N - расчетное срезающее усилие;

       n - количество метизов в соединении;

       N₁ - допускаемое срезающее усилие на один винт, дюбель или заклепку в соединении согласно таблице 1 приложения 2.

8.3. Прочность сварного точечного соединения настила на срез проверяется по формуле:

N ≤ 0,25·R_y·d²·n,                                                                                       (17)

где: d - диаметр верхней части электрозаклепки или сварной точки.

8.4. Прочность винтовых и дюбельных соединений настила на отрыв (выдергивание) проверяется по формуле:

Р ≤ n · P₁ ,                                                                                                (18)

где: Р - расчетное значение отрывающей силы;

       P₁ - допускаемое отрывающее усилие на один винт или дюбель по таблице 2 приложения 2.

8.5. Прочность соединений настила на сварных электрозаклепках при отрыве проверяется по формулам:

при отрыве по сечению электрозаклепки

Р ≤ 0,14·R_y·d²·n,                                                                                       (19)

при вырывании электрозаклепки из настила

Р ≤ 1,6·R_y·d·t·n,                                                                                        (20)

где: t - толщина настила.

8.6. Соединения настила, работающие одновременно на срез и отрыв, проверяются отдельно на срез и отрыв (выдергивание).

9. РАСЧЕТНАЯ НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ НАСТИЛОВ

9.1. В таблице 13 приводятся справочные данные о расчетной несущей способности профилированных стальных настилов нового сортамента, определенной по условиям их прочности и жесткости, а также устойчивости стенок гофров на опорах неразрезных настилов при равномерно распределенной нагрузке.

Значения предельной расчетной нагрузки в таблице 13 получены для настилов из стали марки Ст3кп ( R_y = 220 МПа) в зданиях II класса ответственности ( γ_п = 0,95 по таблице 2).

9.2. Предельная расчетная нагрузка на настил по условиям , жесткости определялась в таблице 13 по формуле

                                                                               (21)

где:  - нормативная и расчетная постоянные нагрузки на настил покрытия с рулонной кровлей по плитному утеплителю с γ = 245 Па (см. таблицу 6);

- нормативная нагрузка, определяемая по допускаемому прогибу в соответствии с п.7;

п - коэффициент перегрузки для снеговой нагрузки, определяемый по СНиП II-6-74, п.5.7.

10. ОПТОВЫЕ ЦЕНЫ НА НАСТИЛ

10.1. Оптовые цены за 1 т профилированного настила без учета метизов принимаются в зависимости от толщины оцинкованного листа (без лакокрасочного покрытия) по табл.14.

10.2. Прогнозируемые цены на настил из стали толщиной 0,6 и 0,7 мм в табл.14 определены с учетом соотношения стоимостей 1 т настила и рулонной оцинкованной заготовки, установленных прейскурантами № 01-09 и 01-10 соответственно.

Таблица 14

*Прогнозируемые цены.

 Таблица 13

Предельная расчетная равномерно распределенная нагрузка (Па) в зависимости от марки и расчетной схемы настала покрытия

*По условиям устойчивости стенки гофра на опоре

**По условиям жесткости (прогиба)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Расчетные значения сдвиговой жесткости эталонного участка профилированного настила

Таблица 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Допускаемые расчетные усилия на один крепежный элемент в соединениях профилированного настила

Таблица 1

Примечание: в числителе приводится значение N₁ при знакопеременной нагрузке, в знаменателе - при однозначной.

Таблица 2

Примечание: значения Р₁  даны для креплений настилок опорным полкам толщиной не менее 5,0 мм.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Перечень использованных нормативных документов

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Перечень заводов-изготовителей стальных гофрированных профилей для настилов