статический расчет элементов фасадного остекления на

СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ
ФАСАДНОГО ОСТЕКЛЕНИЯ НА
ДЕЙСТВИЕ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ
По материалам справочного руководства
ШУКО «Техническая информация для архитекторов. Строительные конструкции – строительная физика» [1]
Продолжение. Начало в №4 – 2007.
БЕЗОПАСНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ
1. Европейские технические нормативы
В Германии применение безопасного остекления
регламентируется нормативами TRLV («Technichen
Regeln fur die Verwendung von linienformig gelagerten
Verglasungen»—«Технические правила по проектированию ленточного остекления») и TRAV («Technichen Regeln
fur die Verwendung von absturzsichernden Verglasungen»«Технические правила по проектированию безопасного
остекления»). Нормы TRAV вступили в действие в январе 2003 года и в настоящее время являются основным
нормативным документом в Германии, регламентирующим применение безопасного остекления.
В соответствии с требованиями TRAV, необходимо
проводить расчеты остекления на действие статических
и динамических нагрузок. В качестве группы статических нагрузок рассматриваются: собственный вес остекления (нагрузка на нижний ригель), ветровое давление
и климатические нагрузки (имеются в виду перепад
давления и температур в воздушной прослойке стеклопакета – прим. редактора).
Расчеты на действие статических нагрузок проводятся в любом случае. Степень устойчивости к воздействию динамических нагрузок определяется показателем ударной прочности светопрозрачного заполнения.
Нормами TRAV предусмотрены различные варианты
принятия проектных показателей ударной прочности:
путем указания на соответствие нормативным табличным значениям или путем проведения лабораторных
испытаний.
2. Классификация безопасного остекления
Конструкция стеклопакета принимается исходя из величины допустимой нагрузки на нижний ригель (первая
поперечина от пола), которая принимается согласно тре-
бованиям норматива TRLV. Высота непрозрачной части
(подоконника) принимается в соответствии с местными строительными нормами и, как правило, составляет
0,9 – 1,1 м (от поверхности пола — прим. редактора).
В нормах TRLV указаны различные типы стекол и
стеклопакетов, которые могут быть применены в безопасном остеклении, а также допуски и ограничения
по применению того или иного из них: многослойных
стекол, обозначаемых в немецкой технической документации как VSG или закаленных стекол с различной
степенью закалки, обозначаемых как TVG и ESG.
В европейских технических нормативах различают
три категории безопасного остекления — А, B, и C. Требования, предъявляемые к категории А, — наибольшие,
требования к категории С – наименьшие.
Категория А (рис. 1)
Сплошное ленточное остекление от пола до потолка без
каких-либо дополнительных мер обеспечения безопасности.
Рис.1. Схема остекления, соответствующего категории А
по требованиям безопасности.
Примеры
●
• Сплошное остекление на всю высоту помещения без
перил (или дополнительного ригеля фасадной системы),
в котором все кромки защищены от нагрузки удара.
• Цельностеклянные парапеты без перил, консольно
зажатые по нижней кромке.
Категория В (рис. 2)
Ленточное остекление с верхним поперечным фиксирующим элементом. В конструкциях такого типа, согласно
нормативу TRAV, может применяться одинарное остекление из обычного листового стекла или специальных стекол: многослойного или закаленного.
Рис. 2. Схема остекления, соответствующего категории В
по требованиям безопасности.
1 и 2 - два отдельных стеклянных элемента; Н – высота до горизонтального фиксирующего элемента.
Пример
• Цельностеклянные парапеты с перилами, консольно
зажатые по нижней кромке.
Категория С (рис. 3)
Остекление со сложной расчетной схемой и несущими
профильными элементами, включенными в пространственную работу.
Рис. 3. Схемы остекления, соответствующего категории С по
требованиям безопасности: подкатегории С1; С2 и С3.
Н – высота до горизонтального несущего элемента.
• Подкатегория С1:
Остекление, закрепленное минимум по двум противоположным сторонам с линейным и/или точечным закреплением.
• Подкатегория С2:
Остекление из несплошных элементов, разделенное перечным несущим ригелем.
• Подкатегория С3:
Остекление категории А, имеющее несущую поперечину, установленную на высоте, допустимой строительными нормами.
Таблица 1
Типы стекол для безопасного остекления, применяемых в одинарном
остеклении и в конструкции стеклопакетов
(нормы TRAV от января 2003)
Категория по
безопасности
Стеклопакет
Одинарное
остекление
внутри1)
снаружи
4)
VGS
ESG3)
VG (из ESG)3)
любое 2)
VGS4)
VGS4)
VGS4)
ESG VGS4)
Любое 2)
C3
VGS4)
VGS4)
ESG3)
VG (из ESG)
Любое 2)
VGS4)
VGS4)
C1, C2
При линейном
закреплении по
периметру
ESG3)
А
VGS* 4)
B
VGS4)
C1, C2
* Примечание:
VGS – многослойное стекло;
VG – стекло с защитной пленкой
(ламинированное стекло);
ESG – закаленное стекло.
1) Внутренняя сторона остекления. Сторона, на которую приходится удар
при возможном падении человека.
2) Любой тип стекла в соответствии с общестроительными требованиями
в пределах действия норматива TRLV.
3) Требуются технические или строительно-надзорные постановления
с испытаниями на термоустойчивость;
4) При прочностных расчетах необходимо вводить коэффициент запаса,
равный 1,5.
3. Нагрузки и воздействия
Расчетные значения ветровой нагрузки w и нагрузки от
собственного веса остекления h принимаются согласно
действующим строительным нормам. При использовании светопрозрачного заполнения из стеклопакетов,
кроме того, учитывается разница давлений d – атмосферного и давления газа внутри воздушной полости
стеклопакета.
Нагрузка, действующая на внутреннее стекло при
падении человека, может быть принята равной одному
из следующих сочетаний нагрузок:
w + h/2; h + w/2; h + d; w + d
Расчет на действие статических нагрузок производится по критерию максимально допустимого прогиба
стекол.
Допустимые растягивающие напряжения (предел
прочности при изгибе) принимают согласно приложению TRAV, для обычных стекол или стекол специального назначения SPG (см.табл. 2) – 80 Н/мм2; для термоупроченного стекла -TVG — 120 Н/мм2; для закаленного
стекла ESG — 170 Н/мм2.
Для различных размеров и толщин стекол вводятся
коэффициенты согласно приложению TRAV.
При расчетах остекления категории В принимается,
что при выпадении одного из стеклянных элементов,
вся нагрузка воспринимается горизонтальным поручнем (перилами).
Проверка остекления на действие ударной нагрузки
производится при помощи удара маятником согласно
DIN EN 12600. Высота падения маятника принимается
900 мм для категории А, 700 мм — для категории В и
450 мм для категории С.
Таблица 3
Габаритные размеры VSG-панели (из многослойного стекла) категории В
(согласно таблице норматива TRAV)
Ширина в мм
Высота в мм
Конструкция остекления в мм
мин.
макс.
мин.
макс.
500
2000
900
1100
>(10ESG/1,52 PVB/10ESG)
500
2000
900
1100
>(10TVG/1,52 PVB/10TVG)
Таблица 4
Параметры для точечного крепления с помощью сверления отверстий в конструкции остекления из VSG (категория С)
(согласно таблице норматива TRAV)
Расстояние между точками крепления в мм
Диаметр в мм
Конструкция остекления в мм
1200
>50
>(6ESG/1,52 PVB/6ESG)
500
1600
>70
>(10ESG/1,52 PVB/10ESG)
500
1600
>70
>(10TVG/1,52 PVB/10TVG)
мин.
макс.
500
Таблица 2
Конструкции остекления, испытанного на воздействие удара и отвечающего необходимым требованиям безопасности
(согласно таблице норматива TRAV)
Категория
Тип
Стеклопакет
Способ
закрепления
Стеклопакет
Строение стекла (мм)изнутри наружу
мин.
макс.
500
1300
1000
2000
8 ESG / SZR / 4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG
1000
2000
500
1300
8 ESG / SZR / 4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG
900
2000
1000
2100
8 ESG / SZR / 5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
1000
2100
900
2000
8 ESG / SZR / 5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
1100
1500
2100
2500
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG / SZR / 8 ESG
2100
2500
1100
1500
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG / SZR / 8 ESG
900
2500
1000
4000
8 ESG / SZR / 6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
1000
4000
900
2500
8 ESG / SZR / 6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
300
500
1000
4000
4 ESG / SZR / 4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG
300
1300
1000
4000
4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG / SZR / 4 ESG
500
1200
1000
2000
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
2000
1000
1200
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
1500
1000
2500
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
2500
1000
1500
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
1200
2100
1000
3000
10 SPG / 0,76 PVB / 10 SPG
1000
3000
1200
2100
10 SPG / 0,76 PVB / 10 SPG
300
500
500
3000
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
2000
500
1000
6 ESG / SZR / 4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG
500
1300
500
1000
4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG / SZR / 6 ESG
С двух сторон,
сверху/снизу
1000
люб
500
1000
6 ESG / SZR / 5 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
По периметру
500
2000
500
1000
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
1000
люб
500
800
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
800
люб.
500
1000
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
800
люб.
500
1000
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
500
800
1000
1100
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
1000
800
1100
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
1000
800
1100
6 SPG / 0,76 PVB / 6 SPG
500
1500
1000
3000
6 ESG / SZR / 4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG
500
1300
1000
3000
4 SPG / 0,76 PVB / 4 SPG / SZR / 12 ESG
500
1500
1000
3000
5 SPG / 0,76 PVB / 5 SPG
По периметру
По периметру
По периметру
С1 и С2
Высота (мм)
макс.
А
Одинарное
остекление
Ширина (мм)
мин.
С двух сторон,
сверху/снизу
С двух сторон,
сверху/снизу
Стеклопакет
По периметру
Одинарное
остекление
По периметру
С3
Примечание:
SZR – Scheibenzwischenraum – дистанционная рамка (воздушная полость
стеклопакета);
ESG – Einscheiben-Sicherheitsglas – закаленное стекло;
TVG – Teilvorgespanntes Glas – термоупроченное стекло;
VSG – Verbund-Sicherheitsglas – многослойное стекло;
PVB – ламинирующая пленка;
SPG – Special Glas – специальное стекло — стекло, применяемое в соответствии с
решаемой функциональной задачей (теплосберегающее, солнцезащитное и т.п.).