?

Log in

No account? Create an account


Конкретные ограничения на производимые конструкции (продолжение)
Оконные системы с нестандартной геометрией требуют очень точного расчета и при этом нужно учитывать размеры - «экстремумы».


Также ограничения имеют такие конструкции, как балконные двери.

В целом, это основные ограничения на размеры ПВХ конструкций.
Направления нагрузки
В профиле ПВХ стальной элемент жесткости имеет два разных момента инерции в направлении двух основных осей. Поэтому прочность на изгиб различается по каждой оси различна. В технологии оконного производства существует соглашение о том, что ось х лежит в плоскости профиля, а ось у выходит из плоскости окна:

Для упрощения расчетов принято, что ветровые нагрузки действуют вертикально к плоскости окна - в направлении оси у. Отсюда при расчетах достаточных размеров решающим является значение lx элемента жесткости и профиля ПВХ. Собственный вес остекления действует на несущую конструкцию (раму, импост) в плоскости окна - в направлении оси х. Так что при определении размеров используют значение ly элемента жесткости и профиля ПВХ.
Ограничение прогиба
При максимально допустимой деформации элементов необходимо проверять, не превышается ли допустимый прогиб стекол. Величину прогиба оконного стекла, состоящего из двух частей, с учетом максимально допустимого прогиба оконного элемента можно рассчитать с помощью следующей формулы:

Максимально допустимый прогиб в плоскости окна не ограничивается никакой технической документацией.
Больше информации о стеклянных конструкциях вы можете получить из нашего видео: https://youtu.be/OTaYPHt-5Ak


Причины ограничения размеров ПВХ элементов
Оптимальные размеры элементов гарантируют надежную работу оконных систем. При этом габариты окон не должны препятствовать возможности надлежащего монтажа и последующего правильного функционирования как отдельных деталей, так и системы ПВХ в целом. Основные причины ограничения размеров ПВХ элементов:

Максимальные размеры элементов стеклопакета
Иногда требуется сделать почти невесомый каркас, чтобы ПВХ конструкция выглядела прозрачной и легкой. Но уменьшение количества стоек и ригелей ведет к применению более толстого стекла, что увеличивает нагрузку на каркас. А это, в свою очередь, накладывает свои ограничения на габариты стеклянного заполнения и прочих элементов. Зависимость максимальных размеров, составляющих стеклопакета выглядит следующим образом:

Рекомендации для подбора элементов стеклопакета
1. Если в стеклопакете используются стекла разной толщины, максимальные габариты и площадь берутся по параметрам более тонкого стекла.
2. Для определения максимальных размеров триплекса необходимо увеличить его толщину на коэффициент 0,63. 
3. Ограничения размеров стекол по толщине зависят от технических возможностей линии производства стеклопакетов.
4. Если размеры стеклопакетов все же превышают указанные выше ограничения, то такие конструкции должны производиться под личным контролем мастера или начальника производства.
Конкретные ограничения на производимые конструкции



Больше информации о стеклянных конструкциях вы можете получить из нашего видео: https://youtu.be/OTaYPHt-5Ak


Расчет элементов оконного профиля: определение прочности на изгиб
Прочность несущей конструкции оконной системы характеризуется показателем прочности на изгиб. Прочность на изгиб выражается следующей формулой: E*I. Модуль упругости Е оказывает решающее влияние на прочность на изгиб элемента конструкции. Можно, например, сравнить характеристики ПВХ и стали в оконном профиле:


В целом, армирующий профиль прочнее ПВХ почти в 72 раза. Специалисты считают, что необходимо использовать исключительно цельный по длине армирующий профиль с предварительно рассчитанными действующими на него нагрузками (ветровой, температурной, эксплуатационной). Прочность ПВХ-профиля не учитывается из-за его малой величины. Вот так выглядит расчет оконных элементов из ПВХ и стали:



Таким образом, применяя модуль упругости Е наряду с моментом инерции, можно определить прочность на изгиб, которая позволяет сравнить несущие способности поперечных сечений из различных материалов.
Расчет вертикального импоста на изгиб
Для обеспечения безотказной работы с учетом изменчивости свойств материалов, строительные конструкции рассчитываются по методу предельных состояний. Классификация предельных состояний выглядит следующим образом:


При расчетах обязательное условие: напряжение от изгибающей нагрузки импоста должно быть меньше расчетного сопротивления материала на растяжение и изгиб. Порядок расчета таков:



Изгибающий момент М высчитывается по следующей формуле:



Больше информации о стеклянных конструкциях вы можете получить из нашего видео https://youtu.be/-xOvmOAVIFQ


Расчет элементов оконного профиля: рама
Рама оконной конструкции представляет собой жестко защемленную на обоих концах балку, на которую действует трапецеидальная или треугольная нагрузка. В общем требуемый момент инерции под действием ветровой нагрузки определяется таким выражением:



Требуемый момент инерции при действии трапецеидальной нагрузки можно вычислить по формуле:



Требуемый момент инерции при действии треугольной нагрузки определяем следующим образом:



Расчет элементов оконного профиля: створка
При расчете на действие ветровой нагрузки створка, как и рама, рассматривается как жестко защемленная на обоих концах балка. На нее также действуют трапецеидальная и треугольная нагрузки. Требуемый момент инерции при действии трапецеидальной нагрузки определяется по формуле:



Требуемый момент инерции при действии треугольной нагрузки можно определить по формуле:



Расчет элементов оконного профиля: нагрузка от собственного веса стеклопакета
Нижняя часть створки представляет собой шарнирно закрепленную на концах балку, воспринимающую равномерно распределенную нагрузку от веса стеклопакета:



Больше информации о стеклянных конструкциях вы можете получить из нашего видео https://youtu.be/-xOvmOAVIFQ


Моменты инерции
Несущая способность поперечного сечения при изгибе зависит от его геометрических параметров и ориентации относительно действия силы. Показатели поперечного сечения, которые учитывают форму и расположение площади - это моменты площади сечения. Бывают моменты площади сечения первого, второго и более высокого порядка.

Для расчета параметров окна как простой статической системы хватает момента инерции, который является моментом площади сечения 2-го порядка.

Моменты инерции рассчитываются с помощью решения сложных интегралов, которые приведены в табличных справочниках. На этой основе затем определяется момент инерции для многих простых сечений.

Расчеты моментов инерции
Для цельного прямоугольного сечения момент инерции рассчитывается следующим образом:



Для полого прямоугольного сечения момент сечения рассчитывается так:



Расчет элементов оконного профиля: импост.
Расчет характеристик прочности оконных конструкций производится исходя из учета воздействия на них различных видов нагрузок:


При расчетах ПВХ профилей на действие ветровых нагрузок и собственного веса остекления происходит выбору их армирования и подбор сечения профиля исходя из выбора арматуры.

Импост рассматривается как шарнирно-опертая балка на двух опорах, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой. Отсюда расчет импоста при воздействии ветровой нагрузки (требуемый момент инерции):



Больше информации о стеклянных конструкциях вы можете получить из нашего видео https://youtu.be/-xOvmOAVIFQ


Как таковой модуль упругости – физическая постоянная, которая характеризует жесткость материала, т.е. способность сопротивляться упругим деформациям. Зависимость деформаций стеклянных элементов от жесткости можно представить следующим образом:

Деформации и напряжения стеклянной конструкции во многом зависят от материала. Сравнительные характеристики материалов, входящих в состав стеклопакетов и оконных профилей, в виде величины модуля упругости:

Также следует помнить, что модуль упругости материалов оконных конструкций зависит от температуры:

Нагрузочная способность
Модуль упругости является лишь сравнительной величиной для материалов и не предоставляет исчерпывающую информацию о несущей способности поперечного сечения конструкции. От чего зависит нагрузочная способность несущих элементов стеклянной конструкции (горизонтального\вертикального импоста):

Несущая способность при изгибе зависит от следующих параметров:

Больше информации о стеклянных конструкциях вы можете получить из нашего видео: https://youtu.be/-xOvmOAVIFQ


Сила упругости и виды деформации
Как правило, несущей способности ПВХ-профиля недостаточно уже для сравнительно некрупных оконных конструкций. Для повышения прочности таких конструкций применяются стальные или алюминиевые элементы жесткости. Прочность в данном случае подразумевает сопротивление тела любым изменени­ям его формы. Поскольку оконные системы представляют собой довольно простые статические системы, расчет их прочности на растяжение используется не очень часто. Обычно рассчитывают прочность на изгиб.
В процессе эксплуатации на строительные конструкции в целом и на стеклянные в частности действуют различные деформации. При этом появляется сила, которая стремится восстановить исходные параметры и форму конструкции. Эта сила называется силой упругости, которая появляется из-за электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами вещества.
Наиболее распространенным видом деформации считаются деформации растяжения и сжатия:

Закон Гука
Если деформации конструкции небольшие (|x| <<l), то сила упругости пропорциональна деформации тела и направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации:

Закон Гука, который демонстрирует эта формула, установлен экспериментально.  Коэффициент k - жесткость тела, измеряется в ньютонах на метр (Н/м). Однако физика и статика оконных систем показывают, что закон Гука для деформации растяжения или сжатия можно представить по-другому:

Отсюда закон Гука может звучать как «относительная деформация ε пропорциональна напряжению σ»:

Больше информации о стеклянных конструкциях можно получить из нашего видео: https://youtu.be/-xOvmOAVIFQ

ОКОННЫЕ СИСТЕМЫ. Ч. 7



Аэродинамический коэффициент давления ср, применяемый для расчета ветровых нагрузок на окна и фасады, находят по следующей формуле:

Коэффициент давления с внешней стороны сpa выбирают с учетом геометрии и поверхности здания. Поскольку эти значения являются средними по ширине здания, то сpa для некоторых несущих элементов увеличивают на 25%.
Из-за равномерного распределения нагрузок или уже учтенных внутри коэффициента колебаний, для расчета коэффициентов разряжения подобного увеличения не делают.
Аспекты разряжения
По краям зданий зачастую возникают увеличенные пики разряжения. Их учитывают с помощью коэффициента сpa = 2. Зависимость зоны повышенного разряжения от габаритов здания выглядит следующим образом:

Но ширина рассчитываемой зоны разряжения не должна превышать 2 м.
Коэффициент давления с внутренней стороны
Коэффициент давления с внутренней стороны сpl принимается обычно равным 0,2 (так как в здании имеются негерметичности и не прикрытые окна и двери).

Ветровая нагрузка w для аэродинамического сpl = 1,2 при разной высоте зданий выглядит следующим образом:

Больше информации о стеклянных конструкциях можно получить из нашего видео: https://youtu.be/XhijMP3WOTg

ОКОННЫЕ СИСТЕМЫ. Ч. 6



Переменные нагрузки
Переменные нагрузки на оконные конструкции - это нагрузки, возникающие при прислонении или облокачивании на конструкции людей. Существуют сосредоточенные нагрузки Р и равномерно распределенные поверхностные нагрузки р:

Необходимо учитывать дополнительные вертикальные нагрузки в случае дополнительного давления на импосты, если люди высовываются из окна. Здесь принимается в расчет значение вертикальной равномерно распределенной нагрузки 0,5 кН/м.
Ветровые нагрузки
Решающее значение для расчета статики окон имеют ветровые нагрузки w, являющиеся поверхностными. Существует две зоны, различные по определению и действию:

При расчете окон и оконных проемов ветровые нагрузки нужно рассчитывать с учетом высоты и формы здания. Ветровая нагрузка складывается из сил давления/разряжения и сил трения:

Поскольку скорость ветра v зависит от высоты застройки, динами­ческий напор q оконной системы указывается для широкого диапазона высот:

Для получения более подробной информации о применении стекла в архитектуре и дизайне смотрите наше видео: https://youtu.be/XhijMP3WOTg

ОКОННЫЕ СИСТЕМЫ. Ч.5



Глухое остекление
Понятие и область применения
Глухое остекление - это система, в которой применяются окна без открывающихся створок. Основное преимущество такого типа остекления состоит в его экономичности, поскольку у окон без открывания нет фурнитуры, то это существенно снижает конечную стоимость конструкции. Однако глухое остекление имеет свои ограничения по применению:

Можно также сочетать глухие части окна с поворотно-откидными створками.
Собственные нагрузки: сосредоточенная
Собственная нагрузка стеклопакета направлена на горизонтальный импост или конструкцию рамы через несущие колодки. При идеальных условиях сосредоточенная нагрузка G возникает на расстоянии 1,5 длины колодки, отмеренном от правого или левого фальца:

Сосредоточенная нагрузка, действующая на горизонтальный импост при глухом остеклении, рассчитывается с помощью следующего уравнения:

Параметр 25 кН/м3 характеризует собствен­ный вес стеклопакета.
Собственные нагрузки: равномерно распределенная
Собственный вес импоста вкупе со сталь­ным элементом жесткости в идеале рассматривается проектировщиками как равномерно распределенная нагрузка g:

Ее величина определяется площадью поперечного сечения импоста и стального профиля. Для импоста со вставленным элементом жесткости эту нагрузку можно принять с запасом как 0,05 кН/м, а в целом рассчитать при помощи следующего уравнения:

Для получения более подробной информации о применении стекла в архитектуре и дизайне смотрите наше видео https://youtu.be/XhijMP3WOTg

Latest Month

June 2019
S M T W T F S
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30      

Tags

Syndicate

RSS Atom
Powered by LiveJournal.com
Designed by yoksel