Шаг стропил поликарбонат

Расчет поликарбоната на прочность и прогиб - Доктор Лом. Первая помощь при ремонте
На главную
Список кабинетов Что это за доктор? Записаться на прием
Расчет поликарбоната на прочность и прогиб
Поликарбонат - достаточно новый строительный материал. В том смысле, что в Советском Союзе поликарбонат не использовался, а потому не было никаких ГОСТов или СП, регламентирующих параметры и свойства поликарбоната. Не появились подобные нормативные документы и за последние 20 лет использования поликарбоната. В основном потому, что производится поликарбонат все больше за границей или на совместных предприятиях и отвечает требованиям пока мало известных нам норм.
Зато рекламных материалов, посвященных удивительным и невероятным свойствам поликарбоната, в сети немало. И про прекрасные прочностные свойства, типа в 200 раз прочнее стекла, и про чудесные упругопластические свойства, мол, выгибать можно по достаточно малому радиусу, и светопроницаемость лучше, чем у стекла и срок службы огромный, чуть ли не 20 лет, и так далее. Все это, конечно, очень хорошо, но для расчета конструкций нужны несколько другие данные, а именно геометрические характеристики поперечного сечения, расчетное сопротивление сжатию и растяжению (если разное), модуль упругости. А такой информацией ни производители, ни продавцы делиться не торопятся, потому как вместе с поликарбонатом к нам с Запада пришла узкая специализация.
Если попробовать описать тенденции специализации в современном мире, то выглядеть это будет примерно так: если один человек товар произвел, а второй его взял, да купил, то ничего хорошего в этом нет. А вот чем больше между продавцом и покупателем посредников - тем лучше. В том смысле, что одна компания производит нечто, например тот же поликарбонат, вторая компания продает, третья рекламирует, четвертая занимается техническим обеспечением, в данном случае расчетами, пятая собирает конструкции с использованием поликарбоната и так далее. В итоге все имеют свой гешефт и все немножечко довольны, бизнес развивается появляются новые рабочие места, недоволен только заказчик, который оплачивает все эти расходы, но это дело десятое и мировой кризис тут как бы и не причем.
В принципе такой подход к развитию бизнеса логичен, да только наш человек к такой узкой специализации не привык, а проще говоря много платить денег не любит и для экономии средств готов сам не только сделать конструкцию, но ее и рассчитать, для таких людей и предназначена эта статья. Потому на территории СНГ конструкции с использованием поликарбоната часто делаются без соответствующего расчета, только по сводным таблицам, общим рекомендациям и исходя из полученного ранее опыта.

Конечно же имеется большое количество пособий по расчету и монтажу поликарбоната, в которых приводятся достаточно подробные описания монтажа и сводные таблицы для определения шага обрешетки и минимального радиуса гиба, но при этом часто добавляется, что для получения более точных данных необходимо произвести инженерный расчет. И все это конечно очень удобно, да только пособия эти как будто все писаны под копирку, а между тем оборудование, добавки и прочие тонкости технологии у разных производителей разные и то, что рекомендации подходят одинаково хорошо для поликарбоната, выпущенного различными компаниями - не факт.
Я тоже не смогу внести большую ясность в вопрос расчета конструкций с использованием поликарбоната, а так только, попробую, основываясь на разрозненных данных различных руководств и рекомендаций. Наиболее полной и внятной мне представляется информация о поликарбонате компании Polygal, прошедшем не просто сертификацию в России, но и испытание образцов в ГУП «ЦНИИСК им. Кучеренко» (Сертификат Госстроя № 00018368).
Примечание: Как правило вся продукция, реализующаяся на отечественном рынке, проходит сертификацию и соответствует неким техусловиям, однако методика тестирования DIN53457 или DIN53455 нашему человеку мало о чем говорит, а вот данные, полученные при испытании образцов по ГОСТам, заслуживают больше доверия, к тому же данные, полученные при испытании образцов по ГОСТам, несколько отличаются от данных, полученных при испытании образцов по методике DIN - немецкого института по стандартизации. Основанием для дальнейших расчетов послужат следующие данные:
В настоящее время в строительстве используется листовой (монолитный) поликарбонат и сотовый (ячеистый) поликарбонат. Прочностные и упругие характеристики листового и сотового поликарбоната зависят не только от характеристик исходного материала, но и от особенностей производства. Например, для вышеуказанного сотового поликарбоната Polygal прочность при растяжении R р для плит высотой (толщиной) 8 мм составляет 653 кгс/см2, для плит высотой 10 мм - 658 кгс/см 2, для плит высотой 16 мм (трехполочных) - 705 кг/см 2. Соответственно модуль упругости для плит высотой 8 мм составляет 20400 кгс/см 2, для плит высотой 10 мм - 21300 кгс/см 2, для плит высотой 16 мм (трехполочных) - 22770 кг/см2. Испытания образцов плит сотового поликарбоната высотой 4 и 6 мм не проводились, однако анализ приведенного ряда позволяет предположить, что прочность на растяжение для таких плит будет также в пределах 630-640 кгс/см 2, а модуль упругости - в пределах 20000 кгс/см 2.

Однако любой человек, хотя бы немного знакомый с основами сопромата, знает, что при работе конструкции могут возникать не только растягивающие, но и сжимающие напряжения. Например при использовании поликарбоната в качестве прозрачного настила кровли поликарбонат следует рассматривать как балку, в одной части поперечного сечения которой возникают растягивающие напряжения, а в другой - сжимающие, т.е. конструкция работает на изгиб. Тем не менее, для многих материалов сопротивление сжатию значительно больше, чем сопротивление растяжению. Поликарбонат в этом - не исключение, так приводимая для поликарбоната других компаний максимальная прочность на изгиб составляет 900-950 кгс/см 2. , хотя для монолитного поликарбоната можно встретить и значение 250-300 кгс/см 2. Все это усложняет и без того не простой процесс расчета поликарбоната, но чтобы максимально упростить расчеты я предлагаю использовать следующие данные:
Геометрия поперечных сечений сотового поликарбоната может достаточно сильно различаться в зависимости от производителя. Но и здесь за основу можно принять параметры листов Polygal:
Рисунок 306.1. Основные геометрические характеристики сотового поликарбоната
Плотность - 1,2 г/см 3.
Для листового, так называемого монолитного поликарбоната геометрические характеристики - это размеры листа 2.05х3.05 м при толщине листа 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 и 12 мм. Толщина сотового поликарбоната, кроме указанных, также может быть еще 20, 25 и 32 мм.
В принципе этих данных достаточно для расчета большинства конструкций в который используется листовой или сотовый поликарбонат, имеющий сходные характеристики. Пример расчета плоского настила из монолитного поликарбоната
Основной нагрузкой для плоского настила из поликарбоната будет снег и ветер. При этом снеговая нагрузка как правило действует сверху, а ветровая - как сверху так и снизу. Как правило ветровая нагрузка в несколько раз меньше снеговой, а для отдельно стоящих конструкций, когда нет стены или другого препятствия, меняющего направление ветра, ветровая нагрузка уменьшается еще в несколько раз. Таким образом снеговая нагрузка может привести к чрезмерному прогибу листов настила, а ветровая нагрузка к срыву листов. Конечно же существуют и другие атмосферные осадки, например, дождь и град, однако нагрузки от этих осадков для поликарбоната не являются критическими (если град не аномальных размеров). К тому же ветровая нагрузка сверху будет приводить к уменьшению снежного покрова, а значит и к уменьшению снеговой нагрузки, поэтому для расчета прочности плоского настила достаточно использовать только снеговую нагрузку и даже собственный вес листа можно не учитывать ввиду очень малого значения этого показателя. Расчет крепления поликарбоната на действие ветровой нагрузки приводится отдельно.
Снеговая нагрузка зависит от местности. Для Москвы расчетную нагрузку можно принимать равномерно распределенной и равной 180 кг/м 2, а для листа шириной 1 м q = 180 кг/м или 1.8 кг/см
Момент сопротивления монолитного листа поликарбоната высотой (толщиной) h = 2 мм (0.2 см) при расчетной ширине b = 1 м (100 см) составит:
W z = bh 2/6 = 100·0.2 2/6 = 0.667 см 3
Тогда максимальный изгибающий момент составит
М = W zR и = 0.667·610 = 406.67 кгсм
Это означает, что если монолитный поликарбонат будет иметь только две опоры, то максимальное расстояние между опорами составит
l = √(8M/q) = √(8·406.67/1.8) = 42.51 см
Если пролетов между балками обрешетки будет 2 и более и длина пролетов будет одинаковой, то (приблизительно)
l = √(12M/q) = √(12·406.67/1.8) = 52.1 см
Поликарбонат - достаточно пластичный материал. При двух опорах максимальный прогиб листа составит
f = 5ql 4/384EI =5·1.8·42.51 4/384·22500·0.667·0.1 = 51.04 см
Примечание: Момент инерции I z = bh 3/12 = W zh/2.
В реальности такого большого прогиба быть конечно же не может. Просто потому, что для такого прогиба потребуется или уменьшение расстояния между опорами листа более чем в 2 раза при сохранении длины листа, или запас листа на опорах, позволяющий длине листа увеличиться более чем в 2 раза. Тем не менее этот расчет является очень показательным, в том смысле, что позволяет приблизительно определить минимальный радиус изгибания листа (об этом чуть позже). При наличии 3 и более опор при тех же пролетах 42.5 см максимальный прогиб будет в крайних пролетах и будет приблизительно в 2.5 раза меньше, но легче от этого не станет, максимально допустимый прогиб, рекомендуемый производителями должен составлять не более 1/20 пролета, в данном случае не более 2.1 см. Но заказчику и такой прогиб на 42.5 см может показаться достаточно большим, отсюда вывод: при расчете поликарбоната главным является расчет по деформациям
Например, для монолитного листа толщиной 8 мм (т.е. толщина листа в 4 раза больше по сравнению с 2 мм) момент инерц

Панели сотового поликарбоната Polidin должны храниться в сухом, Диаграмма №1 Определение шага стропил для различных толщин панелей при 

стропила 50*150 через 600 мм по осям готовы  Типа профнастила, даже шаг волны совпадает, можно чередовать с профнастилом.

Хотели применить сотовый поликарбонат 25 мм для кровли здания. Как бы там ни было, при таких нагрузках рекомендуем шаг стропил и обрешетки