Расчёт несущих конструкций вентилируемого фасада в Грузии
Как проверяется путь нагрузки от облицовки до стены, откуда берётся каждое исходное значение в грузинских нормах и где в качестве ориентира служат Еврокоды.
Вентилируемый фасад не несёт здание, но несёт собственный вес, ловит ветер как парус и должен остаться на стене во время землетрясения. Расчёт несущих конструкций прослеживает каждое усилие от облицовки до стены и показывает, где цепь слабее всего. На этой странице — как мы строим такой расчёт для Грузии, какие исходные данные берутся из какого документа и где Еврокоды используются как ориентир.
Цепь передачи нагрузки
Расчёт идёт по пути усилия: облицовка, затем её крепление, направляющая, кронштейн, анкер и, наконец, стена. Каждое звено проверяется на прочность и деформации. Одно слабое звено, например анкер в пустотелом блоке, делает сильные бессмысленными.
| Звено | Определяющее воздействие | Типичное решение при непрохождении |
|---|---|---|
| Облицовка и её крепление | Ветровой отсос, собственный вес | Больше креплений, другой тип кляммера, более толстая панель |
| Направляющая (профиль) | Прогиб и напряжения от ветра | Большее сечение или меньший пролёт |
| Кронштейн | Собственный вес плюс отсос; вылет | Усиленная серия, более частый шаг |
| Анкер | Вырыв, срез | Другой тип, крепление в перекрытие |
| Краевые и угловые зоны | Повышенный отсос | Более частый крепёж, более мощные сечения |
| Система в целом | Сейсмическое воздействие | Пластичные узлы, защита от выпадения |
Нагрузки и откуда берутся числа
Собственный вес
Вес — это сумма облицовки, направляющих, кронштейнов, утеплителя и крепежа. Облицовка варьируется от примерно 5 кг/м² для композита до 90 кг/м² для натурального камня; керамогранит — примерно 28–40 кг/м². Для тяжёлых облицовок шаг и сечение кронштейнов определяет вес, а не ветер. Вес к тому же растёт по ходу проекта: когда плитка 600×600 заменяется более толстой крупноформатной плитой, исходный расчёт перестаёт действовать и его необходимо повторить.
Ветер
Ветровое давление в Грузии берётся из технического регламента «Строительная климатология» (приложение 5 к Постановлению Правительства Грузии № 71 от 15 января 2014 г., «Постановление № 71»), который даёт значения по населённым пунктам. По его определению, ветровое давление там — это 10-минутное среднее на высоте 10 м для типа местности A с периодом повторяемости 5 лет. Это иная опорная величина, чем базовая скорость ветра по EN 1991-1-4, поэтому переход к расчётному давлению, экспозиция и частные коэффициенты должны быть указаны в расчёте и заранее согласованы с экспертом. В Грузии нет национального приложения к EN 1991 и отдельного регламента по «воздействиям».
Отсос в углах и у парапетов, как правило, в 1,5–2 раза превышает среднее значение по фасаду, поэтому краевые зоны проектируются отдельно: меньший шаг кронштейнов, дополнительные крепления облицовки, иногда другой кляммер. На фасад действуют и давление, и отсос, и расчёт должен принимать для каждого звена неблагоприятный случай.
Сейсмическое воздействие
Сейсмический регламент (приложение 3 к Постановлению № 71) использует шкалу MSK-64 и спектральный метод. Расчётные значения для основных городов:
| Город | Интенсивность, MSK-64 | Коэффициент A |
|---|---|---|
| Тбилиси | 8 | 0,17 |
| Кутаиси | 8 | 0,13 |
| Батуми | 7 | 0,09 |
Статья 6, пункт 8 регламента требует проверять на расчётное сейсмическое воздействие вместе с их опорами ненесущие элементы, обрушение которых может привести к человеческим жертвам. Текст не называет фасадные системы и не даёт для них готовой методики. Поэтому мы рассматриваем фасад как такой элемент: инерционная сила от массы системы плюс перемещение несущей конструкции здания, которому должны следовать узлы. Метод и его допущения вносятся в расчёт. Подробнее — в разделах сейсмическое проектирование и обзор сейсмического регламента.
Температура
Элементы меняют длину на ΔL = α·ΔT·L. Алюминиевая направляющая длиной 6 м (α около 23·10⁻⁶ на К) при перепаде 80 К смещается примерно на 11 мм; стальная (α около 12·10⁻⁶ на К) — примерно на 6 мм. Без продолговатых отверстий или скользящих креплений это перемещение передаётся на облицовку. Диапазон температур берётся из климатологического регламента для данной площадки. См. деформационные швы.
Прочие случаи
Стадии монтажа (направляющая нагружена до установки облицовки) и обледенение там, где этого требует климат, проверяются как отдельные случаи.
Какие стандарты мы используем как ориентир
В Грузии нет национального регламента по алюминиевым и стальным конструкциям, а Еврокоды не обязательны (Кодекс, статья 78, лишь говорит, что они учитываются при подготовке регламентов; их можно применять как признанную международную практику). На практике расчёт использует:
- EN 1999-1-1 для алюминиевых направляющих и кронштейнов;
- EN 1993-1-1 для стальных деталей;
- EN 1991-1-1 и EN 1991-1-4 для метода сочетания собственного веса и ветра, с числовыми значениями ветра из грузинского регламента;
- EN 1992-4 и Европейскую техническую оценку анкера — для анкеров в бетоне.
В расчёте прямо указано, из какого документа взято каждое значение, чтобы эксперт мог его проследить. Применение Еврокодов согласуйте с экспертом до подачи; см. Еврокоды в Грузии.
Прогиб и жёсткость
Направляющие проверяются и на прогиб, и на напряжения. Распространённый расчётный предел для направляющих подсистемы — L/200; предел должен подходить и облицовке, требования которой могут быть строже, чем для направляющей. Это проектное решение, и его следует записать в расчёте с обоснованием.
Кассеты: откуда берётся «линза»
Тонкостенная кассета без проверки на прогиб может выгнуться посередине под действием ветра, веса и температуры. Плоскость тогда выглядит искривлённой, а швы подчёркивают дефект. Это не особенность конструкции, а результат отсутствия расчёта. Проверяются толщина и жёсткость кассеты, форма отгиба, шаг креплений, допустимый прогиб и согласование с подсистемой. Чем больше поле и выше ветровая экспозиция, тем раньше нужна эта проверка. При сравнении предложений спрашивайте, есть ли проверка на прогиб, какой применён отгиб и каков шаг креплений.
Анкеры и основание стены
Анкер обычно — самое слабое звено. Один и тот же анкер держит в пустотелом керамическом блоке в несколько раз меньше, чем в бетоне. В расчёте используется характеристическая несущая способность из Европейской технической оценки анкера для данного основания либо из испытаний на вырыв на объекте, если стена неизвестна. Декларация о характеристиках и ETA — это документы, которые следует запросить у поставщика в соответствии с Постановлением Правительства Грузии № 476 от 1 октября 2018 г. См. анкеры и основания.
Как выглядит результат
- Таблица нагрузок по зонам фасада: поле, край, угол, парапет.
- Шаг кронштейнов, сечение направляющих и тип анкера для каждой зоны.
- Коэффициент использования каждого звена с определяющим сочетанием.
- Перечень допущений: источник ветровых данных, сейсмический метод, источник несущей способности анкера, пределы прогиба.
- Расстановка кронштейнов и анкеров, которая напрямую идёт в рабочие чертежи.
Необходимые данные
Город и адрес, высота и геометрия фасадов, материал стены, тип и формат облицовки, толщина утеплителя. См. что прислать. Фасад без расчёта в лучшем случае получает больше металла, чем нужно; в худшем — анкеры вырываются во время шторма или землетрясения, и ответственность несёт владелец. Присылайте данные через страницу контактов.