Росвуд’овское пособие – пространственная жесткость каркасника, проектируемого по СП 31-105

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

#ничотынепанимаишь
На определённых частях света законы физики отличаются от общепринятых, а рассчёты делают только лохи. Мне доказывали что я дурак, что вот это полноценный, настоящий а фрейм

И что даже перемычки там лишние, окна спереди и сзади всё спокойно вывезут.
Володя прости за офф

 

В плане оценки «вклада» различных конструктивных компонентов (помимо внешней силовой обшивки наружных стен) в общую жесткость каркасного дома как единой структурной единицы будут интересны выводы сделанные по результатам натурных испытаний полноразмерного каркасного дома, проведенных в свое время в США.
В ходе структурной оценки одноэтажный дом с размерами 8,5 x 11,9 м был подвергнут тестам имитирующим действие на него ветровой нагрузки с регистрацией отклонений (деформаций) дома на уровне ½ высоты стен. По результатам испытания была оценена жесткость, обусловленная как общим комплексом конструкций дома, так и его отдельными конструктивными элементами, такими как ГКЛ облицовки, потолочная подшивки и кровельный настил.
Планировка дома:


Дом имел стандартную для СА конструкцию (системы платформа):
- балочное цокольное перекрытие
- шаг элементов каркаса стен и перекрытий 406мм
- стропильная система из ферм на МЗП установленных с шагом 610мм (опоры ферм - на внешние стены)
- все внутренние перегородки – не несущие
- обшивка жесткости стен – фанера 9,5мм
- внутренние поверхности стен и потолков обшиты ГКЛ 12,5 (стыки прошпаклеваны)
- настил под кровлю сплошной из доски 19х184мм

Испытание проводилось с имитацией ветрового давления величиной 12 PSF (ок 0,6кН/м2) с результирующим вектором направленным по диагонали к зданию.
На наветренные стены создавалось давление
На подветренном скате крыши создавалось усилие отрыва, на наветренном – давления.
Схема стенда приложения нагрузки:

Из полностью завершенного дома на каждом шаге испытания поэтапно удалялся один из конструктивных элементов и испытание повторялось уже без него (для оценки влияния этого удаленного элемента на общую жесткость дома)
Испытание выполнилось по следующим этапам

1. Тест полностью завершенного дома
2. Тест после удаления шпаклевки и ленты из всех стыков ГКЛ
3. Тест после удаления ГКЛ обшивки со всех внутренних перегородок
4. Тест после демонтажа всех внутренних перегородок
5. Тест после удаления ГКЛ обшивки со всех наружных стен
6. Тест после удаления кровельного настила
7. Тест после удаления потолочной подшивки ГКЛ (кроме полосы подшивки шириной в 1,2м по контуру внешних стен здания)

To be continued…

 

Деформации дома на каждом шаге испытания представлены на слайдах ниже
(Параметр DEFLECTION– деформация под нагрузкой в точках изменения вдоль линий внешних стен
Параметр SET– остаточная деформация после снятия нагрузки в точках изменения вдоль линий внешних стен)

Этап 1 - полностью завершенный дом

Этап 2 - удалены шпаклевки и ленты из всех стыков ГКЛ

Этап 3 - удалены ГКЛ обшивки со всех внутренних перегородок

Этап 4 - демонтированы все внутренние перегородки

Этап 5- удалены ГКЛ обшивки со всех наружных стен

Этап 6 – удален кровельный настил

Этап 7 - удалена потолочная подшивка из ГКЛ


По результатам испытания сделаны следующие выводы

1. Сколько-нибудь значимые изменения в величине деформаций дома под действием ветровой нагрузки были зафиксированы только начиная с 5 этапа испытаний (с удалением ГКЛ обшивки внешних стен)
2. Для дома в таком форм-факторе, имеющего внешнюю обшивку жесткости из фанеры, способ обшивки внутренних перегородок, как и само их наличие не оказало существенного влияния на его общую жесткость.
3. Наибольшее влияние на жесткость такого одноэтажного дома с фанерной обшивкой внешних стен оказало ослабление (демонтаж кровельного настила) и последующее удаление (демонтаж потолочного настила) диафрагмы крыши, приведшее к тому, что распределение сдвигающей нагрузки с крыши на внешние стены перестало нормально происходить, что вызвало выгиб стен из плоскости.

 

А какая ветровая нагрузка была задана?

зы Прошу прощения, не увидел предыдущего сообщения. 0,6кН/м2. Примерно 31 м/с
Жаль нельзя удалять сообщения.

 

12 PSF (ок 0,6кН/м2)

 

После такого детального эксперимента заиграли новыми красками конструкции без диафрагмы перекрытия, все эти барнхаусы и прочие дома со вторым светом.

 

@Awacs, Но, ради справедливости, стоит заметить, что сначала убрали обшивку с крыши, "что значительно повлияло на общую жесткость". Было бы еще интересно посмотреть на те же испытания, но с другой последовательностью. Возможно удаление ГКЛ компенсировалось бы крышей, может быть (скорее всего) не столь хорошо, но этого мы не узнаем). В том числе было бы интересно посмотреть на вклад внутренних стен жесткости при отсутствии диафрагмы перекрытия.
@Росвуд, Шикарный материал, спасибо.
Интересно, что полоска одного листа гкл по потолку совсем не спасла ситуацию. Может быть можно было бы компенсировать количеством крепежа.
И я правильно понимаю, что дом, полностью обшитый фанерой, будучи в габаритах СП 31-105, критически деформируется при ветровой нагрузке по верхней кромке "умеренной" 0,6кПа ?

 

На мой взгляд, последний шаг в этом тестировании был слишком ортодоксален
т. к. на этом шаге мы имеем внешние стены на которые действует давление и стропильные фермы, на которые так же передается имитация ветрового давления + отрыва, но при этом диафрагменные функции крыши из ее структуры практически полностью удалены. Это конечно показывает критичность наличия диафрагм по верху стен, но представать такую ситуацию с распределением нагрузки в реальном мире сложно (какой бы ни был кровельный настил (пусть с минимальной обрешеткой и даже при отсутствии потолочной подшивы), но некоторую функцию диафрагмы крыше он все же бы придал и распределял нагрузки на стены жесткости чуть лучше чем было смоделировано в этом тесте)

Но в целом можно сказать что, да, «недодомом» без перегородок и без внутренней обшивки стен, диафрагма крыши в котором никак не была создана (ну грубо говоря мы установили стропила, перекинули тент через конек и оставили это сооружение под действием ветровой в 60кг/м2), то ничего хорошего в плане сохранения его геометрии ждать после этого действия не приходится, несмотря на наличие фанерой обшивки по внешним стенам.

 

@Росвуд, были-ли расшиты горизонтальные ветровые связи у ферм?
Ведь ими часто пренебрегают при плитной обшивке потолка.
При расшивке призмы холодного треугольника "деревянными треугольниками" из ветровых связей в 5 или даже 7 плоскостях, оная призма приобретает пространственную жесткость даже без необходимости сплошной зашивки скатов

 

В тексте описания информации по применённым связям не было, но я уверен что такой "расшивки" в проекте не было. Я так понимаю выполнялся только минимально-необходимый braсing фронтонов (Bracing at gabel ends).

Дело в том что при наличии диафрагм потолка и кровли КОД не требует проекта связей, кроме указанной производителем ферм схемы подкрепления отдельных сжатых элементов решетки, которые могут потерять устойчивость под действием вертикальной нагрузки в плоскости фермы (снег). Если таковые были замаркированы на чертеже фермы.

Все верно, диск можно создать системой связей (и Код требует наличия такого раздела проекта в случае если диафрагм пола и потолка не создается), но в этом тесте рассматривался стандартный СА подход и вклад опять же стандартных для СА решений в обеспечение общей жесткости дома

 

Теперь, главное, чтобы норморуководящие оконщики всё это не прочитали.
А то ещё удешевлят нормы окон, ведь зачем делать по факту выдерживающие 1.5 кПа, если там у ограждайщиков стены уже давно гнутся.
Когда кровлю уже сорвало, окна ещё не протекают.
Прогиб импостов при 0.6кПа менее 1:300.

 

Интересный момент тут в том что изначальной программой испытаний планировалась нагрузка в 20 PSF (0,97 кН/м2), но через минут после ее приложения треснул фундамент (подвальный цоколь выложенный из малоформатных блоков) и нагрузки испытания пришлось снизить. Так что "катить бочку" на деревяхи тут сильно то не стоит, не они стали слабым звеном то по итогу...

 

@Росвуд, обычно окна тестируются до этой дюжины фунтов на фут, прошло-не прошло на А-класс.
Я всегда требую испытаний до предела, ибо интересны сочетания профилей и уплотнителей.
Каково же было моё удивление, когда первым потёк сам немецкий стенд, предательски пустив лужицы на пол.

 

Я не понял, в итоге, что решаем? Держат все таки окна геометрию стен или нет?
Может надо надежнее окна крепить не чтобы они не вылетели, а чтобы профиль геометрию стены (дома) держал?