Приложение нагрузки от веса отделки на стены в САПФИР

В сей статье рассмотрим способы приложения нагрузки от веса отделки на несущие стены, которая прикладывается как вертикальная нагрузка, равномерно распределённая по площади стены.

Подавляющее большинство стен в современных зданиях является многослойными, то есть состоят из нескольких материалов, составляющих единую конструкцию. Классический пример: перегородка из кирпича, оштукатуренная с 2 сторон или наружная стена дома из кирпича, оштукатуренная с внутренней стороны и утеплённая, а также обшитая вентилируемым фасадом с наружной стороны.

Все материалы, применяемые в многослойных конструкциях, обладают удельным весом и создают нагрузку, которая будет передана сначала на несущий слой, а затем на нижележащие конструкции (перекрытия и фундаменты). Учитывать вес отделки, при расчёте несущих конструкций зданий, нужно обязательно. И прикладывать такую нагрузку будем в программе САПФИР разными способами.

Способы приложения нагрузки от веса обшивки на несущие стены

Моделирование многослойной стены

Первый способ учёта веса отделки – моделирование многослойной стены.

В программном комплексе сапфир есть возможность создавать многослойные стены. На иллюстрации показан пример конструкции наружные стены здания, состоящий из следующих слоев:

1 штукатурка - 20 мм;

2 кирпичная кладка - 380мм;

3 теплоизоляция - 150мм;

4 воздушная прослойка;

5 композитные панели;

Для моделирования такой стены в сапфире, следует создать многослойный материал, в котором задать пять слоёв для каждого из которых нужно выбрать однородный материал из библиотеки сапфир. в случае если нужного материала нет его можно создать.

При назначении материала композитных панелей рекомендуется исходить из нормативного веса вентилируемого фасада на один квадратный метр (10-14 кг/м2), поскольку в свойствах материала в сапфире задаётся удельный вес единицы объёма, потребуется задать удельный вес композитных панелей 10000-14000 кг/м3, а затем создать соответствующий слой в многослойной конструкции толщиной 1мм.

Также для удобства позиционирования такой конструкции в модели в свойствах многослойной стены можно выбрать тип привязки осевая линия несущего слоя, что позволит при моделировании ориентироваться только на расположение несущего слоя кирпичных стен и перегородок.

Приложение нагрузки-штамп

Второй же способ учесть нагрузку от веса отделки стен – приложение нагрузки-штамп к аналитической плоскости стены.

И рассмотрим пример, где требуется приложить вес штукатурного слоя, с 2-х сторон, к кирпичной стене. Толщина отделки составит 20 мм с каждой стороны, удельный вес 1.8 т/м3. Вычислим, предварительно, величину нагрузки от веса штукатурного слоя: (0.02+0.02)*1.8=0.072 т/м2.

И применим инструмент «нагрузка-штамп», чтобы нагрузить стену. Приложение нагрузки будем выполнять поэтапно:

1) Смоделируем нагрузку перпендикулярно аналитической плоскости стены, для чего потребуется повернуть локальную систему координат сочетанием клавиш Alt+X или кнопкой на панели инструментов

2) Поменяем направление действия нагрузки вдоль оси Z в глобальной системе координат.

3) Настроим параметры радиуса поиска (R) и радиуса безмоментного переноса нагрузки (Rm) равными или больше половины толщины стены.

И создадим расчётную модель такой конструкции и увидим, что вес отделки приложен к пластинчатым КЭ в виде набора сосредоточенных сил.

Позволяет ещё такой способ определить объём отделочных материалов на основании суммы нагрузок от их веса.

Использование инструмента «спецнагрузка»

Недостатком предыдущего способа является то, что нагрузка от веса отделки передаётся в Визор в виде набора сосредоточенных сил, что затрудняет её просмотр и редактирование. И существует другой способ приложить вес отделки так, чтобы в Визоре он был приложен как равномерно распределённая нагрузка.

Воспользуемся инструментом «специальная нагрузка», что расположен на вкладке «Создание». И появится диалоговое окно, где следует задать нагрузку на площадь. Направление нагрузки задано против оси Z, таким его и оставим. И напишем наименование нагрузки и название загружения, к которому она будет относиться.

Нажмём «Создать» и появится новая нагрузка в структуре проекта, о чём программа нам сообщит во всплывающем окне.

Чтобы приложить специальную нагрузку к несущим стенам, которые уже должны быть смоделированы, отметим стену и нажмём правой кнопкой мыши на специальной нагрузке в структуре проекта и укажем «Выделить».

И когда будут выделены стены и нагрузка, укажем программе приложить спец. нагрузки кнопкой на вкладке «Создание». И будет приложена нагрузка к выделенным стенам, о чём программа сообщит во всплывающем окне.

Справочная информация по плотности материалов отделки и утепления стен

Удельный вес штукатурки, как правило, составляет 1800 кг/м3.

Плотность минераловатных плит с указанием области их применения дана в ГОСТ 9573-2012:

Плотность пенополистирола устанавливается в ГОСТ 15588-2014: 3.1 В зависимости от предельного значения плотности плиты подразделяют на марки: ППС10, ППС12, ППС13Ф, ППС14, ППС15, ППС15Ф, ППС16Ф, ППС17, ППС20, ППС20Ф, ППС23, ППС25, ППС30, ППС35, ППС40, ППС45. Так, к примеру, обозначение ППС10 говорит о том, что материал данной марки будет иметь плотность 10 кгс/см2.

Для определения нагрузки от веса вентилируемого фасада, рекомендуется руководствоваться ГОСТ Р 58883-2020. Пример сбора нагрузки от собственного веса фасадной системы приведён в приложении Б.