محاسبه استاتیکی نمای شیشه ای کرتین وال

محاسبه استاتیکی نمای شیشه ای کرتین وال

ملاحظات کلی

داده ها و جداول زیر به عنوان راهنمای محاسبه بار باد، بار برف و بار مرده برای ساختمان های آلومینیومی ارائه می شوند. این اطلاعات توسط مهندسین توسعه یافته و برای استفاده مهندسین به عنوان مکمل در نظر گرفته می شود نه به عنوان جایگزین آیین نامه ی ساختمانی و استانداردهای اتحادیه اروپا، آیین نامه ساختمانی ملی و استانداردهای خاص هر کشور با شرایط عمومی و گزارشات فنی که در هر پروژه خاص به کار برده می شوند. شرایط حمل بار و تقویت ها باید مطابق با محاسبات فردی مشخص شوند.

همه محاسبات و مشخصات باید توسط یک معمار یا مهندس مجاز انجام گیرند یا شرکتی که در محل شما از تجربه طراحی دیوار پیرامونی برخوردار است. هیچ مسئولیتی را در مورد محاسبات انجام شده با استفاده از اطلاعات زیر را نمی پذیریم. این محاسبات جایگزین پیمایش های ضروری مهندسی سازه نیستند .

محاسبات ستون

فرمول گشتاور اینرسی ستون ها

در سیستم های دیوار پیرامونی آلومینیومی، انتخاب پروفیل مورد استفاده در یک سازه خاص بر پایه محاسبه گشتاور اینرسی ( mol ) لازم پروفیل های آلومینیومی استوار است. ستون باید به حد کافی سخت باشد تا زمانیکه در معرض حداکثر بار طراحی قرار می گیرد زیاد تغییر شکل ندهد.

مقدار خمش ستون باید خیلی ناچیز باشد تا از ترک برداری شیشه جلوگیری شود. بار اصلی ستون ها به علت فشار باد است . فرض می شود که هر ستون با نیرویی بارگذاری می شود که پانل نیمه شیشه ای در یک طرف به آن انتقال داده و پانل نیمه شیشه ای در طرف دیگر، که به بارگذاری مستطیلی منجر می گردد . ستون ها را می توان به روش های متفاوتی تقویت کرد و فرمول های متناظری را باید طی محاسبات برای گشتاور اینرسی ( mol ) به کار برد.

 اینجا سه پیکربندی متفاوت تکیه گاه ستون را در نظر میگیریم .

در معادلات زیر:

I = گشتاور اینرسی مورد نیاز ستون ( cm4 )

w = بار باد ( kn/m2 )

L = طول ( m )

E = ضریب الاستیسیته (ارتجاعی بودن) یانگ (GPa)

a = فاصله بین ستون ها (m)

F =  0.015m که همیشه کوچکتر است

یک انتها دارای تکیه گاه بوده ، و در طرف دیگر تکیه گاه غلتشی وجود دارد :

این مورد خاص تکیه گاه برای ستون های دیوار پیرامونی است که در ساختمان چند طبقه فاصله بین یک طبقه با طبقه دیگر می باشد. انتهای بالایی ستون می تواند دور پیچی بچرخد که آنرا به پایه ی بازویی وصل می کند و انتهای پایینی می تواند روی الحاقی بچرخد که آنرا به زیر ستون متصل می کند.

یک انتها دارای تکیه گاه بوده و تکیه گاه غلتشی در وسط و در انتهای دیگر قرار می گیرد :

در این مورد، ستون را با یک پایه بازویی نگهدارنده در وسط تقویت می کنیم که در طبقه میانی قرار می گیرد، به شرطی که ستون دو طبقه را به هم وصل کند. گزینه دیگر اینکه پایه بازویی میانی می تواند روی تیر فولادی ثابت شود طوری که بطور افقی در فاصله بین دو طبقه نصب می شود. یادآور می شویم که طول L در این مورد، فاصله بین نقاط تکیه گاه است نه طول ستون کامل

یک انتها دارای تکیه گاه بوده و تکیه گاه غلتشی نزدیک تکیه گاه ساده و یک تکیه گاهی غلتشی در انتهای دیگر قرار می گیرد. اینجا دو مورد داریم :

الف – اگر :

این فرمول را می توان در موردی به کار برد که در آن یک مقطع – دیوار بتنی مسطح در هر طبقه وجود دارد. این به ستون اجازه می دهد تا در سه نقطه تقویت شود، دو تای آنها نزدیک به یکدیگر در بالا و یکی از آنها در پایین .

ب – اگر :

در این مورد، انتهای فوقانی س تون اساسا ثابت است. این با استفاده از دو پایه ی بازویی کاملا نزدیک به همدیگر یا با استفاده از یک پایه بازویی که برای مطابقت با دو سوراخ و دو پیچ نگهدارنده در امتداد طول ستون کاملا بزرگ است، تحقق می یابد .

مقدار فشار باد (W)

مقدار فشار باد مورد استفاده در محاسبات عمدتا به ارتفاع از سطح کف یعنی جایی که دیوار پیرامونی واقع است، بستگی دارد. به عنوان یک رهنمود ، مقادیر فشار باد با توجه به ارتفاع سازه در جدول زیر ارائه شده است:
در برخی موارد، باید با توجه به شرایط محیطی خاص از ضریب تصحیح استفاده کرد. به عنوان قاعده طراحی، فشار باد ناشی از سرعت معین باد با معادله زیر بیان می شود:

که در آن :

W : بار باد ( kn/m2 )

V : ( حداکثر ) سرعت باد طراحی ( km/hr )

تغییر شکل خمشی مجاز (F)

مطابق با 2003: 13830 EN
دیوار پیرامونی باید به حد کافی سخت باشد تا در مقابل بارهای باد معین برای بهره دهی ، هم مثبت و هم منفی موقع آزمایش مطابق با 12179 EN ، مقاومت کند. آن بارهای باد معین را با اطمینان از طریق اتصالات کارگذاری شده برای همین منظور به سازه ساختمان انتقال می دهد. بار باد معین از آزمایش مطابق با 12179 EN حاصل می شود.
تحت بارهای باد معین، حداکثر تغییر شکل خمشی جلویی اجزاء قاب بندی دیوار پیرامونی حداکثر L/200 یا ۱۵mm خواهد بود که وقتی بین نقاط تکیه گاه یا مهار تا سازه ساختمان مطابق با 1316EN اندازه گیری می شود، کمتر است .

محاسبات عرضی

بارگذاری عرضی عمدتا به علت وزن شیشه در امتداد جهت عمودی و به علت بار باد افقی می باشد.

ضخامت شیشه مورد نیاز

 برای شیشه تکی، حداقل ضخامت با استفاده از معادلات زیر محاسبه می شود :

در معادلات روبرو :

e : حداقل ضخامت نظری شیشه ( mm )

W : بار باد ( kn/m2 )

Ds :  بعد شیشه کوچکتر (عرض یا طول) ( m )

Dg :  بعد شیشه بزرگتر (عرض یا طول) ( m )

مطابق با 2003: 13830 EN

دیوار پیرامونی ، وزن خود به اضافی هر نوع ملحقات تلفیق شده در طرح اصلی را تحمل می کند. آن وزن را با اطمینان از طریق اتصالات مربوطه به سازه ساختمان انتقال می دهد. وزن خود دیوار پیرامونی مطابق با 1-1-1991 EN تعیین می شود.

 

حداکثر تغییر شکل خمشی هر قاب بندی افقی اصلی از بارهای عمودی حداکثر L/500 یا 2mm خواهد بود که کمتر است. به هنگام محاسبه ضخامت شیشه مورد نیاز و حداکثر ابعاد مجاز با تولیدکننده شیشه مشورت کنید. در موردی که شیشه دوجداره ، حداقل است، ضخامت كل هر دو پانل شیشه برابر با حداقل ضخامت شیشه تک جداره ضربدر 1/5 خواهد بود. برای شیشه سه لایی، حداقل ضخامست كل هر دو پانل شیشه برابر با حداقل ضخامت شیشه تک جدار ضربدر 1/7 خواهد بود .

وزن شیشه

پس از انتخاب ضخامت شیشه مورد استفاده ، وزن کل شیشه را می توان محاسبه کرد. برای هر mm ضخامت شیشه ، 2/5 kg در هر مساحت شیشه خواهیم داشت. مثلا ، شیشه با ضخامت mm۱۰ (یا شیشه دو جداره با پانل های شیشه ۵+۵ یا mm ۴+۶)، به وزن  25kg  در هر متر مربع  (m2)خواهد بود. در مورد وزن شیشه و حداکثر اندازه پانل شیشه همیشه با تولیدکننده شیشه مشورت کنید.

فرمول گشتاور اینرسی برای مقطع عرضی مقطع عرضی

بوسیله دو تکیه گاه ثابت در هر دو انتها نگه داشته میشود .
Mol مورد نیاز برای مقطع عرضی خمش در سطح عمودی (به علت وزن شیشه ) با معادله زیر بیان می شود.

Mol مورد نیاز مقطع عرضی برای خمش در سطح افقی (به علت فشار باد ) با معادله زیر بیان می شود (تکیه گاه ثابت در هر دو انتها):

در معادلات بالا:

Ix = گشتاور اینرسی مورد نیاز مقطع عرضی برای خمش در سطح افقی ( cm4 )

Iy = گشتاور اینرسی مورد نیاز مقطع عرضی برای خمش در سطح عمودی ( cm4 )

W = بار باد ( kn/m2 )

G = وزن کل شیشه (kg)

H = ارتفاع شیشه (m)

a= فاصله مغز تکیه گاه شیشه از انتهای مقطع عرضی  ( a=0.15m )

L= عرض شیشه ( m )

E= ضریب الاستیسیته یانگ  ( GPa )

L/500 = Ft یا 0/003m که کمتر است ( EN 13830 )

L/200 = F یا 0/015m که کمتر است ( EN 13830 )

رویه پیش اندازه گذاری استاتیک پروفیل های نمای خارجی

  • گشتاور اینرسی مورد نیاز وادار عمودی و وادار افقی را براساس بارهای باد و ارتفاع نصب تعیین کنید.
  • گشتاور اینرسی مورد نیاز (تغییر شکل خمشی وادار افقی را براساس وزن جزء الحاقی و فواصل مرکز به مرکز تعیین کنید.
  • تایید کنید که آیا اندازه گیری پایه بازویی T و نگهدارنده شیشه با توجه به شرایط کافیست یا نه .

توالی رویه، ممکن است تغییر یابد، اما همه آیتم های پیش اندازه گیری استاتیک باید وارسی شود.

رویه پیش اندازه گذاری استاتیک پروفیل های نمای خارجی

صفحات زیر ، نمونه هایی از موقعیت های مختلف و طرز محاسبه گشتاور اینرسی مورد نیاز برای وادارهای عمودی و افقی را نشان می دهند. پس از تعیین مقادیر مورد نیاز ، باید پروفیل صحیح و ترکیب پروفیل را از نمودار حمل بار پروفیل در جدول انتخاب کنید.

مثال محاسبه بار یکنواخت با دو تکیه گاه

  • پیش اندازه گیری وادار عمودی
  • ارتفاع نصب
  • ضریب تصحیح
  • عرض قاب ۲a
  • عرض قاب ۲b
  • ارتفاع H
  • بین تکیه گاهها
  • عرض بار a (مورد C)
  • عرض بار b (مورد A)
  • Ix لازم مطابق جدول
  • 15 متر
  • Fw = 1/6
  • 120 سانتیمتر
  • 320 سانتیمتر
  • 300 سانتیمتر
  • 60 سانتیمتر
  • 150 سانتیمتر