Расчетные и фактические нагрузки сэндвич-панелей

Расчётные нагрузки
Это теоретические значения нагрузок, которые учитываются при проектировании. Они задаются по нормам (СП, ГОСТ, Еврокоды) и включают коэффициенты надёжности и запаса прочности.
Расчётные нагрузки — это нагрузки, с которыми должна справиться панель по расчёту, чтобы конструкция оставалась безопасной в эксплуатации.

Фактические нагрузки
Это реальные нагрузки, которые действуют на сэндвич-панель в эксплуатации (вес снега, ветра, оборудования, собственного веса и т. д.).
Фактические нагрузки определяются по результатам измерений, наблюдений или анализа конкретных условий объекта.

1. Какие нагрузки учитывают

1. Собственный вес (dead load, gkgk) — масса облицовки + утеплителя.
2. Снеговая нагрузка (snow load, ss) — вертикальная распределённая нагрузка на кровлю.
3. Ветровая нагрузка (wind pressure, ww) — положительное/отрицательное давление (включая всасывание).
4. Постоянные дополнительные нагрузки — кровельное оборудование, снеговые отложения в одной зоне и т.п.
5. Временные/эксплуатационные (live loads) — люди, временное хранение материалов, обслуживание.
6. Точечные/концентрированные нагрузки — подвески, кран-балки, кондиционеры — очень критичны.
7. Термические напряжения — при больших перепадах температур (особенно длинные панели).
8. Ударные нагрузки / динамика / сейсмика — при необходимости по проекту.

Важно: сэндвич-панели как правило — не несущие элементы; они передают нагрузки на каркас (прогоны, колонны). Поэтому правильный расчёт — это расчёт панели + подконструкции и узлов крепления.

2. Как считать — базовые формулы и подход

2.1 Собственный вес (пример расчёта)

Суммируем массы облицовок и утеплителя.

Пример: стальная облицовка 0,5 мм (две стороны) + ППУ плотностью 40 кг/м³ и толщиной 100 мм.

Шаги (цифры и расчёт):

Масса одной металлической обшивки: плотность стали ≈ 7850 кг/м³.толщина

.масса 1 листа: (выполним арифметику: 7850 * 0.0005 = 3.925).

Две облицовки:

Утеплитель (ППУ): плотность 40 кг/м³, толщина 0,1 м →

Итого собственный вес:

Если утеплитель другой плотности/толщины — рассчитываете аналогично.

2.3 Ветровая нагрузка

Ветровое давление обычно даётся в кПа. Перевод в кг/м²: . Типичные значения давления на ограждения: от −0,5 до +1,2 kPa (т.е. −51...+122 кг/м²) в зависимости от региона и ветровой зоны. Для примера возьмём +0,8 kPa →

2.4 Преобразование к расчётным нагрузкам

3. Фактические и типовые допустимые нагрузки (порядки величин)

Важно: реальные допустимые нагрузки зависят от толщины панели, пролёта между опорами (шаг прогонов) и конструкции замка. Ниже — ориентировочные значения по опыту рынка (нужны для быстрой оценки, а не замены расчёта).

Толщина панелиОриентировочная допустимая равномерная нагрузка (прибл.), кg/м²50 мм40–80 кг/м²80–100 мм80–140 кг/м²150–200 мм120–200+ кг/м²

Пример, который мы использовали ранее: 100 мм → ~120 кг/м² — согласуется с практикой (панели 100 мм обычно выдерживают нормативные снеговые нагрузки средних регионов при адекватном шаге прогона).

Концентрированные/точечные нагрузки (под кондиционер, стропу и т.п.) требуют усиленного ввода нагрузки в каркас — не рекомендуется вешать тяжёлые предметы напрямую на панель. Для точечной нагрузки нужно рассчитывать местную несущую способность через закладные/пластины.

4. Проверки, которые обязательно выполнять при расчёте/приёмке

1) Проверить технический паспорт панели — там есть значения допускаемых нагрузок и рекомендуемый шаг прогонов.

2) Определить пролет / шаг опор (L) — нагрузка, которую выдержит панель, сильно зависит от пролёта между прогоном/ригелем.

3) Сложить все нагрузки: собственный вес + снег + эксплуатационные + оборудование + расчётный запас.

5) Проверить местную несущую способность в зоне саморезов — вырыв самореза, продавливание металла.

6) Проверить узлы крепления и замковую систему на сдвиг и герметичность.

7) Учитывать температурные удлинения (при длинных пролётах) — оставлять деформационные швы.

8) Проверить на коррозионную стойкость и совместимость крепежа — особенно в агрессивной среде.

5. Пример простого расчёта для принятия решения (покажу шаги)

Условия: кровля из панелей 100 мм, пролёт между прогоном . Нормативная снеговая , коэффициент формы . Собственный вес  (пример из §2.1).

Шаги:

Снег:  (выше мы делали такой же расчёт).

Ветровая (положительная) допустимая, допустим

Общая нормативная нагрузка (упростим, суммируя):

(Это упрощённый пример, в реальном проекте нагрузки комбинируются с коэффициентами надежности и проверяются по предельным состояниям.)

6. Практические рекомендации / чек-лист при проектировании

• Всегда запрашивайте у производителя таблицы допустимых нагрузок (зависимость от пролёта и типа панели).
• Для кровли ориентируйтесь на снеговую и ветровую нагрузки региона (берутся из СНиП/СП или местных нормативов).
• Не вешайте оборудование непосредственно на панель — используйте закладные в каркасе.
• Для больших пролётов (более 4–6 м) используйте усиленные панели или уменьшайте шаг прогонов.
• Учитывайте температурные деформации при длинах панелей > 6–8 м.
• Делайте расчёт прогиба и проверяйте герметичность швов при рабочем прогибе.
• Контролируйте крепёж: саморезы с термошайбами, уплотнители и правильный момент затяжки.

7. Вывод

Расчётные нагрузки → применяются на этапе проектирования (с запасом).
Фактические нагрузки → измеряются или оцениваются в реальных условиях.
Разница между ними — это запас прочности, который обеспечивает безопасность конструкции.
Для надёжной работы панели важно, чтобы фактическая нагрузка ≤ расчётной допустимой.