Приложение Б (рекомендуемое). Правила выполнения инженерных расчетов оконных (балконных) блоков и наружного балконного остекления на действие ветровых нагрузок

Приложение Б
(рекомендуемое)

Правила
выполнения инженерных расчетов оконных (балконных) блоков и наружного балконного остекления на действие ветровых нагрузок

Б.1 Общие положения и расчетные условия

Б.1.1 Правила, приведенные в настоящем приложении, применяют для многоэтажных жилых зданий высотой не более 75 м со следующими объемно-планировочными и конструктивными ограничениями:

а) здания секционного и башенного типа прямоугольной или квадратной формы в плане. Допускаются блокирование разноэтажных секций, а также применение поворотных секций. Стилобатную часть, превышающую площадь первого жилого этажа, а также выступающие части эркеров учитывают на общих условиях в рамках единого контура здания в плане;

б) конструктивные схемы с жесткими внутренними несущими конструкциями (крупные панели, монолитный железобетонный каркас, стены из полнотелого кирпича) и наружными стенами из крупных панелей, заполнением легкобетонными блоками или керамическим камнем в пределах высоты этажа по схеме "от перекрытия до перекрытия" с применением наружной облицовки из кирпича, штукатурного фасада или фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой;

в) расчетное направление ветра w принимают перпендикулярным плоскости наиболее протяженного фасада здания независимо от его геометрической формы (рисунок Б.1). В общем случае расчетные значения принимают по условиям наветренного фасада.

Рисунок Б.1 - Схема определения расчетного направления ветра

Б.1.2 Расчетные условия соответствуют полностью закрытому контуру здания, все ограждающие конструкции, включая светопрозрачные, смонтированы и закреплены в проектном положении. Монтажные условия при частично закрытой наружной оболочке или открытых светопроемах в расчетах не учитывают.

Б.1.3 Расчетные значения ветровой нагрузки при определении проектных характеристик назначают в соответствии с условиями работы светопрозрачных конструкций, сформулированными в 5.2.1 и 5.3.1 настоящего стандарта.

Б.2 Расчетные элементы конструкций

Расчетные элементы конструкций приведены в таблице Б.1.

Таблица Б.1 - Расчетные элементы конструкции

N поз.	Тип изделия и расчетный элемент	Эскиз расчетного сечения	Критерий расчета*	Расчетное значение ветровой нагрузки	Ссылка на нормативный документ
1	ОКОННЫЙ БЛОК		Прогиб импоста		Пункт 11.1.2 СП 20.13330.2011
2	БАЛКОННЫЙ БЛОК		Прогиб рамы оконного блока и балконной двери		Пункт 11.1.2 СП 20.13330.2011
3	БАЛКОННЫЙ БЛОК ПАНОРАМНЫЙ		Прогиб вертикального профиля створки		Пункт 11.1.2 СП 20.13330.2011
	ОСТЕКЛЕНИЕ ЭРКЕРА		Прогиб углового соединителя		Пункт 11.1.2 СП 20.13330.2011
4	НАРУЖНОЕ БАЛКОННОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ		Прогиб стекла		Пункт 11.1.2 СП 20.13330.2011
* L - расчетная длина элемента, м.

Б.3 Правила назначения расчетных значений ветровой нагрузки на оконные и балконные блоки

Б.3.1 В качестве расчетного значения ветровой нагрузки на оконные и балконные блоки принимают нормативное значение ветровой нагрузки, определенное согласно СП 20.13330 по формуле

,

(Б.1)

где и - нормативные значения средней и пульсационной составляющих ветровой нагрузки для заданного ветрового района и типа местности площадки строительства соответственно, кПа ().

Б.3.2 Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки в формуле (Б.1) определяют согласно пункту 11.1.3 СП 20.13330.2011 в зависимости от эквивалентной высоты над поверхностью земли по формуле

,

(Б.2)

где - нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое в зависимости от ветрового района по таблице Б.2 (таблица 11.1 СП 20.13330.2011);

- расчетная эквивалентная высота установки контрольного оконного блока или балконного остекления согласно таблице 3 раздела 6 настоящего станстандарта#, принимаемая равной отметке верха оконного блока верхнего этажа здания башенного типа или секционного типа с равной этажностью (рисунок Б.2).

В многосекционном здании переменной этажности контрольные расчеты рекомендуется проводить раздельно для каждой секции;

Рисунок Б.2 - Схема определения расчетной эквивалентной высоты

- коэффициент, учитывающий изменение ветровой нагрузки для высоты , принимаемый по таблице Б.3 (таблица 11.2 СП 20.13330.2011) или рассчитываемый по формуле (Б.3) в соответствии с расчетным типом местности площадки строительства

,

(Б.3)

здесь и - коэффициенты, определяемые по таблице Б.4 (таблица 11.3 СП 20.13330.2011). Расчетный тип местности принимают по таблице Б.5 и на основании классификации по приложению Ж СП 20.13330.2011;

c - аэродинамический коэффициент, в общем случае принимаемый равным 0,8 по условиям наветренного фасада согласно приложению Д СП 20.13330.2011.

Таблица Б.2

Ветровые районы (принимают по карте 3 приложения Ж СП 20.13330.2011)	la	I	II	III	IV	V	VI	VII
, кПа	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

Таблица Б.3

Высота , м	Коэффициент k() для типов местности
	А	В	С
5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15

Таблица Б.4

Параметры в формулах (Б.3), (Б.4)	Тип местности
	А	В	С
	0,15	0,20	0,25
	1,00	0,65	0,4
	0,76	1,06	1,78

Таблица Б.5

Б.3.3 Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки в формуле (Б.1) на эквивалентной высоте определяют по формуле

,

(Б.4)

где - нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки определяемое по формуле (Б.2);

- коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таблице Б.6 (таблица 11.4 СП 20.13330.2011) или по формуле (Б.5).

v - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, в общем случае для светопрозрачных конструкций площадью менее 15 v = 1.

Таблица Б.6

Высота , м	Коэффициент пульсаций давления ветра () для типов местности
	А	В	С
5	0,85	1,22	1,78
10	0,76	1,06	1,78
20	0,69	0,92	1,50
40	0,62	0,80	1,26
60	0,58	0,74	1,14
80	0,56	0,70	1,06

.

(Б.5)

Значения параметров и для различных типов местностей приведены в таблице Б.4.

Б.4 Правила назначения расчетных значений ветровой нагрузки на конструкции наружного балконного остекления

Б.4.1 В качестве расчетного значения ветровой нагрузки на конструкции наружного балконного остекления [по критерию недопустимости аварийных состояний (частичное или полное разрушение в условиях урагана)] принимают расчетное значение пиковой ветровой нагрузки, определяемое согласно СП 20.13330 по формуле

,

(Б.6)

где - нормативное значение пиковой ветровой нагрузки, кПа (), определяемое согласно пункту 11.2 СП 20.13330.2011 по формуле

,

(Б.7)

здесь - то же, что в Б.3.2, кПа ();

- расчетная эквивалентная высота, определяемая аналогично Б.3.2, м;

и - коэффициенты, учитывающие изменение давления и пульсации давления ветра соответственно на высоте , определяемые аналогично Б.3.2 и Б.3.3 соответственно;

- пиковые значения аэродинамических коэффициентов положительного и отрицательного давления;

- коэффициенты корреляции ветровой нагрузки, соответствующие положительному давлению (+) и отсосу (-), принимаемые по таблице Б.7 (таблица 11.8 СП 20.13330.2011) в зависимости от площади ограждения А, с которой собирается ветровая нагрузка (площадь рассчитываемой светопрозрачной конструкции);

= 1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый согласно пункту 11.1.12 СП 20.13330.2011.

Для всех типов зданий согласно Б.1 аэродинамические коэффициенты и могут быть приняты на основании Д.1 приложения Д СП 20.13330.2011 или в соответствии со схемой, приведенной на рисунке Б.3.

Таблица Б.7

Зона	A	В
(-)	-2,2	-1,2

Рисунок Б.3 - Схема к определению пиковых значений аэродинамических коэффициентов

Б.5 Правила выполнения контрольного инженерного расчета основных показателей жесткости оконного блока по условию предельно допустимой воздухопроницаемости (разуплотнения). Примеры возможных конструктивных решений

В качестве основного критерия соблюдения проектных условий по требованию предельно допустимой воздухопроницаемости принимают прогиб промежуточного силового элемента (см. Б.2) в плоскости действия нагрузки. Соответствующие условия обеспечиваются характеристиками жесткости расчетных сечений в направлении действия ветровой нагрузки.

Рисунок Б.4 - Расчетная схема для определения жесткости оконных блоков при действии равномерно распределенной ветровой нагрузки

Рисунок Б.5 - Расчетные элементы (вертикальные импосты) окон различной конструкции

Требуемый момент инерции силового элемента (для оконного блока - вертикального импоста) , , рассчитывают по формуле

,

(Б.8)

где w - расчетное значение ветровой нагрузки, принимаемое согласно 5.2.1 и настоящему приложению, ;

L - рабочая длина профиля, см;

- ширина грузовой полосы в эпюре нагружения, см;

Е - модуль упругости, . Для стали Е = 210 000 ;

f - максимально допустимая деформация профиля, f = L/300, см.

Для каждой полосы эпюры нагружения моменты инерции вычисляют отдельно. Сложение размеров грузовых полос при расчетах не допускается. Результирующий требуемый момент инерции стального усилителя импоста определяют как сумму составляющих от каждой области действия нагрузки по формуле

.

(Б.9)

Для оконных и балконных блоков из ПВХ профилей расчетным конструктивным параметром является момент инерции стального усилителя (см. рисунок Б.5). Фактический момент инерции и соответствующее ему сечение армирующего вкладыша принимают строго в соответствии с техническим каталогом производителя профильной системы. Артикул армирующего вкладыша должен соответствовать артикулу профиля импоста; при этом должно выполняться условие . Конструктивно указанное требование может быть выполнено за счет толщины стали непосредственно армирующего вкладыша или за счет включения в конструкцию оконного блока усилителя импоста согласно рисунку Б.6.

Рисунок Б.6 - Возможные конструктивные решения импоста оконного блока из поливинилхлоридных профилей

Б.6 Определение требуемой толщины стекла в конструкциях наружного балконного остекления при действии ветровой нагрузки (по условию недопустимости аварийных состояний)

В качестве основного критерия расчета наружного балконного остекления по условию недопустимости аварийных состояний при действии ураганного ветра принимают предельно допустимый прогиб в центре стеклянной пластины (см. Б.2), приводящий:

а) к потере устойчивости створки и выпадению ее из направляющего рельса наружу - для наружного балконного остекления с раздвижными створками (ОсБ-П-Р);

б) к самопроизвольному открыванию створок внутрь с возможным последующим частичным или полным разрушением остекления балкона (лоджии) за счет возникновения избыточного внутреннего давления - для наружного балконного остекления с поворотными и поворотно-откидными створками [ОБЛ-П(ПО), ОБП-П(ПО)].

Расчетное значение предельно допустимого прогиба стекла в центре пластины принимают равным fа/300, где а - большая сторона листа стекла, см.

Толщину стекла , см, соответствующую указанным требованиям жесткости, определяют по формуле

,

(Б.10)

где - безразмерный коэффициент, зависящий от соотношения размеров сторон стекла, определяемый по таблице Б.8;

w - расчетное значение пиковой ветровой нагрузки, принимаемое согласно СП 20.13330 и настоящему приложению, ;

b - меньшая сторона листа стекла, см;

- расчетное сопротивление стекла на растяжение при изгибе, определяемое по таблице Б.9.

Таблица Б.8

a/b		1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0	4,0	5,0
		0,2874	0,3762	0,4530	0,5172	0,5688	0,6102	0,7134	0,7410	0,7476

Таблица Б.9 - Расчетные значения сопротивления стекла на растяжение при изгибе для различных видов стекол

Вид стекла	, МПа	Ссылка на структурный элемент стандарта
1 Незакаленное листовое стекло	15	Таблица А.1 приложения А ГОСТ 111-2014
2 Закаленное листовое стекло	120	Таблица Б.1 приложения Б ГОСТ 30698-2014
Примечание - В случае использования триплекса расчет проводят только для стекла, находящегося со стороны приложения нагрузки. Совместную работу стекол и прочность пленки в расчете не учитывают.