В основном поликарбонат используют для устройства покрытий прозрачных теплиц, веранд. Его популярность также связана с высокой несущей способностью. Этот материал в 200 раз прочнее стекла. Кроме того, он отличается упругостью и пластичностью. Основными видами нагрузок, воспринимаемыми кровлей, являются снеговая и ветровая. Известно, что в различных регионах России выпадает много снега. Поэтому ответ на вопрос, сколько выдержит сотовый поликарбонат, волнует почти всех застройщиков.
Виды поликарбоната и их характеристики
Прежде чем ответить на вопрос, какую нагрузку выдерживает поликарбонат, отметим два вида материала – листовой и сотовый. Первый из них представляет собой сплошной монолитный листовой материал, расчетные параметры которого зависят только от его толщины. С сотовым или ячеистым поликарбонатом дело обстоит немного иначе, так как в зависимости от производителя материал может иметь различную структуру по поперечному сечению. Это важно, так как несущая способность сотового поликарбоната на растяжение и сжатие может отличаться, а при работе на изгибающую нагрузку возникает и растягивающее, и сжимающее напряжение.
Сразу оговоримся, что основная нагрузка, на которую рассчитывается поликарбонат – снеговая нагрузка. Ветер работает на срыв и только снижает нагрузку, а собственный вес настила незначительна и не играет большой роли. Отметим, что согласно СНиП территория России разделена на 8 районов.
Основное усилие на который рассчитывается сотовый поликарбонат – нагрузка на метр квадратный. Расчетными параметрами являются предел прочности и модуль упругости при растяжении, сжатии, изгибе. Предел прочности сотовой панели составляет от 60 до 110 МПа, модуль упругости – 2300-2500 МПа.
Расчет плоского настила
Расчет поликарбоната для плоского настила сводится к определению максимального расстояния между опорами, при котором получается минимальный прогиб, а предельно допустимые величины по прочности не превышаются. При этом поликарбонатная панель рассматривается как простая балка, работающая на изгиб. Расчетная схема может быть представлена как двухопорная, так и многоопорная конструкция. Несущая способность монолитного поликарбоната рассчитывается по следующему алгоритму:
- определяется момент сопротивления – W = bh2/6 (в общем случае определяется суммарный момент сопротивления составляющих поперечного сечения – W = ∑bh2/6);
- рассчитывается максимальный изгибающий момент по формуле М = WR, где R – расчетное сопротивление на изгиб;
- определяется расстояние между опорами по формуле l = √(8M/q) при двух опорах и l = √(12M/q), если количество опор при одинаковых расстояниях между ними превышает число 2;
- рассчитывается момент инерции – Iz = ∑(bh3/12 + y2F);
- определяется прогиб листа – f = 5ql/384EI.
Как видим, для монолитных листов расчет ведется по упрощенной формуле, а несущая способность поликарбоната сотового характеристики поперечного сечения определяются как сумма отдельных частей (ячеистые панели можно расчленить на несколько двутавров). При этом каждый расчетный параметр рассчитывается в отдельности и затем суммируется. Например, для двутавра момент сопротивления – это суммарный показатель стенки и двух полок.
Формулы показывают, что при двухопорной расчетной схеме максимальное расстояние между опорами снижается, а прогиб – увеличивается. Это связано с тем, что при увеличении количества опор изменяется расчетная схема. При двухопорной схеме имеет место шарнирное соединение, которое никак не воспрепятствует прогибу. Многопорная расчетная схема – это комбинация шарнирного соединения на крайних опорах и жесткого защемления на средних. Это свидетельствует о том, что чем больше количество опор, тем большую нагрузку может выдержать настил, так как происходит перераспределение напряжений на пролетах.
Выводы
Предлагаемая методика позволяет рассчитать по допустимым деформациям поликарбонат, нагрузка на который определяется согласно нормативным данным. По результату расчета можно подобрать листы необходимой толщины, максимальное расстояние между элементами обрешетки.
