Покрытие кровли из сэндвич-панелей
Хочу поднять такой вопрос о том, как правильно подобрать сэндвич-панели для скатной кровли. Примерно 10 лет назад Заказчик пожаловался на то, что протекла кровля. Это был наш проект и для кровли были заложены кровельные сэндвич-панели. Поднявшись на кровлю стала понятна в чём заключается ошибка – Подрядчик уложил на кровлю не кровельные панели, а стеновые той-же толщины. Намеренно он это сделал чтобы сэкономить или по незнанию, я не знаю. В итоге Подрядчика заставили переделывать всю кровлю за свои деньги. Сэкономить не получилось!
Я думал это единичный случай, но недавно такой случай опять повторился. Поэтому я и написал данную статью, чтобы рассказать, как правильно подбирать сэндвич-панели для кровли.
Что такое сэндвич-панель?
Сэндвич-панель — строительный материал, имеющий трёхслойную структуру, состоящую из двух листов жёсткого материала, в нашем случае металла, и слоя утеплителя между ними. Все детали сэндвич-панелей склеиваются между собой с помощью. Разрез смотрите на фото ниже.
Утеплителем может служить минеральная вата на основе базальта или пенополистирол.
Отличия кровельной сэндвич-панели от стеновой
Кровельная сэнндвич-панель отличается от стеновой по форме замка.
Вот как выглядит стеновая сэндвич-панель:
Вот так выглядит кровельная сэндвич-панель:
Как видим, кровельная сэндвич-панель отличается от стеновой формой профиля верхнего листа и замком.
Такой профиль позволяет увеличить жёсткость кровельной сэндвич-панели по сравнению со стеновой, а также улучшает герметичность шва.
Сравнение прочности кровельной сэндвич-панели со стеновой.
Рассмотрим несущую способность кровельной сэндвич-панели при двухпролётной схеме награждения
Несущую способность кровельной панели можно узнать по следующей таблице:
Толщина панелей, мм | Несущая способность кровельных сэндвич-панелей при равномерной нагрузке, кг/м2 | Ширина опоры, мм | ||||||
Длина пролета, м | крайней | средней | ||||||
1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | |||
Наполнитель – базальтовая минеральная вата «ROCKWOOL» | ||||||||
50 | 421 | 274 | 201 | 142 | 87 | 55 | 60 | 80 |
60 | 507 | 331 | 243 | 161 | 102 | 67 | ||
80 | 681 | 446 | 328 | 200 | 133 | 92 | ||
100 | 854 | 560 | 378 | 239 | 164 | 119 | ||
120 | 1027 | 675 | 426 | 279 | 194 | 143 | 90 | |
150 | 1287 | 840 | 503 | 336 | 243 | 184 | 100 | |
200 | 1719 | 968 | 570 | 436 | 324 | 252 | 110 | |
250 | 2152 | 1141 | 698 | 476 | 382 | 320 | 120 | |
300 | 2586 | 1314 | 826 | 589 | 398 | 337 | 130 | |
Наполнитель – пенополистирол самозатухающий с антипиренами | ||||||||
50 | 403 | 244 | 156 | 118 | 87 | 75 | 60 | 80 |
60 | 504 | 310 | 213 | 155 | 117 | 106 | ||
80 | 812 | 530 | 372 | 277 | 215 | 181 | ||
100 | 911 | 618 | 469 | 357 | 280 | 225 | ||
120 | 1071 | 728 | 553 | 437 | 346 | 335 | 90 | |
150 | 1231 | 903 | 671 | 528 | 433 | 364 | 100 | |
200 | 1462 | 984 | 731 | 576 | 471 | 397 | 110 | |
250 | 1579 | 1063 | 791 | 623 | 510 | 429 | 120 | |
300 | 1694 | 1140 | 849 | 669 | 548 | 461 | 130 |
Несущую способность стеновой панели можно узнать по следующей таблице:
Толщина панелей, мм | Несущая способность кровельных сэндвич-панелей при равномерной нагрузке, кг/м2 | Ширина опоры, мм | ||||||||||
Длина пролета, м | крайней | средней | ||||||||||
1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 5.5 | 6.0 | |||
Наполнитель – базальтовая минеральная вата «ROCKWOOL» | ||||||||||||
50 | 405 | 291 | 228 | 123 | 84 | 53 | 33 | — | — | — | 60 | 60 |
60 | 417 | 301 | 231 | 146 | 127 | 91 | 62 | 40 | — | — | ||
80 | 443 | 325 | 260 | 159 | 138 | 112 | 100 | 87 | 71 | 50 | ||
100 | 464 | 346 | 275 | 176 | 157 | 136 | 127 | 106 | 91 | 78 | ||
120 | 505 | 370 | 292 | 207 | 168 | 150 | 143 | 123 | 110 | 95 | 70 | |
150 | 569 | 413 | 322 | 263 | 183 | 160 | 152 | 136 | 125 | 95 | 80 | |
200 | 663 | 488 | 386 | 303 | 216 | 185 | 178 | 164 | 151 | 127 | 100 | |
250 | 701 | 519 | 408 | 367 | 259 | 220 | 208 | 190 | 185 | 163 | 110 | |
300 | 748 | 544 | 428 | 413 | 312 | 284 | 261 | 223 | 208 | 189 | 120 | |
Наполнитель – пенополистирол самозатухающий с антипиренами | ||||||||||||
50 | 431 | 314 | 246 | 130 | 103 | 86 | 66 | 53 | 43 | 36 | 60 | 60 |
60 | 435 | 317 | 248 | 148 | 110 | 96 | 81 | 64 | 52 | 43 | ||
80 | 442 | 321 | 251 | 166 | 125 | 109 | 96 | 86 | 72 | 59 | ||
100 | 448 | 325 | 254 | 167 | 141 | 122 | 107 | 96 | 87 | 76 | ||
120 | 497 | 362 | 282 | 185 | 156 | 135 | 119 | 106 | 96 | 88 | 70 | |
150 | 548 | 399 | 312 | 212 | 179 | 155 | 136 | 122 | 110 | 100 | 80 | |
200 | 647 | 473 | 370 | 259 | 218 | 188 | 165 | 148 | 133 | 121 | 100 | |
250 | 699 | 512 | 401 | 306 | 258 | 222 | 195 | 174 | 157 | 143 | 110 | |
300 | 750 | 551 | 432 | 353 | 297 | 256 | 225 | 200 | 181 | 164 | 120 |
Примечания:
- *Толщина сэндвич-панели условна принята равной толщине утеплителя
- *Толщина металлического листа панели принята за 0.5 мм
- *Допустимый прогиб для стеновых сэндвич-панелей составляет L/150, для кровельных – L/200
- *Нагрузки соответствуют двухпролётной (многопролётной) схеме нагружения
- Данные взяты согласно данным производителя МеталлПром, для других производителей показатели могут отличаться (очень часто в меньшую сторону).
Как видим из данных таблиц кровельная сэндвич-панель прочнее стеновой, но разница не кажется такой значительной, но есть одно небольшое допущение – для кровельной панели максимальный прогиб принят 1/200, а для стеновой панели 1/150. Т.е. для стеновой панели допускаются большие перемещения, что неприемлемо для кровли. За счёт больших перемещений шов не остаётся герметичным
Кровельный замок
Другая причина почему нельзя применять стеновые панели на кровлю заключается в том, что замок стеновых панелей не подходит для кровли.
Вот как выгладит замок кровельной панели
Вот как выглядит замок стеновой панели
Подбор толщины кровельной панели
Подбор толщины кровельной панели подбирают по 2-ум критериям:
- По необходимому термическому сопротивлению
- По необходимой несущей способности.
Подбор толщины панели по термическому сопротивлению.
Требуемое термическое сопротивление рассчитывается согласно СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.
Прежде всего необходимо определить ГСОП (градусо-сутки отопительного периода, °С ∙ сут/год). Данный параметр определяем по формуле 5.2 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий:
ГСОП = (tв — tот)zот,
где tв — расчётная внутренняя температура воздуха, принимаемая по минимальным температурам согласно ГОСТ 30494-2011, ГОСТ 12.1.005-88;
tот, zот — средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по своду правил для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С, а при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых не более 10 °С (принимается согласно СП 131.13330.2012 Строительная климатология).
Далее по таблице 3 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий определяем требуемое термическое сопротивление ограждающей конструкции в зависимости от назначения здания, рассчитанного значения ГСОП смотрим в колонке «Покрытий и перекрытий над проездами» необходимое значение.
Таблица 3 (СП 50.13330.2012) — Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Здания и помещения, коэффициенты а и b | Градусо-сутки отопительного периода, °С сут/год | Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче (м2 ∙ °С)/Вт, ограждающих конструкций | ||||
Стен | Покрытий и перекрытий над проездами | Перекрытий чердачных над неотапливаемыми подпольями и подвалами | Окон и балконных дверей, витрин и витражей | Фонарей | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
1 Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития | 2000 | 2,1 | 3,2 | 2,8 | 0,3 | 0,3 |
4000 | 2,8 | 4,2 | 3,7 | 0,45 | 0,35 | |
6000 | 3,5 | 5,2 | 4,6 | 0,6 | 0,4 | |
8000 | 4,2 | 6,2 | 5,5 | 0,7 | 0,45 | |
10000 | 4,9 | 7,2 | 6,4 | 0,75 | 0,5 | |
12000 | 5,6 | 8,2 | 7,3 | 0,8 | 0,55 | |
a | — | 0,00035 | 0,0005 | 0,00045 | — | 0,000025 |
b | — | 1,4 | 2,2 | 1,9 | — | 0,25 |
2 Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом | 2000 | 1,8 | 2,4 | 2,0 | 0,3 | 0,3 |
4000 | 2,4 | 3,2 | 2,7 | 0,4 | 0,35 | |
6000 | 3,0 | 4,0 | 3,4 | 0,5 | 0,4 | |
8000 | 3,6 | 4,8 | 4,1 | 0,6 | 0,45 | |
10000 | 4,2 | 5,6 | 4,8 | 0,7 | 0,5 | |
12000 | 4,8 | 6,4 | 5,5 | 0,8 | 0,55 | |
a | — | 0,0003 | 0,0004 | 0,00035 | 0,00005 | 0,000025 |
b | — | 1,2 | 1,6 | 1,3 | 0,2 | 0,25 |
3 Производственные с сухим и нормальным режимами* | 2000 | 1,4 | 2,0 | 1,4 | 0,25 | 0,2 |
4000 | 1,8 | 2,5 | 1,8 | 0,3 | 0,25 | |
6000 | 2,2 | 3,0 | 2,2 | 0,35 | 0,3 | |
8000 | 2,6 | 3,5 | 2,6 | 0,4 | 0,35 | |
10000 | 3,0 | 4,0 | 3,0 | 0,45 | 0,4 | |
12000 | 3,4 | 4,5 | 3,4 | 0,5 | 0,45 | |
а | — | 0,0002 | 0,00025 | 0,0002 | 0,000025 | 0,000025 |
b | — | 1,0 | 1,5 | 1,0 | 0,2 | 0,15 |
Примечания
1 Значения для величин ГСОП, отличающихся от табличных, следует определять по формуле где ГСОП — градусо-сутки отопительного периода, °С сут/год, для конкретного пункта; a, b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6, для группы зданий в поз. 1, где для интервала до 6000 °С ∙ сут/год: а = 0,000075, b = 0,15; для интервала 6000 — 8000 °С ∙ сут/год: а = 0,00005, b = 0,3; для интервала 8000 °С ∙ сут/год и более: а = 0,000025; b = 0,5. 2 Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого значения приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций. 3* Для зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3, нормируемые значения приведенного сопротивления теплопередаче, должны определяться для каждого конкретного здания. |
Далее открываем технические характеристики завода изготовителя сэндвич-панели и подбираем толщину панели таким образом, чтобы его термическое сопротивление было больше, чем требуемое.
ХАРАКТЕРИСТИКИ СЭНДВИЧ-ПАНЕЛЕЙ С УТЕПЛИТЕЛЕМ ИЗ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ для производителя МеталлПром:
Толщина, мм | Термическое сопротивление Rt=m2×°C/Вт | Теплопроводность λ=Вт/Мк | Предел огнестойкости, ГОСТ 30247.0-94 | Плотность, кг/м3 |
50 | 1,04 | 0,05 | EI 30 | 105-140 |
80 | 1,67 | 0,05 | EI 30 | 105-140 |
100 | 2,08 | 0,05 | EI 90 | 105-140 |
120 | 2,5 | 0,05 | EI 90 | 105-140 |
150 | 3,13 | 0,05 | EI 150 | 105-140 |
200 | 4,14 | 0,05 | EI 150 | 105-140 |
250 | 5,21 | 0,05 | EI 150 | 105-140 |
Например, подбираем толщину кровельной сэндвич-панели для г.Уфы.
tот,=-6 °С (минус 6°С)
zот =209 дней
tв = 21 tв °С (Таблица 1 (ГОСТ 12.1.005-88))
ГСОП = (tв — tот)zот, =(21-(-6))*209=5643
Требуемое термическое сопротивление согласно Таблице 3 (СП 50.13330.2012) Rтреб=3,0 (м2 ∙ °С)/Вт
Подбираем требуемую толщину утеплителя 150 мм (R=3,13 (м2 ∙ °С)/Вт>Rтреб=3,0 (м2 ∙ °С)/Вт).
Проверка несущей способности кровельной панели.
Чтобы проверить несущую способность кровельной панели нужно вычислить расчётную снеговую нагрузку. Снеговая нагрузка считается в зависимости от снегового района, угла наклона кровли, формы кровли. Подробнее о расчёте снеговой нагрузки читайте в статье «Расчет снеговой нагрузки».
Для Уфы расчётная снеговая нагрузка будет равна 350 кг/м2 (для кровли с углом до 10°, без снеговых мешков).
Подбираем максимальный шаг прогонов для панели толщиной 150 мм и снеговой нагрузке 350 кг/м2 по техническим характеристикам завода-изготовителя (см. таблицу выше). Как видим максимальный шаг прогонов для данной панели будет 2,0 м, что нужно учесть при проектировании. Т.е. нужно либо принять шаг прогонов не выше 2.0 м, либо увеличить толщину панелей.
Нередко по технико-экономическому сравнению иногда лучше применить панель потолще, чтобы уменьшить количество прогонов. Т.е. по теплотехническому расчёту требуется меньшая толщина, но для того, чтобы сэкономить металл на прогонах и фермах, выгоднее применить панели большей толщины, особенно при большой величине снеговой нагрузки.