• +7(495)1055919
Добро пожаловать на наш сайт !

Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов

Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов

Детерминантом, в процессе измерения показателей навесных вентилируемых фасадов, охватывающих всю систему, является разновидность расчета нагрузки ветра. На сегодняшний день, современная техника, шагнувшая далеко вперед, позволяет нам использовать её в расчетах значении коэффициента устойчивости к давлени. и ветровой нагрузке. Не стоит забывать, применимые данные относятся только к воздухонепроницаемым прошивкам здания.

Наведите на картинку чтобы увидеть описание. Чтобы увеличить - нажмите.
Опоясывающие движения ветра вокруг здания
В дополнениях СНиП написано: «...для определения показателей давления и нагрузок используются расчеты, произведенные на экспериментальных моделях с жестко закрепленной воздухонепроницаемой облицовкой». Но возникает противоречие, потому как, в системе НВФ (навесные вентилируемые фасады) внешний воздух попадает между слоем теплоизоляции и облицовкой, и постоянно циркулирует там, соответственно здания с такой системой будет с проникновением воздуха. Облицовка фасада не испытывает высоких ветровых нагрузок если: при проектировании принимать в расчет постоянные, плоскостные пороги давлений. То есть разница давлений между внешним воздействием воздуха на облицовку и воздухом, находящемся между облицовкой и теплоизоляцией, не возникает. При этом, следует принять во внимание, что корреляция значений силы ветра и давления – величина колеблющаяся и находящаяся в зависимости от распределения давления на стены зданий, а оно, в своё время, зависит от потока (силы) ветра. Поэтому разность давлений происходит в любом случае.

DIN 1055Для концепта предотвращения весьма опасного влияния нагрузок ветра, отвечающий своду строительных норм и правил, были проведены исследования. В реальных условиях, под воздействием потока воздуха на облицовку систем НВФ, были получены результаты разницы давлений, вследствие этого и была разработана формула разницы давлений.

Поток воздуха

Рисунок 2. Временное изменение потока воздуха вдоль вертикального канта здания.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 3. Поток воздуха вдоль вертикального канта здания в области вентилируемой облицовочной конструкции.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 4. Конечное распределение ветровой нагрузки с НВФ.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 5. Движение потока воздуха относительно здания с или без "ветровой преграды" в области воздушного зазора.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Процесс влияния (воздействия) потока воздушных масс на строение, наглядно показан на рисунке 1 (самый верхний рисунок). Начало движения воздушных масс образует пояс из воздуха вокруг здания, в свою очередь кинетическая энергия воздуха (T=M*V в квадрате/2) преобразуется в энергию давления. Под воздействием накопившегося воздуха, поступающий воздушный поток вносит изменения в своём направлении, создавая пояс, в результате кручения образуется вихрь (подковообразный вихрь) в остове строения. Движение потока воздушных масс, стремится к продольным боковым сторонам здания.

Обратимся к рисунку 2, часть а. Из рисунка, необходимо понимать, и строго учитывать течение воздушных масс по анфиладным боковым сторонам строения. Из чего следует, течение воздушного потока помогает рождению вторичного завихрения с большей скоростью вращения (рисунок 2, часть b), и, в тоже время, периодом затухания и усиления (рисунок 2, часть c). Ниже отметки потока воздуха, отведенного со стороны ветра, рождается зона повышенного разрежения. Течение воздушных масс, снова и снова, концентрируется по направлению боковых сторон здания, соответственно зона разрежения увеличивается (рисунок 2, часть а). В рамках СНиП, на сегодняшний день, ведется анализ значений зоны разрежения воздуха по краю строений, с учетом коэффициента ср. На рисунке 3, чётко показано движение воздушного потока между облицовкой системы НВФ и несущей стеной строения. Течение воздуха в зазоре между стеной и облицовкой, оказывает влияние на распределение, в этом зазоре, давления и кардинально отличается от наружного давления. Значение итоговой нагрузки ветра, на облицовку системы НВФ, можно вывести из разности давления внешней и внутренней нагрузки ветра (рисунок 4).

Рисунок 6. Коэффициенты для определения сопротивления воздуху, циркулирующему в воздушном зазоре.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Если разделить воздушный клиренс под вертикальными кромками строения слоями, которые не пропускают воздух, можно достигнуть снижение нагрузки ветра, соответственно и давления. Рисунок 5, ясно показывает нам, как поменялось течение воздушных масс. Для определение воздействия ветровой нагрузки, проводились испытания в аэродинамической трубе, и не только, но и в реальном времени и условиях.

Лабораторные испытания в аэродинамической трубе и опыты в реальных условиях по определению ветровой нагрузки

Есть пару параметров, определяющих воздействие на стабилизирование давления между движением воздуха внутри воздушного зазора и внешним влиянием воздушного потока на облицовку:
  1. Проникание воздуха во внутреннюю сторону облицовки системы НВФ.
  2. Противодействие движению воздушных масс, в воздушном зазоре.
Рисунок 7. Сравнение результатов, полученных при испытаниях в аэродинамической трубе и проведении крупномасштабных испытаний.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
В том случае, если в воздушном зазоре (клиренсе) исходит высокое противодействие потоку из воздуха, то разность давления внешнего воздействия воздушного потока и воздуха, находящегося в воздушном зазоре, выравнивается или останавливается. При этом движение потока воздушных масс будет противиться зоне облицовки системы НВФ, хотя и незначительно. Вывод: поток воздуха, без особых проблем, будет попадать в воздушный зазор. То есть, движение воздушного потока внешней облицовки системы навесных вентилируемых фасадов (здесь проникание воздуха, шума) многим определяется границами рустов; шире руст – наибольшее проникание воздуха, соответственно ниже противодействие движению воздушного потока. Чтобы играть с этим параметром, мы вычисляем его по следующей формуле (слева):
Рисунок 8. Коэффициент давления Ср для зданий с или без нанесенного изоляционного слоя вдоль вертикального канта здания.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 9. Разделение воздушного потока посредством вертикальных несущих профилей подсистемы.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 10. Рекомендуемые значения Ср для проведения расчетов по вентилируемым подоблицовочным конструкциям и их анкеровке.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Большое внимание необходимо уделить толщине воздушной подушке (зазору), чем больше зазор, тем больше противодействие движению потока воздушных масс. Сопротивление течения потока воздуха определяется уравнением, расположенным сверху справа.

Лабораторные исследования проводились, как с использованием аэродинамической трубы, так и без неё. Значения, в ходе испытаний, меняли свои показатели, что видно из рисунка 6.
  1. Геометрия строения h/a (высота) и b/a (ширина).
  2. Противодействие движению потока ветра.
  3. Противодействие циркуляции воздушных масс в воздушной подушке (зазоре).
Рассмотрим рисунок 7. Видно, что исследования были произведены на заводской территории фирмы «Этернит»; испытания исполнялись в аэродинамической трубе, значения, которые получили, фактически не чем не отличаются от испытаний в реальных условиях.

Итоги исследований

Выявить показатель, при проектировании строения, предварительно сделав анализ исследования поведения облицовки НВФ в аэродинамической трубе (АТ), без расчета нагрузки СНиП, необходимо выполнить следующие требования:
  1. Воздушные клиренсы (зазоры) в зоне вертикального напуска строения, должны быть поделены верхней изоляцией, в которую не проникает воздух.
  2. Относительная проницаемость облицовки НВФ Е>0,75%, соотнесена с боковой частью строения.
  3. Пропорция толщины воздушного клиренса и стен строения, должна составлять s/a = 0,005.
  4. Испытания действуют на значения под конструкций системы НВФ, рисунок 9.
  5. Показатели давления верны, лишь для зданий прямоугольного образца с заостренными торцами объекта.
  6. Непременно, чтобы воздушный поток, который двигается по воздушному карману и расположен внутри свеса крыши, давал свободный доступ потока в наружную часть, и так же поступать внутрь (с помощью открытых рустов).
Несмотря на свод строительных нормативов и правил, два боковых канта, из просчета нагрузки ветра, вертикальное разделение площади строения на срединную зону - не так важно; но для вычисления наиболее высокой нагрузки, которая приходится на остов строения, горизонтальная отметка ставится на верхний край, т.е. параллельно к свесу крыши. От высоты строения, ширина такой отметки будет равна 10%.

Для выявления нагрузки ветра, возможно использовать следующие вариации просчета:
Вариант расчета ветровой нагрузки
Рисунок 11. "Вертикальная воздушная преграда" из расширяющегося пенного материала, проходящая вдоль кантов здания.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 12. Вертикальная "ветровая преграда" с плитой из сжатого изоляционного слоя из минерального волокна, проходящая вдоль кантов здания.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
Рисунок 13. Фольга (мембрана) в качестве ветровой преграды, закреплена на несущем профиле и преклеена к стене.Ветровые нагрузки в системах вентилируемых фасадов
В таблице 1, к рисунку 10, мы увидим показатели давления, которые воздействуют на конструкции под облицовочной системы, установленных в своде СНиП. Так же показаны сведенные значения ср, в случае, если на краю строений был уложен угловой изоляционный слой. Изначально, посмотрев на таблицу, (важно) нужно учитывать влияние проникание ветра, которые в свою очередь, зависят от ширины рустов, а не противодействие циркуляции воздушного потока, внутри воздушного зазора. В настоящее время планируется добавить данный вариант в свод правил (СНиП).

Данные показатели нагрузки системы под конструкции НВФ, реально ниже, чем в своде правил (СНиП). Это касается отметки вертикальной кромки, коэффициент разрежения воздуха которой равна -2,0.

Образование «воздушной преграды» на вертикальных кромках строения

«Воздушная преграда» предполагает под собой:
  1. Пенополиуретановые герметики, не менее 100 мм. Степень компрессии слоя равен К=1:3 (рисунок 11).
  2. Полосу материала изоляции из минеральной ваты шириной 500 мм, при плотности не менее 70кг/метр в кубе, которая в свою очередь, должна находиться в воздушном клиренсе, в плотно сжатом состоянии.
  3. Паропроницаемые мембраны, для «ветровой преграды».

Монтаж теплоизоляции в навесных вентилируемых фасадах, с воздушным клиренсом

При монтаже тепло и звукоизоляционных плит на внешнюю стену строения, определенно стоит убедиться в правильности их закрепления. Итоговая нагрузка плит теплоизоляции, заключается в разности давления нижней и верхней частей слоя. Не забываем, что показатель нагрузки пропорционален кинетической энергии воздушного потока. При использовании теплоизоляционных материалов (минеральных), воздействие движение воздушных масс не столь значительна, и составляет значение коэффициента давления ср=-0,05. Материалы, через которые воздух не проникает, такие как пенополистирол, следует крепить дополнительно на клей. Наклеивание и крепление на дюбель, рекомендуется производить в случаях пользования изоляции из минеральной ваты и пенополистирола, чтобы избежать попадания холодного воздуха из внешних источников (ветра), а так же «опущение» материала изоляции в воздушный клиренс, что поведет за собой не правильное движение воздушных масс в этом зазоре. Наклеивание должно происходить по всем требованиям СНиП; а при фиксации мин плиты на дюбеля, количество на плиту должно быть не менее 4 дюбеля на квадратный метр. 

Опубликовано 9-10-2016, 17:39. | Просмотрело: 388 чел.


Похожие статьи в журнале
  • Использование вентилируемых фасадов для строительства энергоэкономичного жилья

    На данный момент, современные технологии позволяют использовать различные виды подачи энергии, далее преобразованием энергии в теплоту (в энергосберегающем жилье возникает парниковый эффект),  и в заключение, её потреблением. Всё это обусловлено не только негативным отношением к климату, но и

    Оптимизация энергоэкономичного жилья

  • Срок службы подсистемы НВФ из металла. Коррозия подсистемы

    Эффективной защитой, с точки зрения технических характеристик в строительстве, против дождевой и ветровой преграды, являются навесные вентилируемые фасады, имеющие воздушный зазор. Влажная среда, которая остается после возведения строений, и которая образуется после использования жилых помещений,

    Коррозия оцинкованных стальных кронштейнов

  • Санация коррозии в бетоне

    В большинстве случаев, проявление коррозии связанно с тем, что требования по производству покрытий из бетона не соблюдаются. Не редко,  бетон имеет слишком пористый состав, что ведет за собой окисление его углекислой солью. Поэтому, такой бетон, имеющий в своём составе углекислую соль, и

    Структура бетонной сэндвич-панели

  • Шумоизоляция зданий вентилируемыми фасадами

    Монтаж навесных вентилируемых фасадов, расположенных около школ, больниц, транспортных узлов, зданий администрации, должен следовать определенным требованиям звукоизоляции. В нашей стране, не так давно, были выпущены СНиП (строительные нормы и правила)"звукоизоляция в высотном строительстве",

    Стандартные системы НВФ из алюминия: F-облицовка фасада, U-подсистема, P-дюбель фасадный, M-минеральный утеплитель, W-несущая стена

  • Стандартный вентилируемый фасад

    Стандартный навесной вентилируемый фасад – это современная технология наружной отделки зданий, сочетающая в себе ряд функций, выходящих за рамки организации простого утепления стен. Конструкция навесных вентилируемых фасадов предусматривает создание в промежутке между стеной и наружным слоем из

    Вентилируемый фасад в натуре

  • Высокоэффективная защита зданий от ударов молнии

    В последнее время популярность вентилируемых фасадов возросла в разы. Подобные системы имеют отличные технические характеристики за счет последовательного разделения функций облицовки и теплоизоляции, монтируемых на одну и ту же несущую конструкцию. Невентилируемые аналоги не обладают такими

    Удар молнии в здание

  • Вентилируемые фасады – конструкция, для уменьшения теплопотерь

    Для архитектурного обустройства здания в качестве отделочного материала применяются специальные конструкции вентилируемых фасадов. Крепление данных конструкций выполняется различными способами, что позволяет выполнять монтажные работы на поверхностях любой сложности. Вентилируемые фасады

    Утепление вентилируемого фасада

  • Новые системы вентилируемых фасадов

    В настоящее время все большее распространение во время строительства жилых домов, а также административных зданий получили навесные фасады. К тому же они превосходно подходят для промышленных объектов, зданий общественного пользования и тех помещений, которые предназначаются для хранения различных

    Монтаж вентилируемого фасада