Несущая способность является очень важной характеристикой материалов, используемых для строительства различных зданий и сооружений. Эта характеристика определяет, какую нагрузку может выдержать та или иная конструкция без деформации или разрушения.

В полной мере касается это и различных металлических конструкций. В начале прошлого века повышение их прочности и несущей способности достигалось исключительно увеличением толщины стенок металлических профилей. Но, с развитием индустрии строительных материалов, все большее внимание стало уделяться снижению материалоемкости конструкций без ущерба для их прочности и надежности.

Результатом таких разработок стало появление новых современных материалов, одним из которых стал металлический профилированный лист.

Получают этот материал путем обработки рулонной или листовой холоднокатаной стали на специальных профилегибочных станах. В результате плоская поверхность металла приобретает гофрированную или волнистую поверхность. Каждый выступ на поверхности металла выполняет функцию ребра жесткости, значительно увеличивая прочность металла.

Области применения несущего профнастила

Несущая способность профлиста на порядок выше несущей способности плоского металлического листа такой же толщины. При этом, чем больше высота трапециевидной гофры или волны профнастила, тем выше его несущая способность. Так, например, допустимая нагрузка на 1 м2 стенового профнастила С10-1200-0,6, уложенного на опоры с шагом 1 м составляет 86 кг. В то же время, несущая способность профилированного листа НС44-1000-0,7 с расстоянием между опорами 3,5 м составляет уже 182 кг/м2.

Исключительно удачное сочетание небольшого собственного веса с высокой прочностью и долговечностью позволяют использовать металлический профилированный лист в самых различных областях строительства. Его применяют для:

1. Устройства кровельных покрытий любой конфигурации и сложности с шагом обрешетки до трех и даже более метров.
2. Монтажа несъемной опалубки, при этом несущий профнастил для перекрытий не только выдерживает без каких-либо деформаций вес бетонной смеси и ее внутреннего каркаса, но и дополнительно выполняет функцию листовой арматуры.
3. Устройства междуэтажных композитных перекрытий и диафрагм жесткости зданий с металлическим несущим каркасом.
4. Устройства утепленных и неутепленных наружных стеновых ограждений зданий и сооружений самого различного назначения;

Монтажа металлических заборов как промышленных и гражданских, так и индивидуальных жилых зданий.

Уникальные качества профнастила давно используются в промышленном строительстве. Применение металлического профилированного листа позволяет не только сократить сроки строительства объектов, но и существенно снизить затраты на их возведение.

В частности, несущая способность профнастила Н75 позволяет увеличить расстояние между прогонами кровельного покрытия до 5,0-7,0 м, в зависимости от уклона крыши. При этом прочности этого профилированного листа достаточно, чтобы выдержать практически любую снеговую нагрузку даже при таком значительном расстоянии между опорами.

Стоит отметить, что несущая способность профнастила Н75 позволяет использовать его не только для перекрытия большепролетных зданий. Его успешно применяют и в качестве несъемной опалубки при бетонировании перекрытий, рассчитанных на очень высокую эксплуатационную нагрузку. В последние годы несущий профнастил широко применяется и в индивидуальном строительстве.

Несущий профлист, цена которого ниже, чем у металочерепицы, имеет великолепные эксплуатационные характеристики. Он легок, прочен, стоек к различным внешним воздействиям. Профнастил также имеет элегантный внешний вид благодаря богатству цветовой гаммы современных защитно-декоративных покрытий. Кроме того, монтаж его не требует специальных навыков и может быть выполнен собственными силами без привлечения профессионалов.

Несущая способность профнастила — предельно допустимые нагрузки

Как уже говорилось выше, несущая способность профлиста определяется нагрузкой, которую он может выдержать без деформаций и разрушения. Для расчета прочности профнастила используют четыре схемы опирания профлиста: однопролетную, двухпролетную, трехпролетную и четырехпролетную. При этом принимается, что ширина опорной конструкции в месте соприкосновения с профнастилом не меньше 40 мм.

Ниже в таблице приведены предельно-допустимые равномерно-распределенные нагрузки для некоторых видов профнастила, как несущего, так и стенового.

В таблице приведены допустимые нагрузки для профилей с наиболее часто используемой толщиной стали исходной заготовки. С увеличением толщины стали, допустимые нагрузки увеличиваются прямо-пропорционально. Поэтому, для того, чтобы определить значения предельно-допустимых нагрузок для профнастила с другой толщиной стали, необходимо табличное значение умножить на соотношение толщины стали приведенного в таблице профиля к толщине стали рассматриваемого профлиста.

Методика расчета прочности кровельного покрытия и выбор марки несущего профлиста

Расчет несущей способности профнастила необходим для правильного выбора профилированного листа. Он сравнительно несложен и позволяет подобрать профиль с оптимальным соотношением несущей способности и цены материала.

Рассмотрим пример расчета нагрузки на профилированный лист кровельного покрытия и выберем профнастил с учетом данных, полученных в результате проведенного расчета.

Для начала принимаем следующие исходные данные для расчета: здание имеет двускатную кровлю с углом наклона 35°, проекция ската на горизонтальную плоскость равна 6,0 м, строительство расположено в Московской области.

Общая величина нагрузки на профилированный лист кровельного покрытия получается путем сложения снеговой и ветровой нагрузок, а также собственного веса профнастила.

Вес профнастила определяется площадью кровельного покрытия, величиной необходимых монтажных нахлестов и равен 8,6 кг/м2.

Расчетная снеговая нагрузка определяется местом расположения строительства. Московская область относится к III снеговому району, для которого снеговая нагрузка составляет 180 кг/м2. С учетом уклона кровли, снеговая нагрузка для нашего здания составляет 180х(60°-35°)/(60°-25°)=128,6 кг/м2, где 35° — принятый угол наклона кровли.

По карте ветровых нагрузок находим, что Московская область относится к I ветровому району, для которого ветровая нагрузка составляет 32 кг/м2. С учетом уклона кровли, коэффициент аэродинамического сопротивления покрытия из профлиста будет равен приблизительно 0,3, соответственно ветровая нагрузка составит 32х0,3=9,6 кг/м2.

Следовательно, общая нагрузка на профнастил кровельного покрытия в нашем случае составит 8,6+128,6+9,6=146,8 кг/м2.

С учетом длины ската крыши и выбранного шага обрешетки, подбирается несущая способность профнастила (таблица допустимых нагрузок приведена выше). Исходя из полученной величины нагрузки на кровельное покрытие и табличных данных, для нашего здания подойдет профнастил С21-1000-0,6 с предельно допустимой нагрузкой 195 кг/м2.

Стоимость профилированного листа зависит от высоты профиля, толщины металла и качества его защитно-декоративного покрытия. Ниже приведена таблица, в которой указана стоимость наиболее популярной марки несущего профнастила — Н75, изготовленного из оцинкованной стали с количеством цинка в покрытии 140 г/м2.

Несмотря на то, что чаще всего можно обойтись более дешевыми вариантами, большинство застройщиков предпочитают использовать профлист с большим запасом прочности относительно расчетных характеристик. Особенно это касается районов, в которых за последние 20 лет были зафиксированы случаи аномально высокого уровня осадков, выпавших за короткий промежуток.