Performanțe structurale

Introducere

Sistemele izolatoare de acoperiș și de pereți Kingspan se compun din straturi subțiri metalice de suprafață unite prin intemediul unui nucleu izolant ușor, fabricat din spumă rigidă de poliuretan sau din fibră minerală. La folosirea în construcții, unde sunt necesare performanțele termice foarte bune și capacitatea portantă considerabilă, sistemele izolatoare de acoperiș și de pereți Kingspan se folosesc ca elemente portante în construcția de acoperișuri și pereți.
Efectele și proprietățile structurale Panourile sandwich aparțin de grupul universal numit „structuri compozite“. Acestea sunt de obicei definite ca structuri multistrat, la care fiecare strat are diferite proprietăți mecanice. Panourile sandwich se compun din două straturi subțiri de suprafață de densitate înaltă (oțel) și un strat gros al nucleului mediu de densitate joasă (izolare). Avantajele acestui aranjament sunt bine cunoscute. În comparație cu sistemele convenționale de acoperiș și de perete care sunt asamblate pe șantier, sistemele de panouri sandwich sunt fabricate în afara șantierului iar după sosirea în șantier, sunt instalate rapid pe structură. Straturile individuale au o rigiditate limitată la încovoiere, de aceea nu o portanță considerabilă. Prin combinarea a două straturi exterioare de suprafață cu nucleul, se formează însă o secțiune compozită rigidă la forfecare. Momentul de încovoiere e purtat de straturile de suprafață rigide iar forțele transversale se recepționează în stratul nucleului. Capacitatea portantă, prin lipirea straturilor de suprafață la nucleu, este mărită. Datorită adeziunii dintre substrat și izolație, duritatea oferită de stratul de suprafață din oțel e crescută de nucleu, ceea ce reduce riscul cutării panoului în comparație cu sistemele asamblate în șantier unde această adeziune nu există. Este necesară o bună legătură a straturilor de suprafață și nucleu iar materialul nucleului însuși trebuie să aibă elasticitate și să reziste la forfecare.

Regulamente

O cercetare extensivă, care în Europa a fost efectuată de universități și instituții de cercetare, de la începutul dezvoltării panourilor izolatoare sandwich, a dus la stabilirea unor principii temeinice de construcții pentru a previziona performanțele panourilor. Ulterior acestor lucrări, Convenția europeană pentru oțelurile structurale (ECCS) a publicat în anul 1991 un document, care a stabilit metodele practice de proiectare – “Recomandările europene preliminare pentru proiectarea panourilor sandwich (Documentul numărul: 66)”. După acest document a urmat alt document, pe care ECCS l-a publicat în anul 2000 – “Recomandări pentru panourile sandwich ”.
Norma europeană EN 14509 - “Panourile izolatoare sandwich portante cu două straturi metalice– produse fabricate pe linia de producție - Specificare” – e în stadiu de completare, într-o fază avansată. Această normă va deveni una de produs, și acoperă îndeosebi „Panourile sandwich autoportante cu straturi de acoperire metalice pe ambele părți și cu nucleu izolant termic”, deci în Europa vor fi disponibile criteriile de evaluare normate care vor include nu numai definiția valorilor mecanice, dar și o serie de alte caracteristici importante, de exemplu:

  • Toleranțe dimensionale
  • Izolare termică
  • Îmbătrânire și utilizare pe termen lung
  • Caracteristici la incendiu
  • Impermeabilitate la apă și la aer
  • Performanțe acustice

În prezent se dezbate proiectul final. Dacă proiectul va fi aprobat de majoritatea statelor membre UE, ulterior această „normă europeană armonizată“ va fi promulgată. În afara acestei norme europene propuse trebuie să se ia în considerare regulamentele și normele specifice pentru fiecare țară.




Rigiditatea la îndoire a plăcii PUR fără legătura straturilor de oțel și nucleului PUR




Rigiditatea la îndoire e ridicată prin legătura straturilor de oțel de suprafață și nucleului

Principii de proiectare

Pentru proiectarea panourilor compozite trebuie să se folosească analiza statică și teste complete pentru a fi asigurată integritatea structurală satisfăcătoare în stadiul final (capacitate de încărcare maximă) și cât și pe întreaga durata de viață (încăcare normată). Analiza stărilor limită ia în considerare încărcarea din vânt și zăpadă conform normelor specifice pentru țara dată și include următoarele cazuri de încărcare, care trebuie luate în considerare la toate sistemele izolatoare de panouri de acoperiș și de perete.


Solicitarea din temperatură

Dilatarea termică a suprafeței metalice exterioare și interioare va fi diferită, deoarece diferă temperaturile celor două suprafețe. Nucleul izolant este lipit de ambele table, această dilatare cauzând încovoierea panoului. Aceasta poate avea o influență substanțială la încărcarea prescrisă, de aceea trebuie să se ia în considerare variațiile de temperatură. Temperatura suprafeței în timpul verii depinde de culoarea învelișului exterior și de reflectivitatea suprafeței panoului. Pentru calculul stadiului limită trebuie să se folosească pentru toate culorile Text=80°C. Pentru calcularea capacității de serviciu se poate folosi Text:

Culori foarte deschise RG = 75–90% Text= +55 °C
Culori deschise RG = 40–74% Text= +65 °C
Culori închise RG = 8–39% Text= +80 °C



unde RG=nivelul reflectivității în comparație cu oxidul de magneziu, considerat etalon cu 100% Temperatura exterioară în timpul iernii depinde de amplasare și variază între Text = -10 și -30 °C. Temperatura exterioară a acoperișului în timpul iernii se consideră 0 °C, deoarece se presupune că, în situații de încarcare maximă, este acoperit cu un strat gros de zăpadă. În general, temperatura Tint a părții interioare se poate considera +20 °C în timpul iernii și +25 °C în timpul verii pentru calculele atât al stadiului limită cât și pe întreaga durată de viață.

Fluaj (alungire, creep)

Nucleul de izolare este un polimer care, la o încărcare îndelungată, se va deforma lent. Flexiunea panoului, ca atare, va crește treptat la o încărcare constantă. Acest lucru e cunoscut ca fluaj (creep). Panourile de acoperiș pot suferi fluaj după perioadele lungi, în care au purtat încărcări permanente (ex. zăpadă). Panourile de perete însă, nu sunt subiectul fluajului, deoarece ele nu sunt niciodată supuse unor încărcări îndelungate. Fluajul se ia în considerare prin folosirea factorului de siguranță la modulul de forfecare al nucleului (G) calculat conform materialului de izolare folosit și tipul încărcării.



Starea de încărcare în timpul verii ∆T=55K



Starea de încărcare în timpul iernii ∆T=20K



Fluajul în nucleul izolator



Sarcini combinate

Masa proprie a componentelor, încărcarea din zăpada și vânt și încărcarea din temperatură sunt considerate nu numai separat, individual, cât și împreună, combinate. La stabilirea sarcinii maxime permise trebuie considerate condițiile cele mai nefavorabile.
Tabelele de sarcină ale sistemelor izolatoare de acoperiș și de perete Kingspan permit constructorilor alegerea corectă a panourilor în funcție de caracteristicile structurii pe care acestea urmează a fi montate.



E necesară verificarea următoarele condiții:

1. Elementele de fixare pe structură (îndeosebi datorită sucțiunii, în anumite părți ale clădirii)




2. Rezistența la compresiune a nucleului izolator, în zonele în care panoul e în contact cu structura



3. Deformarea elementului de fixare cauzată de deformarea panoului




 

Înapoi acasă

Contact

Kingspan S.R.L.
Str. Grigore Mora nr. 22
et. 1, ap. 2
Bucuresti, sector 1
ZIP code 011887
Tel: +4021 2315089
Fax: +4021 2221555
info@kingspan.ro