Неразрезные кровельные прогоны из Z-профилей с нахлёстом над опорами

Неразрезной Z-прогон - это кровельный прогон из Z-образного профиля, который соединяется внахлёст над фермами и работает как одна балка на несколько пролётов. По сравнению с прогонами из профильной трубы и швеллера такая схема экономит до 25–40% металла на кровельных прогонах и монтируется без сварки.

Компания APROFIL производит прогонные системы из холодногнутых тонкостенных Z-профилей, соединяемых внахлёст над стропильными конструкциями. Прогоны объединяются над фермами или ригелями и работают как единая многопролётная неразрезная балка на всю длину здания.

В Казахстане прогонные системы подобного класса выпускает завод APROFIL: автоматизированная линия с ЧПУ осуществляет профилирование с дифференцированной шириной полок, варьирует высоту стенки и угол краевых отгибов, оптимизирует толщину стали под снеговые нагрузки конкретного региона строительства и выполняет прецизионную пробивку монтажных отверстий прямо на прокатном стане. Сечение под каждый конкретный проект рассчитывает конструкторский отдел компании. Производство находится в Алматы, прогоны поставляются по всему Казахстану.

Разрезные и неразрезные прогоны: в чём разница

В традиционной разрезной (однопролётной) схеме балка перекрывает шаг между двумя соседними фермами, а над опорами профили стыкуются торец в торец через шарнир. Каждый пролёт работает изолированно: максимальный изгибающий момент сосредоточен строго в середине пролёта:

M_max = qL² / 8 = 0,125 qL²

По такой схеме работают прогоны из профильной трубы, горячекатаного швеллера и, как правило, спаренного Sigma-профиля.

В неразрезной схеме прогон проходит через несколько опорных ферм без разрыва. Соседние пролёты перераспределяют усилия: часть изгибающего момента переносится из середины пролёта на промежуточные опоры. Изгибающий момент в пролёте снижается до величины порядка 0,078…0,080 qL² (падение изгибающей нагрузки почти на 40%), прогиб посередине пролёта уменьшается более чем вдвое, а несущая способность тонкостенного сечения используется с максимальной эффективностью.

Почему нахлёст реализуется именно из Z-профиля

Для создания неразрезной балочной системы Z-профиль формуется с полками разной ширины (например, верхняя полка - 68 мм, нижняя - 62 мм, с отгибами 18 и 20 мм). За счёт геометрической асимметрии полок при развороте одного из хлыстов на 180° профили свободно входят друг в друга без деформации граней и заклинивания. Над фермой смежные концы прогонов смыкаются внахлёст и стягиваются болтами через вертикальные стенки.

У неразрезной балки пиковый отрицательный изгибающий момент возникает над промежуточными опорами. Нахлёст Z-профилей удваивает толщину металла (2t) именно в зоне максимального момента. Сформированное сдвоенное сечение воспринимает опорный момент и предотвращает потерю местной устойчивости (смятие стенки) над ригелем, позволяя пролёту оставаться облегчённым.

Швеллер и Sigma-профиль так соединить невозможно: у швеллера полки строго одинаковые (нахлёст без механической подрезки невозможен), а у Sigma-профиля плотной стыковке препятствует продольный рифт (зиг). Для создания неразрезности на швеллерах или Sigma требуются накладные пластины или гильзы-вкладыши, что утяжеляет узел и усложняет монтаж. Профильная труба замкнута и нахлёсту не подлежит в принципе.

Сравнительный анализ прогонных систем покрытия

Примечание по спаренному Sigma-профилю: Sigma-профили «спина к спине» образуют двойную толщину стенки (2 × 2,0 = 4,0 мм) по всей длине здания, перегружая середину пролёта лишней сталью на 15–30%. Z-прогон формирует усиленное сечение локально - строго над ригелями.

Детальное сравнение конструктивных решений

1. Z-прогон против профильной трубы (ГСП)

• Нерациональное распределение стали: На изгиб в балке работают полки, а стенка воспринимает поперечную силу. Замкнутая труба имеет две вертикальные стенки, металл которых недогружен на 50–60%. У Z-профиля одна стенка расчётной высоты, а жёсткость полок усилена отгибами. При одинаковой несущей способности Z-прогон легче трубы на 25–45%.
• Сварка на высоте: Монтаж трубных прогонов сопряжён с огневыми работами на высоте, зачисткой швов и окраской в монтажных условиях.
• Скрытая коррозия: В неотапливаемых складах и агросооружениях внутри замкнутой полости трубы неизбежно образуется конденсат, вызывающий незаметную внутреннюю коррозию.

2. Z-прогон против горячекатаного швеллера

• Металлоёмкость горячего проката: Из-за толстых стенок (5–8 мм) и разрезной шарнирной схемы швеллерная система получается на 45–70% тяжелее холодногнутого оцинкованного Z-профиля аналогичной несущей способности.
• Только разрезная схема: Одинаковые полки швеллера исключают соединение внахлёст. Стыковка выполняется торец в торец на опорных столиках с максимальным моментом в пролёте.

3. Z-прогон против спаренного Sigma-профиля

• Избыточная масса в пролёте: Спаренные балки заставляют оплачивать двойной металл в зоне минимального изгибающего момента. Z-прогон получает двойную толщину только над опорой.
• Трудоёмкость сборки: Пары Sigma предварительно собирают болтами на земле, а Z-прогоны подаются наверх поштучно и быстро фиксируются по проектным отметкам.

Как подобрать сечение Z-профиля или спаренного Sigma по нагрузкам, разобрано в статье «Z-профиль или спаренный Sigma: как выбрать прогонную систему по нагрузкам».

Конструктивные параметры узла нахлёста

• Длина нахлёста: Составляет 12–15% величины пролёта (0,12…0,15 L) в каждую сторону от оси ригеля. Точное значение определяется статическим расчётом нулевых точек эпюры.
• Болтовое сопряжение: В зоне нахлёста профили стягиваются болтами класса прочности 8.8 через вертикальные стенки. Овальные отверстия пробиваются на заводе с учётом температурных расширений и монтажных допусков.
• Крайние пролёты: Момент в крайних пролётах неразрезной балки выше, чем в средних. Для компенсации уменьшают крайний шаг рам (например, 5,5 м вместо 6,0 м) либо увеличивают толщину Z-прогона в крайних осях (например, 2,5 мм при 2,0 мм в средних).
• Опирание на ферму: Осуществляется через заводской опорный кронштейн (столик) на болтах.

Экономический эффект внедрения неразрезной схемы

• Экономия до 25–40% металла на кровельных прогонах покрытия;
• Снижение общего веса металлокаркаса на 15–20% с разгрузкой колонн и фундаментов;
• 100% болтовой монтаж: полное исключение сварки и окраски на высоте;
• Сокращение сроков закрытия кровельного контура до 2 раз за счёт высокой заводской готовности.

Технологические параметры Z-профилей APROFIL

Чек-лист исходных данных для расчёта прогонной системы

Пришлите эти данные, и конструкторский отдел APROFIL рассчитает прогонную систему под ваш проект. Подробнее о быстровозводимых зданиях из ЛСТК.