Как правильно накрыть крышу профнастилом видео: Как покрыть крышу профнастилом своими руками (фото, видео инструкция)

Как крыть крышу профнастилом своими руками правильно

Содержание

• Этапы монтажа профнастила на крышу своими руками
• Сооружение стропильной системы и обрешетки под профнастил своими руками
• Укладка и крепление профнастила на крышу
• Установка доборных элементов

Профнастил – известный кровельный материал, которым в основном раньше покрывались крыши производственных зданий. Сооружали из него заборы и ангары, гаражи и различные несущие конструкции. И это был серого цвета гофрированный лист, который не претендовал на презентабельность. Сегодня многое изменилось, и профнастил занял на рынке стройматериалов достаточно серьезные позиции. Как уверяют производители, он в десятке лидеров всего объема строительных материалов.

И все дело в том, что из серого невзрачного кровельного материала он преобразился в разноцветную палитру, которой не стыдно крыть крышу частного дома. Да и прочностные характеристики его стали выше, срок эксплуатации поднялся в несколько раз за счет использования защиты поверхности профилированных листов. Защитный материал – это краска, наносимая порошковым напылением, или полимерное покрытие. То есть, по всем показателям профнастил сегодня выигрывает у многих кровельных материалов. Приплюсуем сюда простоту монтажа, то это самый идеальный вариант, когда стоит задача сделать крышу правильно своими руками.

Этапы монтажа профнастила на крышу своими руками

Необходимо отметить, что кровельная конструкция под профнастил по своему техническому наполнению практически ничем не отличается от других покрытий. Но есть тут и свои нюансы. К примеру, многое будет зависеть от того, какой марки материал выбирается для того, чтобы крыть кровлю частного дома. Потому что каждая марка имеет свое конкретное предназначение, где учитываются размерные показатели листа. Это может быть толщина, размеры волны.

И если для покрытия крыши используется тонкий лист, то под него приходится устанавливать сплошную обрешетку, что ведет к увеличению расходов. Поэтому в первую очередь необходимо правильно выбрать сам профнастил. На что при этом надо обратить внимание?

• Объем снеговых осадков.
• Ветровые нагрузки.
• Угол наклона скатов крыши.

Со снегом и ветром более или менее понятно, а вот что с наклоном? Здесь такая позиция: чем меньше угол, тем больше снега на крыше. Чем больше угол, тем больше ветровых нагрузок. То есть, все взаимосвязано.

Сооружение стропильной системы и обрешетки под профнастил своими руками

Теперь переходим непосредственно к монтажу профнастила на крышу своими руками. Итак, будем считать, что стропильная система построена. Что дальше? Опять-таки надо будет смотреть на то, что под кровлей будет располагаться: мансарда или чердак. Если первый вариант, то придется крышу не только крыть, но и утеплять. Как это сделать правильно?

• В межстропильное пространство укладывается утеплитель. Это может быть плиты минеральной ваты или пенополистирольные панели, лучше всего использовать для этих целей пеноплекс.
• Поверх теплоизоляционного слоя своими руками укладывается и крепится к стропильным ногам пароизоляционная пленка. Ее назначение – защитить утеплитель от пагубного воздействия влажного воздуха, который поднимается из внутреннего пространства помещений дома.
• Теперь со стороны улицы по стропильным ногам укладывается и крепится гидроизоляционная мембрана. Ее назначение – защитить утеплитель и пространство мансарды от неожиданных протечек, которые могут образоваться от проникновения атмосферных осадков через неправильно уложенный профнастил.
  
• Обязательно на утепленную крышу укладывается контробрешетка. Ее назначение – создать между кровельным материалом и остальным пирогом вентиляционный зазор, который будет отводить влажный воздух наружу. Элементы контробрешетки – это деревянные бруски сечением 50х50 мм. Их монтируют своими руками по стропильным ногам вдоль.
• Теперь устанавливается обрешетка. Для нее можно использовать доски шириною 10 см и толщиною 3,2 см. Это один из стандартных размеров, пиломатериал может быть как обрезным, так и необрезным.

В том случае, если под профнастилом будет простой неотапливаемый чердак или просто небольшое пространство, как это часто случается с односкатными плоскими крышами, то все это на кровлю не устанавливается.

Единственно, что можно уложить – это гидроизоляцию. И то делают это не всегда.

Укладка и крепление профнастила на крышу

Все готово, можно переходить к самому профнастилу. В первую очередь его необходимо своими руками поднять (см. видео). Сделать это можно очень просто. Для этого укладываются на ребро две доски, один конец их упирается в землю, другой ложится на мауэрлат крыши. Расстояние между досками – меньше ширины профнастила, чтобы с каждой стороны оставалось по 20 см. При этом доски должны попасть прямо в верхнюю волну листа.

Снизу листы толкаются вверх, сверху их кто-то должен тянуть. Если стены дома достаточно высокие, то в листе с краю делается отверстие под крючок диаметром 6 мм, изготавливаемый из катанки. К крюку привязывается веревка, которую тянут со стороны крыши. Снизу помогают, подталкивая профнастил.

После чего листы раскладываются по крыше (см. видео). Начинать можно с любого угла ската. Если скат имеет трапециевидную форму или треугольную, то раскладка начинается снизу с середины плоскости.

Внимание! Нижний край стропильных ног не является краем укладываемых профилированных листов.

Потому что с их помощью еще надо будет создать свес крыши, а на это уйдет до 50 см длины листа. Так что свес, а точнее сказать, его длину, придется учитывать при подрезке профнастила по размерам ската крыши.

Постарайтесь добиться того, чтобы одним листом можно было бы крыть сразу всю длину ската. Это сегодня не проблема, потому что стандартная максимальная длина профнастила равна 6 м, до 12 м можно получить материал под заказ. Именно таким способом можно уменьшить риски появления на крыше протечек, потому что здесь будут отсутствовать стыки между соседними рядами в горизонтальной плоскости.

И еще пара советов по тому, как крыть крышу профнастилом.

• Крыть кровлю соседними листами надо внахлест на одну волну (см. видео).
• Если используется схема порядной укладки профнастила, то и здесь надо будет использовать нахлестное размещение материала. Величина нахлеста зависит от угла наклона ската крыши. К примеру, если угол равен 15°, то смещение будет равно 30 см, если угол 30°, нахлест уменьшается до 10 см.

Что касается крепления профнастила, то для этого используются специальные саморезы. Они, во-первых, изготавливаются из оцинкованной стали. Во-вторых, их конструкция называется саморез с пресс-шайбой, то есть, это шестиугольная головка крепежа с широкой неподвижной шайбой. В-третьих, под шайбой устанавливается резиновая прокладка, которая будут прижиматься между крепежом и профнастилом. Это плотное соединение обеспечит герметичное закрытие монтажного отверстия в листе профнастила.

Что касается схемы установки крепежей, то по краям саморезы устанавливаются и вкручиваются в каждую волну. По остальной плоскости кровельного материала лучше всего разбросать их в шахматном порядке через один или два профиля (см. видео). Обращайте внимание на затяжку саморезов, нельзя допустить сильной затяжки, можно порвать резиновый манжет, или слабой, между элементами может остаться зазор, открывающий воде доступ к открытому монтажному отверстию, все должно быть в меру. К тому же обязательно следите, чтобы затем, чтобы саморез устанавливался и вкручивался строго перпендикулярно плоскости волны профнастила.

Внимание! Саморезы вкручиваются в нижнюю волну. В верхнюю только в местах нахлеста двух соседних элементов по вертикальному уровню.

Установка доборных элементов

Когда разговор идет о том, как правильно крыть профнастилом крышу своими руками, необходимо обязательно говорить об установке доборных элементов. Это:

• Карнизная планка;
• Конек;
• Ветровые планки.

Первая устанавливается по карнизу под гидроизоляционный слой. Второй по верхнему краю скатов. Обратите внимание, что еще на стадии монтажа обрешетки необходимо у карниза и у конька уложить сдвоенную обрешетку, тем самым создав сплошной вариант конструкции.

Ветровые или фронтонные планки устанавливаются по фронтонам под кровельным материалом. Здесь два варианта и две конструкции планок:

• Плоская планка, которая укладывается под профнастил, упираясь в верхнюю его волну.
  Это когда профнастил выходит за края кровельной конструкции.
• Гнутая планка, одной стороной закрывающая края профнастила. Это когда листы кровельного материала не выходят за край фронтона.

На этом все. Если хотите воочию увидеть, как своими руками правильно производится монтаж на крышу, смотрите видео, которое размещено на этой странице сайт.

• Виды крыш частных домов
• Как правильно крыть крышу шифером
• Как крыть крышу профнастилом своими руками
• Устройство кровельного пирога под профнастил

Крыша гаража из профнастила своими руками: как перекрыть пошагово

Прочная, надежная, эстетично выглядящая крыша – мечта каждого хозяина гаража. Не нужно переживать, что автомобиль подвергнется воздействию осадков, придет в негодность, а внутри помещения «поселятся» плесень или грибок.

Выбор материала немаловажен, от него зависят периодичность ремонта и затраты на строительство. Крыша для гаража из оцинкованного профнастильного листа своими руками – оптимальное решение вопроса.

Содержание

• 1 Преимущества и недостатки
• 2 Как выбрать качественный профнастил
• 3 Определяем размеры и форму крыши
  • 3.1 Двухскатная
  • 3.2 Односкатная
• 4 Рассчитываем количество расходного материала
• 5 Техника безопасности при работе с профнастилом
• 6 Подготовка инструмента
• 7 Пошаговая инструкция перекрытия крыши своими руками
  • 7.1 Подготовительные работы
  • 7.2 Установка стропил
  • 7.3 Монтаж покрытия
  • 7.4 Утепление и гидроизоляция

Преимущества и недостатки

Устройство покрытия на любом сооружении, в том числе и гараже, – это постоянный поиск разумных компромиссов между стоимостью и надежностью, трудоемкостью и вероятностью производства работ без привлечения сторонних специалистов.

Какой из возможных вариантов надежно защитит стены и пол, гарантирует сохранность техники или инвентаря, расположенных в сооружении? Такая задача стоит перед владельцами гаражей, требует взвешенного, разумного выбора.

Крыша из профлиста с требуемыми элементами жесткости, большей частью, соответствует указанным требованиям:

• легкая;
• прочная;
• доступная по стоимости.

При таких явных достоинствах есть и недостатки: металл, несмотря на антикоррозионное покрытие, со временем начнет разрушаться под действием окружающей среды. Некоторые трудности возникнут при создании уклона – это основное условие для кровли такого типа.

И, с целью обеспечения плоскостной жесткости относительно тонкого листа, потребуется предусмотреть надежное крепление к каркасу из металлопроката или деревянного бруса.

Как выбрать качественный профнастил

От выбора материала зависит качество конструкции крыши, ее долговечность. Чаще всего используется профилированный лист с оцинкованным покрытием – это гарантирует его высокую антикоррозионную стойкость. Профнастил с дефектами в виде криволинейности, нарушения целостности слоя цинка долго не прослужит, не оправдает возложенных на него надежд и затрат.

Поэтому материал выбирают тщательно, приобретая у надежных поставщиков. Лучше, если у листа будет средняя высота волны, так его проще крепить к обрешетке. Конструкция крыши может быть как совмещенная с перекрытием (безчердачная), так и с техническим этажом поверх стандартной железобетонной плиты – это зависит от проекта и пожеланий заказчика.

Определяем размеры и форму крыши

Работы по устройству кровли начинают с расчета расхода материала, а для этого потребуется знать размеры здания, определить конфигурацию.

Чаще всего, в качестве основополагающих критериев, в данном случае выступают:

• длина и ширина здания;
• высота покрытия;
• толщина материала;
• количество скатов.

Для покрытия крыши из профлиста оптимальным углом наклона считается показатель не менее 10 градусов. Кровлю большей крутизны делать не имеет смысла. К тому же это создаст трудности при ее сооружении.

Одно- или двухскатная – этот вопрос необходимо решить на начальном этапе. В первом случае стропила будут опираться на вертикально размещенные стойки. Во втором – от центра, где расположена ось симметрии кровли и средний ряд опор, расходятся наклонные стропильные ноги. Последний вариант потребует повышенного расхода материала.

При креплении на бетонную поверхность будущую кровлю будет проще выровнять, а заодно и утеплить. И не стоит забывать о гидроизоляции.

Двухскатная

Кровли данной конструкции, условно говоря, «в 2 раза больше» односкатных. Они симметричны – каркас условно разделен на две части, на стыке которых находится центральный прогон (снизу от листа) и конек (сверху). При расчете, в зависимости от угла наклона стропильных ног по отношению к горизонту, определяется расход материала для остова.

Профнастил на крыше укладывается не встык, а внахлест, чтобы избежать затекания осадков под лист.

Односкатная

Сооружение односкатной кровли привлекает относительной простотой: сначала монтируются стойки, стропила и обрешетка, потом на них укладывается профлист. При небольшом угле наклона отдельные элементы покрытия поднимаются (затягиваются) с помощью веревки и привязанного к ней крюка. Самое главное – в односкатной кровле меньше стыков, для которых необходимо обеспечить герметичность.

Рассчитываем количество расходного материала

Неписанное правило гласит, что перед тем, как отрезать, нужно несколько раз правильно отмерить. За основу расчета берутся размеры – ширина и длина корпуса гаража: они определят количество профлиста без учета угла наклона и нахлеста. Пользуясь тригонометрией, вычисляют гипотенузу – это будет длина листа, она же совпадает с чистовой длиной прогонов.

Количество элементов зависит от протяженности строения и шага (расстояния между соседними). Обычно чаще, чем через 60-90 сантиметров их не размещают. Кроме того, учитывают расход материала на обрешетку: это деревянный брус, уложенный крест-накрест, чтобы создать опорную поверхность для листа. Обязательно учитывают расход на раскрой и напуск материала, в среднем, это 20 %.

Все полученные цифры округляют в большую сторону. Не помешает заранее уточнить размеры профлиста и мерные длины проката (бруса) для каркаса: они повлияют на расход. Лучше «ошибиться» в большую сторону, чем в меньшую.

Техника безопасности при работе с профнастилом

Общие требования безопасности при покрытии кровли, работе на высоте никто не отменял. Обязательно используются спецодежда, нескользкая обувь, применяются переходные трапики и устойчивые лестницы. Эквилибристика, показная ловкость не нужны: они могут стать причиной возникновения опасных ситуаций.

Должно выполняться простое правило: безопасность работающих – превыше всего. То, что можно подготовить и разметить, отрезать на земле, внизу, делается там. При использовании электроинструмента недопустимо применение поврежденной или неисправной техники, работа без защитных очков. Контакт с острыми краями профнастила может привести к травмам, поэтому необходимы перчатки или рукавицы.

Подготовка инструмента

Оснастка, инструмент зависят от выбранной схемы монтажа (на саморезах или кровельных гвоздях), объемов работ. При грамотно проведенном расчете, если размеры гаража позволяют минимизировать использование приспособлений для резки, можно обойтись без болгарки. С другой стороны, на обрешетку брус, в любом случае, придется подгонять/наращивать с использованием ножовки и накладок.

Минимальный комплект должен включать:

1. Молоток.
2. Уровень.
3. Отвес.
4. Рулетку.
5. Ножовку по дереву
6. Отвертки (лучше со сменными насадками).
7. Электродрель, шуруповерт.
8. Угловую шлифмашину с набором дисков.

Необходимые компоненты перечня добавляют/исключают применительно к конкретной ситуации. Например, шуруповерт со сменными аккумуляторами способен заменить дрель и наоборот.

Пошаговая инструкция перекрытия крыши своими руками

Чтобы быстро и четко покрыть гараж профлистом самому, сделать одно- или двухскатную кровлю не хуже профессиональных строителей, понадобится следовать изложенным пошаговым пунктам инструкции.

В данный перечень входят:

1. Подготовительные работы. Грамотное начало – залог успеха. А это выбор материала, расчеты, разметка, комплектация инструментом и оснасткой, составление схем и чертежей. Сюда же входят подрезка деталей по размерам, а также сверление отверстий. Важной может оказаться любая мелочь, особенно если она была упущена на первоначальной стадии. К монтажу переходят только после полной отработки подготовительного этапа.
2. Установка стоек, укладка стропильных ног, обрешетки. Подразумевается, что на 2 шаге никаких осложнений возникнуть не должно: все размеры выдержаны, остается чистый монтаж. Деревянные детали обязательно обрабатывают антипиренами, пропитками для предотвращения гниения. Металл красят. По методу сборки ограничений нет: сварка, болтовые соединения, гвозди и саморезы (для дерева).
3. Когда закончен монтаж каркаса, переходят к настилке покрытия. Листы укладывают последовательно, слева-направо или наоборот, с обязательным перехлестом в 1-2 волны. Под саморезы или гвозди подкладывают специальные шайбы, препятствующие проникновению влаги. На завершающем этапе устраиваются примыкания, коньки, ливнестоки. Затем по нижней плоскости готовой кровли натягивают полиэтиленовую пленку, она понадобится для гидроизоляции внутреннего пространства «чердака» и гаража.

Подготовительные работы

Значение данного этапа невозможно переоценить: он, в отличие от последующих, допускает корректировки, доукомплектацию и другие кардинальные изменения без ущерба делу. Проблемы могут возникнуть только при фатальных ошибках – например, неправильной разметке и порезке деталей.

Девиз начальной стадии «все, что можно сделать внизу, там и выполняется». Это: разметка, разделка и сверление отверстий, а также покраска или пропитка деревянных деталей, комплектация метизами.

Установка стропил

Деревянные или из мелкосортного уголка стропила монтируют в соответствии с выбранной схемой, последовательно закрепляя к стойкам и центральному прогону. Для удобства рекомендуется нанести разметку на продольные элементы – так работа пойдет быстрее.

На соединительных элементах не экономят, чтобы конструкция получилась прочная и надежная. Обрешетка из бруса небольшого сечения укладывается поверх стропил с заранее выбранным шагом. После проверки правильности монтажа, размеров переходят к настилу профлиста.

Монтаж покрытия

Покрытие крыши металлопрофилем является завершающим этапом работ. Листы поднимают наверх с помощью веревки и крюков, соблюдая необходимые меры предосторожности. Монтаж начинают всегда с крайнего листа, закрепляя его, а потом укладывают последующие, обязательно выполняя нахлест.

Под саморезы или кровельные гвозди подкладываются специальные шайбы, для предотвращения просачивания жидкости под кровлю. Крепление выполняется на впадине волны, а не на подъеме. В конце монтажа устанавливают конек, примыкания, обеспечивающие герметичность покрытия.

Утепление и гидроизоляция

Гидроизоляция крыши является таким же ответственным этапом, как и остальные. Она помогает избежать образования конденсата, увеличивает долговечность конструкций каркаса кровли. Вариантов крепления гидроизоляционного материала несколько.

Самая распространенная технология монтажа к деревянным элементам заключается в натяжке плотной полиэтиленовой пленки с последующей пристрелкой мебельным степлером. При необходимости выполняется укладка утеплителя: это может быть базальтовая вата, рулонный материал, вспененный пенополистирол.

Данная мера не поднимет температуру под крышей в значительных пределах, но позволит выиграть несколько градусов, сделает атмосферу внутри гаража комфортнее.

В чем разница между гофрированной и фальцевой крышей?

Профессиональный кровельщик Люк Уилсон объясняет разницу между гофрированными металлическими панелями и металлической кровлей со стоячим фальцем.

Если строитель дома решит установить металлическую крышу, Уилсон говорит, что он должен найти профессионального подрядчика, потому что, если она установлена ​​неправильно, исправить ее практически невозможно. Плохо установленную крышу необходимо снести и заменить.

[См.: МЕДНАЯ КРЫША, ОБЛИЦОВКА ОТРАЖАЕТ СОЛНЦЕ В ПРИРОДОВЕДЕННОМ НЬЮ-ЙОРКЕ УБЕЖИЩЕ ]

По словам Уилсона, крыша из гофрированных металлических панелей является наиболее распространенным типом металлической кровли. Хотя кровля из гофрированного металла, привинчиваемая резиновыми шайбами, долговечна и доступна по цене, у нее все же есть недостатки, так как материал может треснуть и лопнуть на жаре.

«Еще одна вещь, которая может пойти не так, это когда кто-то не обучен должным образом тому, как класть этот металл, вы можете недокрутить эти винты, тогда резиновая шайба не будет герметизировать», «Вы можете перекрутить их и снять их , а затем резиновая шайба тоже не будет герметизировать, и винт вывернется позже, поэтому, если эти винты не будут вставлены должным образом, у вас могут возникнуть очень серьезные проблемы позже».

[Связанный: КАК УСТАНОВИТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КРЫШУ НА ДОМЕ ]

Другой тип металла, который исследует Уилсон, — это металлическая кровля со стоячим фальцем, которую он называет «металлическим кадиллаком».

Узнайте больше, посмотрев видео.

Стенограмма: «Металлические гофрированные панели по сравнению с металлической кровлей со стоячим фальцем» 

This is Roofing Mythbusters. Настоящая беседа с настоящими экспертами по крышам, которых вам предоставила компания Skywalker Roofing. Спасибо, что нашли время, чтобы настроиться на нас. Это мастера кровельных работ, которых вы искали, а теперь вот и сегодняшний выпуск «Разрушителей мифов о кровле». Эй, ребята, Люк Уилсон с крышей Скайуокера. Мы здесь, в нашем тренировочном центре в Северной Каролине, и мы собираемся немного поговорить о металле.

[Связано: 2020 Главный Руководство по экстерьерам: 21 продукт, предлагающий долговечность, эстетику ]

Гофровые металлические крыши: доступные и широко распространенные

сегодня. о. Во-первых, это гофрированный металл. Это то, что мы называем панелью. Многие люди называют это по-разному. Но на самом деле это гофрированная панель шириной три фута, сделанная из металла 29-го калибра. У него хорошая система покрытия, и он запекается на эмали. Я говорил о некоторых ее хороших свойствах, вы знаете, что это металлическая панель с хорошим покрытием, панель должна быть здесь в течение очень долгого времени, держится долго, краска может выцвести, некоторые, как вы знаете, могут лопнуть и треснуть, у некоторых людей есть некоторые проблемы с металл расширяется и сжимается и имеет некоторые проблемы с хлопками и трещинами.

Минусы гофрированных металлических крыш

Но вы знаете, что недостатком этой панели, на мой взгляд, или вот здесь, это маленькие резиновые винты с шайбами, которые предназначены для удержания вашей крыши вниз, вы действительно не видите их с на земле большую часть времени они все одного цвета панели, поэтому вы даже не видите их такими, какие вы есть, когда вы проходите мимо, но вот эта крыша — самая популярная система крыши, которая сегодня ваша, и она просто привинчена эти маленькие винты с резиновыми шайбами. Я сделал предварительно просверленные отверстия для небольшой экономии времени, прежде чем мы начали, но вы можете видеть здесь, что они проходят прямо, и эти маленькие резиновые прокладки поглощают воду. Меня немного беспокоит срок службы этих повстанческих шайб, как долго они прослужат. Этот металл существует уже около 20 лет, и они неплохо продержались, но я думаю, что есть варианты получше. Это просто зависит от того, что ваш бюджет может себе позволить.

[ Читать далее: ПРОЕКТ НЕДЕЛИ: АРХИТЕКТОР ПРЕОБРАЗОВАЕТ КИРПИЧНЫЙ ДОМ С ПОМОЩЬЮ ДЕРЕВЯННОЙ ОБЛИЦОВКИ ]

Механика гофрированных и композитных материалов

Список журналов

Материалы (Базель)

PMC8911994

Материалы (Базель). 2022 март; 15(5): 1837.

Опубликовано в сети 1 марта 2022 г. doi: 10.3390/ma15051837

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

механика гофрированных и композиционных материалов. Материалы с гофрированным заполнителем все чаще используются в качестве конструкционных материалов или несущих элементов в различных легких инженерных конструкциях. Благодаря специфическому составу композиционных слоев гофрированных материалов отношение их несущей способности к массе секций значительно выше, чем у традиционных сплошных секций. Кроме того, геометрии гофрированных конструкций, предложенные учеными всего мира, постоянно модифицируются для улучшения их механических свойств. Композитные материалы, благодаря своим уникальным конструктивным свойствам, могут применяться во многих областях для решения сложных задач, где традиционные материалы часто терпят неудачу.

В этом спецвыпуске собраны наиболее интересные исследовательские работы по различным аспектам этой обширной области исследований. От теоретических вопросов, связанных с влиянием поперечного сдвига на параметры гофрированного картона, до экспериментального и численного анализа алюминиевой конструкции, защищающей от воздействия взрыва. Предоставив ученым и инженерам возможность представить последние знания о достижениях в области теоретических, экспериментальных и вычислительных подходов к гофрированным и композитным материалам, стало возможным представить очень полный набор исследовательских работ.

В исследовательской работе [1] основное внимание авторов уделялось численному усреднению пластин с периодическим сердечником. Периодичность мягкого ядра в данном случае была связана с синусоидальной формой среднего слоя многослойной конструкции из картона. В этих типах пластин поперечный сдвиг оказывает очень большое влияние на их механику. Традиционное предположение, основанное на теории Кирхгофа-Лява, не работает, и необходимо использовать теорию Рейснера-Миндлина. Авторы представили расширение существующего метода гомогенизации, основанного на упругом равновесии энергии деформации, включая эффекты, связанные с поперечным сдвигом. Этот метод использует принципы моделирования методом конечных элементов; однако он не требует какого-либо формального численного анализа. В основе этого подхода лежит матрица, связывающая эффективные деформации со смещениями во внешних узлах репрезентативного объемного элемента (РПО), и сгущенная до этих узлов матрица жесткости всего РПО.

В статье [2] авторы сосредоточились на механике гофрокартона. Цель работы заключалась в построении упрощенных прогностических моделей для определения общей жесткости и прочности на сжатие образцов гофрированного картона. Авторы использовали бесконтактный метод измерения деформации на поверхности образца, основанный на виртуальных оптических тензорезисторах, что позволило исключить недостоверное измерение смещения при стандартном краевом испытании. Видеоэкстензометрия использовалась для сбора измерений с наружных поверхностей образца с обеих сторон. В качестве репрезентативного примера в данном исследовании использовался несимметричный пятислойный образец с двумя гофрированными слоями. Достоверное определение жесткости многослойных конструкций из тонких панелей представляет собой непростую задачу, так как в таком сечении быстро происходит коробление панелей, которое необходимо учитывать в расчетах. Авторами предложена очень эффективная аналитическая модель определения прочности профнастила на сжатие на основе видеоэкстензометрических измерений и с учетом предварительной потери устойчивости.

Реакция на сжатие краев также была проанализирована в статье [3], в которой исследовалась композитная конструкционная изоляционная панель (CSIP) с облицовкой из пластин из оксида магния. Авторы изучили новую многофункциональную сэндвич-панель, внедренную в жилищное строительство в составе стеновых, половых и кровельных конструкций. Исследование было проведено для создания вычислительного инструмента для надежного прогнозирования режимов разрушения CSIP при воздействии различных осевых нагрузок, как концентрических, так и внецентренных. В работе предложена усовершенствованная численная модель (основанная на методе конечных элементов), которая учитывает геометрическую и материальную нелинейности, а также учитывает эффект бимодулярности материала. Кроме того, модель была проверена с помощью лабораторных испытаний на небольших образцах CSIP с тремя различными коэффициентами гибкости и полноразмерных панелях, нагруженных тремя различными значениями эксцентриситета.

Численная гомогенизация также использовалась в [4]. Поскольку гомогенизация позволяет значительно упростить вычислительные модели [1] и в то же время очень точно представить сложные поперечные сечения пластин [1], применение таких методов к упаковке из гофрокартона становится очень актуальным. задача. Как только гомогенизированные модели начинают учитывать заломы, порезы и другие локальные эффекты пластин, этот прием начинает приобретать весьма практический характер. Авторы использовали очень практическое применение гомогенизации (уже представленное в работе [1]), расширенное за счет моделирования случаев, содержащих все локальные эффекты, возникающие в результате производства и обработки. Представленный подход может быть успешно использован для моделирования деградации мазка в конечном элементе или для определения ухудшения жесткости на линии сгиба или перфорации.

С другой стороны, в статье [5] была представлена ​​важная проблема складчатости тонкой облицовки в сэндвич-панелях с мягким наполнителем. Локальная потеря устойчивости в тонких облицовках, очевидно, снижает несущую способность композитных панелей. Поэтому очень важно правильно определить, при каких условиях и при каких нагрузках этот эффект активируется в реальных конструкциях. В статье сравниваются классические решения проблемы столкновения с неустойчивостью на основе элюируемого однородного и изотропного полупространства (т. е. мягкого ядра пластины). В документе также обсуждается использование ортотропного ядра в соответствии с классическим решением изотропного ядра.

Гофрированный картон был повторно проанализирован в [6]. Авторы акцентировали внимание на несущей способности упаковки из гофрокартона при определенной конфигурации упаковочных клапанов. Поднятая проблема особенно актуальна в производстве упаковки из гофрокартона, где для проектирования и оценки грузоподъемности продукции используются все более совершенные численные инструменты. Поэтому численный анализ становится общепринятым стандартом в этой отрасли производства. Поскольку результаты экспериментов показали значительное снижение способности упаковки выдерживать статическую нагрузку в случае смещения складок клапанов, в исследовании изучалось влияние конкретной конфигурации клапанов на прочность коробки. Обновленный аналитический и численный подход был использован для прогнозирования прочности упаковки при различных смещениях крыльев. Результаты, полученные по модели, представленной в данной статье, также были проверены с удовлетворительным соответствием экспериментальным данным.

В статье [7] был представлен вопрос, который частично обсуждался уже в предыдущих работах этой серии, а именно разрушение кромки пластины [2,3] и использование оптических экстензометров [2] для измерения перемещений и деформаций на внешних поверхностях проверенные образцы. Как известно при испытаниях на раздавливание краев пластины, самым большим препятствием является надежное измерение смещений и деформаций образца. Поэтому использование видеоэкстензометрии позволило авторам разработать метод, позволяющий не только достоверно измерять перемещения, но и определять полную ортотропную матрицу жесткости материала. Это было достигнуто за счет новаторского использования двух образцов: (а) традиционного и срезанного поперек направления волны гофрированного сердечника, и (б) срезанного под углом 45°. Полученные результаты окончательно сравнили с результатами, полученными в процедуре гомогенизации [1,4] поперечного сечения гофрированного картона.

Гофрокартон также был проанализирован в двух дальнейших исследованиях [8,9]. В работе [8] авторы сосредоточили свое внимание на паллетировании упаковки из гофрокартона, а в [9] — на достаточно необычном изделии из гофрокартона — мебели. В первой статье было рассмотрено влияние жесткости верхнего настила поддона на прочность на сжатие ящика из гофрокартона в зависимости от исходной толщины верхнего настила, сорта древесины поддона, размера ящика и сорт картона. Вторая статья была посвящена оптимизации конструкции стула путем удаления зон материала в местах, где возникает наименьшее напряжение. Интересно, что работа [9] также использовали методы гомогенизации, аналогичные представленным в [1,4]. Представленные результаты демонстрируют полезность методов гомогенизации в качестве вспомогательного средства в процессе проектирования целых структур из гофрированного картона.

Несколько иной вопрос был представлен в [10], где авторы сосредоточились на построении соединений в композитной балке из алюминия и дерева. Были исследованы грузоподъемность, тип разрушения и реакция проскальзывания усиленных и неармированных винтовых соединений. Также доказано, что проверенные жесткость и прочность соединений могут быть практически использованы для правильного проектирования и численного моделирования алюминиево-деревянных составных балок с усиленными болтовыми соединениями.

Тема, связанная с механикой бумаги и картона, появилась также в работе [11], где авторы представили влияние пропитки бумажной сердцевины ацетилированным крахмалом на механические свойства и энергию, поглощаемую при испытании древесины на трехточечный изгиб. сотовых панелей, работающих в условиях меняющихся температур и относительной влажности воздуха. В статье представлены результаты обширных исследований материалов, различных комбинаций покрытий, геометрии ячеек сердцевины и различных качеств картона. Результаты эксперимента и их статистический анализ показали достоверную связь между пропиткой бумаги модифицированным крахмалом и ее механическими свойствами. В целом это наблюдение, очевидно, позволяет оптимизировать мебельные щиты и их дальнейшее облегчение.

Отдельные методы гомогенизации, используемые для материалов гофрированного заполнителя, представленные в предыдущих исследованиях [1,4,9], были систематически обобщены в [12]. Методы гомогенизации, представленные в данной работе, относятся к материалам с решетчатой ​​сердцевиной, но возможно их использование и для материалов с гофрированной сердцевиной. В обоих случаях конструкции из пластин, содержащих структурные сердечники, одновременно легкие и очень жесткие. Без использования гомогенизации остаются только традиционные методологии, основанные на численных подходах, таких как FEA (анализ конечных элементов), и высокопроизводительные вычислительные инструменты, включая ANSYS и ABAQUS. Однако они требуют больших вычислительных мощностей в каждом случае моделирования сложной геометрии керна. Вот почему так важно правильно применить соответствующий метод гомогенизации для упрощения модели и ускорения расчетов, сохраняя при этом максимальную точность упрощенной модели по отношению к реальной модели.

И, наконец, в статье [13] нашего Спецвыпуска был представлен метод моделирования горения популярного материала — алюминия. Авторы провели исследование алюминиевого порошка, чтобы выделить процесс горения алюминия и определить адекватное представление этого процесса. Были исследованы заряды различной массы, определение размера облака и ранее неопубликованные результаты соотношения компонентов в смеси Al и воздуха. Полученные результаты численного анализа, а также результаты экспериментальных испытаний хорошо согласовывались.

Подводя итог, можно сказать, что вопросы механики гофрированных и композиционных материалов, обсуждаемые в этом спецвыпуске, не исчерпывают тему, а составляют лишь малую часть этой широкой темы. Все представленные работы следуют тенденциям современных научных исследований материалов с мягкой сердцевиной (гофрированных, решетчатых и др.) и композитов, а также практического использования приемов гомогенизации конструкций из этих материалов.

Приглашенные редакторы прежде всего хотели бы поблагодарить штатного редактора за ее неиссякаемое усердие и постоянную поддержку в создании этого Спецвыпуска. Мы хотели бы выразить благодарность всем авторам, внесшим свой вклад в создание Спецвыпуска своими ценными научными исследованиями, а также рецензентам, чьи конструктивные замечания и продуманные предложения сделали качество представленных работ на самом высоком уровне.

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

1. Гарбовски Т. , Гаевски Т. Определение жесткости сэндвич-панелей с гофрированным заполнителем при поперечном сдвиге методом численной гомогенизации. Материалы. 2021;14:1976. doi: 10.3390/ma14081976. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

2. Гарбовски Т., Грабски Дж. К., Марек А. Измерения в полном поле при испытании гофрированного картона на сжатие краев — аналитические и численные прогностические модели. Материалы. 2021;14:2840. doi: 10.3390/ma14112840. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

3. Смакош Л., Крея И., Позорски З. Сжатие по кромке композитных конструкционных изоляционных панелей с облицовкой из оксида магния. Материалы. 2021;14:3030. doi: 10.3390/ma14113030. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

4. Garbowski T., Knitter-Piątkowska A., Mrówczyński D. Численная гомогенизация многослойного гофрированного картона с биговкой или перфорацией. Материалы. 2021;14:3786. doi: 10.3390/ma14143786. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

5. Pozorski Z., Pozorska J., Kreja I., Smakosz Ł. О складчатости сэндвич-панелей с ортотропным заполнителем. Материалы. 2021;14:5043. doi: 10.3390/ma14175043. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Мрувчиньски Д., Гарбовски Т., Книттер-Пятковска А. Оценка прочности на сжатие коробок из гофрокартона со смещенными складками на клапанах. Материалы. 2021;14:5181. дои: 10.3390/ma14185181. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Garbowski T., Knitter-Piątkowska A., Marek A. Новая конфигурация испытания на сжатие краев, дополненная измерениями деформации в полном поле. Материалы. 2021;14:5768. doi: 10.3390/ma14195768. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

8. Ким С., Хорват Л., Рассел Дж. Д., Парк Дж. Исследование влияния жесткости верхнего настила поддона на прочность на сжатие гофрированного ящика в зависимости от нескольких расчетных переменных единичной нагрузки. Материалы. 2021;14:6613. doi: 10. 3390/ma14216613. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Суарес Б., Мунета Л.М., Ромеро Г., Санс-Боби Дж.Д. Эффективная конструкция сиденья с тонкими стенками, изготовленного из цельного куска сверхпрочного гофрированного картона Картон. Материалы. 2021;14:6645. дои: 10.3390/ma14216645. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Chybiński M., Polus Ł. Механическое поведение композитных соединений алюминия и дерева с помощью винтов и зубчатых пластин. Материалы. 2022;15:68. doi: 10.3390/ma15010068. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Слонина М., Дзюрка Д., Молиньска-Глура М., Смардзевски Ю. Влияние пропитки модифицированным крахмалом бумажного сердечника на изгиб древесины -Сотовые панели в изменяющихся климатических условиях. Материалы. 2022;15:395. doi: 10.3390/ma15010395. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

12. Somnic J., Jo B.W. Состояние и проблемы методов гомогенизации решетчатых материалов.