ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Район строительства IV Несущие конструкции каркаса Гнутоклееная рама Шаг несущих конструкций 4,5 м Высота в коньке 5,7 м Пролет 15 м Длина здания 49,5 м Тип кровли Теплая Материал кровли Мягкая черепица Тип ограждающих конструкция Плита клеефанерная с двумя обшивками, в=1,5м Уклон кровли: 14°02 РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ И НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
КРОВЛИ Номинальные размеры в плане: 1,48х4,48м (рис.1.1). Ребра из сосновых досок II сорта. Обшивки панели из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 10мм соединяются с деревянным каркасом клеем марки ФР-12 по ТУ 600601748-75. Утеплитель - минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC 37 с объемным весом γ=0,3 кН/м3. Плиты -
1200х600мм. Пароизоляция - паронепроницаемая антиконденсатная полимерная ткань FOLIAREX 110г/ м3. Над утеплителем предусмотрена воздушная прослойка, вентилируемая вдоль панели. Кровля принята из рулонных материалов - кровельная плитка KATEPAL. Компоновка рабочего сечения панели. Ширина панели берется равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания bп=1480мм - при прямолинейном очертании несущих конструкция.
Направление волокон наружных шпонов фанеры в верхней и нижней обшивках панели принимается продольным, с целью обеспечения полноценного стыкования листов фанеры «на ус» при склеивании их в виде непрерывной ленты. Для дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние фанерные обшивки в монолитно склеенную коробчатую панель, принимаем черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 8486-86Е) сечением 44х150 мм. После сушки до влажности W=12% и четырехстороннего фрезерования для склейки применяются чистые доски
сечением 36х144 мм. Расчетный пролет панели: lр = 0,99 • 4480 = 4435 мм. Высота плиты принимается: hп = hр + 2 • δф = 144 + 2 • 10 = 164 мм. Каркас панели принимается их четырех продольных ребер (рис). Шаг ребер принимается из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы Р = 1 • 1,2 = 1,2 кН как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 100 см.
Расчетная схема Расстояние между ребрами в осях: 46,93 см Тогда расстояние между ребрами в свету: С0 = С - bp = 46,93 - 3,6 = 43,3 см кН•см Момент сопротивления обшивки шириной 100 см: см3 Напряжение от изгиба сосредоточенной силой: кН/см2 = 4,2мПа < Rн • mн = 4,2 • 1,2 = 5,04,где mн =1,2 – коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.
Для придания жесткости каркасу продольные ребра соединены поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине панели. Продольные кромки панелей при установке стыкуются при помощи специально устроенного шпунта из трапециевидных брусков, приклеенных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных панелей даже под давлением сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из панелей
(рис). Сбор нагрузок на панель. Панели предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям. По скомпонованному сечению панели составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 кв. м. панели. Подсчет нагрузки на 1 кв. м. панели представлен в табл.1. № п/п Наименование нагрузки Нормативная нагрузка, кН/м2 Коэффициент надежности Расчетная нагрузка, кН/м1 Кровельная плитка KATEPAL, γ=12,3 кг/м3 0,123 1,05 0,129 2
Фанера ФСФ, n • δф • γф 2•0,01•7= 0,140 1,1 0,3 Продольные ребра каркаса, 0,036•0,144•5•5/1,48= 0,088 1,1 0,4 Поперечные ребра каркаса, 0,036•0,118•3•5/4,48= 0,014 1,1 0,5 Утеплитель - минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC UNS37, толщиной 125 мм, γу=30 кг/м3 0,125•0,407•3•0,3/1,48= 0,031 1,2 0,037 6
Пароизоляция - паронепроницаемая пароконденсатная полимерная ткань FOLIAREX, 110г/м2 0,0011 1,2 0,7 Итого постоянная нагрузка 0,397 0,8 Временная снеговая нагрузка 1,68 2,9 Итого полная нагрузка 2,077 2,834 hр1, hр2, hу - высота сечения продольных, поперечных ребер и высота утеплителя соответственно; bр1, bр2, bу - ширина сечения продольных, поперечных ребер и расстояние между ребрами в свету; nр1, nр2, nу - количество продольных, поперечных
ребер и расстояний между ребрами в свету; γд, γф, γ у - объемный вес древесины, фанеры и утеплителя соответственно. Расчетное значение снеговой нагрузки принимается по СНиП 2.01.07-85*, а нормативное значение снеговой нагрузки принимается умножением на коэффициент 0,7 расчетной. Следовательно, полная нагрузка на 1 пог. м. составит: нормативная: qн = 2,077 • 1,48 = 3,074 кН/м расчетная: qр = 2,834 • 1,48 = 4, 194 кН/м РАСЧЕТНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 10мм и более по табл.10 и 11 СНиП II-25-80 находим следующие характеристики: расчетное сопротивление растяжению: Rф. р = 14 МПа; расчетное сопротивление скалыванию: Rф. ск. = 0,8 МПа; модуль упругости: Еф = 9000 МПа;
Для древесины ребер по табл.3 СНиП II-25-80: расчетное сопротивление изгибу: Rф. р = 13МПа; модуль упругости: Еф = 10000 МПа. Геометрические характеристики сечения Расчетная ширина фанерной обшивки согласно п.4.25 СНиП II-25-80: bпр = 0,9 • bп = 0,9 • 148 = 133,2 см Геометрические характеристики клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке. Приведенный момент инерции панели:
0,0001979 м4 Приведенный момент сопротивления панели: м3 Проверка панели на прочность Максимальный изгибающий момент панели: =10,31 кН*м Напряжение в растянутой обшивке: = 4,3 МПа < Rф. р. • mф = 14 • 0,6 = 8,4, где mф = 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке при соединении «на ус». Расчет на устойчивость сжатой обшивки: < Rф. р. = 14
МПа При расстоянии между продольными ребрами в свету С0 = 43,3 см и толщине фанеры δф =1,0см = 43,3 < 50, = 0,625 Напряжение в сжатой обшивке: = 6,83 МПа < Rф. р. = 14 МПа Проверка скалывающих напряжение по клеевому слою между шпонами фанерной обшивки в зоне приклейки продольных ребер каркаса: ≤ Rф. ск
Поперечная сила панели равна ее опорным реакциям = 9,31 кН Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси равен: =0,001026 Расчетная ширина клеевого соединения: bрасч = nр • bр = 4 • 0,036 = 0,144 м Тогда касательные напряжения составят = 0,34 МПа < Rф. ск. = 0,8 МПа Проверка панели на прогиб Относительный прогиб панели равен:
0,0025< =0,0057,где - предельный прогиб в панелях покрытий согласно СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». Запас по прочности сжатой обшивки составляет 44%, что больше, чем допускаемый запас 5%, однако при уменьшении ребра до 33 мм напряжения в сжатой обшивке превышают расчетное сопротивление.