КР. Раздел 3. Проектирование несущих конструкций кровли

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
для профиля «Промышленное и гражданское строительство»
Раздел 3. Проектирование несущих конструкций кровли (клеефанерная
панель покрытия)
При беспрогонном варианте кровли, несущими элементами служат
клеефанерные панели покрытия, опирающиеся непосредственно на ригели
поперечных рам.
Проектирование клеефанерной панели покрытия состоит из следующих
этапов:
1) Определение габаритных размеров и компоновка панели.
2) Предварительное назначение размеров поперечного сечения панели.
3) Сбор нагрузок на панель покрытия.
4) Построение расчетной схемы и определение усилий.
5) Подбор сечения - выполнение необходимых проверок.
6) Уточнение размеров поперечного сечения.
7) Уточнение нагрузок.
8) Расчет геометрических характеристик подобранного поперечного
сечения.
9) Выполнение необходимых проверок несущей способности
подобранного сечения.
Рис.3.1. Каркас и нижняя фанерная обшивка клеефанерной панели
Клеефанерная панель, несущая конструкция кровли и одновременно –
ограждающая конструкция кровли и стеновое ограждение.
Назначение ограждающей конструкции:
препятствовать потерям тепла из помещения наружу;
ограждать внутренние помещения от атмосферных воздействий.
Назначение несущей конструкции:
выдерживать без разрушения и недопустимых деформаций нагрузку от
вышележащих слоев кровли и снеговую нагрузку.
3-1
Помимо нагрузки, действующей на панель при эксплуатации –
эксплуатационной нагрузки, при монтаже на панель могут действовать
нагрузки, отличные от эксплуатационных – монтажные нагрузки.
3.1. Определение габаритных размеров и компоновка панели
Номинальная длина панели равна шагу поперечных рам В.
Номинальную ширину панели обычно принимают равной 1,5 м. Это
соответствует горизонтальному модулю производственных зданий и
размерам выпускаемых фанерных листов 1525х1525 мм.
Фактические размеры плит (Lп, Вп) назначают с учетом ширины швов между
ними (поперечных – 20 мм, продольных – 10 мм).
Высоту плит предварительно назначают не менее 1/35 пролета панели Lп.
Lп
Bп
Рис. 3.2. Габаритные размеры клеефанерной панели покрытия и направление волокон
крайних шпонов фанеры
Продольные ребра из досок, поставленных на ребро, рационально размещать
с шагом (a) примерно 0,5 м.
Толщину ребер с учетом острожки по пластям предварительно принимают
равной для плит пролетом 6 м – 46 мм (доска толщиной 50 мм), пролетом 3 и
4,5 м – 26 мм.
Поперечные ребра расставляют с шагом примерно 1,5 м. Размеры сечения
назначают такие же, как у продольных ребер.
Толщину верхней обшивки, работающей не только при общем изгибе плиты,
но и на местный изгиб от монтажной нагрузки, принимают равной 8…9 мм.
Толщину нижней обшивки предварительно назначают равной 6 мм.
z0
Рис. 3.3. Основные размеры поперечного сечения панели покрытия
3-2
Волокна крайних шпонов фанеры направляют, как правило, вдоль рабочего
пролета панели. В этом случае листы фанеры по длине пролета панели
стыкуются «на ус» (п.7.6 [1]).
Используют древесину 2-го сорта и фанеру водостойкую березовую ФСФ
сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69.
Ребра с листами обшивки и элементы ребер между собой соединяют
водостойкими клеями (табл.2 [1]).
Пароизоляцию выполняют окраской или обмазкой внутренней поверхности
нижней обшивки пароизолирующим слоем (п.8.79 [1]).
Утеплителем заполняется только ¾ высоты панели – оставляется
вентилируемая воздушная прослойка (п.8.80 [1]).
Используют легкий эффективный утеплитель, например, из полужестких
минераловатных плит на фенольном связующем или фенольного пенопласта
марки ФРП.
Плиты укладывают по верхним поясам ригелей, и крепят к ним посредством
глухарей. Стыки плит уплотняют упругими прокладками на мастике и
утепляют.
По плитам устраивают гидроизоляционный рулонный ковер – один слой
современного битумно-полимерного материала наклеивают на плиту при
изготовлении и один слой после монтажа плит.
3.2. Сбор нагрузок на панель покрытия
Полная нагрузка на панель покрытия состоит из постоянной и временной
нагрузок (п.8.16 [1]).
Постоянная нагрузка складывается из собственного веса рулонной кровли,
утеплителя, пароизоляции, фанерных обшивок и деревянных рёбер панели.
Временная нагрузка – снеговая.
Таблица 3.1. Нагрузки на панель покрытия
Вид нагрузки
Постоянная:
1.Гидроизоляционный ковер
2.Утеплитель
3.Пароизоляция
4.Фанерные обшивки
5.Собственный вес досок каркаса панели
ИТОГО:
Временная
1.Снеговая
ВСЕГО:
Нормативная
кН/м2
кН/м
γf
Расчетная
кН/м2
кН/м
-
-
3-3
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию
покрытия
S0 = 0,7сесt μ Sg , (п.10.1 [2])
се - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под
действием ветра или иных факторов (п.п.10.5 - 10. 9 [2]);
сt = 1 (п.10.10 [2]);
μ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой
нагрузке на покрытие (п.10. 4 [2]);
Значения Sg и коэффициент надежности по нагрузке γf приняты в разделе
«Исходные данные».
Погонную на грузку на 1 м длины панели получают умножением
распределенной нагрузки (на 1 м2 панели) на ширину грузовой полосы
(ширину панели).
3.3 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения
Геометрические характеристики сечения в состав которого входят разные
материалы выполняют по методу «приведенного сечения» (см.теоретический
материал).
3.4 Построение расчетной схемы и определение усилий
Расчетная схема панели – однопролетная шарнирно опертая балка,
загруженная погонной распределенной нагрузкой.
q
L
Мmax=qL2/8
Эп.М
Рис. 3.4.Расчетная схема панели
Расчетный пролет панели принимают равным длине панели (в запас
прочности) или длине панели минус минимальный размер ширины площадки
опирания плит (п.8.7 [1]).
Рассчитывают максимальный расчетный изгибающий момент в панели М =
qL2/8 и максимальную расчетную поперечную силу Q = qL/2.
Верхняя обшивка панели работает на сжатие в составе панели и на изгиб на
монтажную нагрузку (человек с инструментом стоящий между продольных
ребер панели). Расчетная схема на монтажную нагрузку – однопролетная
балка с жестким защемлением опор, загруженная сосредоточенной силой
Р=1,2 кН (п.6.28 [1]).
3-4
Расчетный пролет равен расстоянию в свету между продельными ребрами с
(см.рис.3.3)
Максимальный расчетный изгибающий момент в верхней обшивке М = Рс/8.
d1
Р=1,2 кН
b=1 м
с
Эп.М
Mmax=Pс/8
Рис. 3.5. Расчетная схема верхней обшивки панели на монтажную нагрузку
3.5 Подбор поперечного сечения панели
За расчетное сечение принимают двутавр (продольные ребра сдвигают к
середине).
Рис. 3.6. Расчетное поперечное сечение панели покрытия
Исходя из предварительно принятых размеров (см.п.3.1) определяют
расчетную ширину панели b (п.6.27 [1]).
Увязывают высоту и ширину ребра (bр и hр ) с сортаментом пиломатериалов
и допусками на фрезерование доски перед склеиванием (ГОСТ 7307-75).
Назначают количество продольных ребер. Рассчитывают расчетную ширину
ребра bр.
Подбор размеров поперечного сечения панели можно выполнить в
электронной таблице – параметрическим заданием величин, входящих в
формулы проверки несущей способности и последующим перебором
возможных значений параметров сечения (b и h доски, d1 и d2 фанерных
обшивок), увязывая их с сортаментами пиломатериалов и фанеры.
3-5
3.6 Для подобранного сечения должны быть выполнены проверки
несущей способности:
 верхней обшивки на монтажную нагрузку (п.6.28 [1]);
 верхней обшивки на устойчивость (п.6.28 [1]);
 нижней обшивки на прочность при растяжении (п.6.26 [1]);
 клеевого шва верхней обшивки на скалывание (п.6.29 [1]);
 продольных ребер на скалывание (п.6.29 [1]);
 панели по максимально допустимому прогибу (пп. 6.33 - 6.36 [1]).
3-6
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
для профиля «Промышленное и гражданское строительство»
3-7
3-8
3-9