Сочетание нагрузок при расчете обрешетки


2.3. Расчет обрешетки. Сбор нагрузки

Вес листа СПК-8 определяем по прил. И g = 1500г/м2 = 0,015кПа.

Помещение бассейна - отапливаемое с относительной влажностью возду­ха 80% по прил. К относится к температурно-влажностным условиям эксплуа­тации A3. По прил. Л плотность древесины сосны в условиях -экспуатации A3 ρ=600 кг/м3, объемный вес - 6 кН/м3.

Поскольку в бассейне деревянные конструкции открыты для обзора и при­даны создавать эстетический комфорт - изготавливаем обрешетку из строга­ных брусков.

Припуски на острожку:

Размеры пиломатериалов до острожки приведены в прил. М. Для подсчета нагрузок предварительно принимаем сечение брусков до острожки – 60х100 мм. после острожки – 52х90 мм.

Значения коэффициент надежности по предельной нагрузке γ fm приведены в прил. I. Постоянная нагрузка на обрешетку подсчитана в т. 2.1.

Таблица 2.1 Расчетная постоянная нагрузка на обрешетку, кПа

Элементы и нагрузки

Эксплуатационное значение нагрузки

γfm

Предельное значение нагрузки

Лист СПК-8

0,015

1,2

0,018

Обрешетка 0,052х0,09х6/0,7

0,04

1,1

0,044

Крепежные детали

0,003

1,05

0,003

Всего

pобр.e=0,058

pобр.m=0,065

Нормальная составляющая расчетной предельной нагрузки на (сочетание постоянная плюс снеговая) при cosα=cos 18,70 =0,947

кН/м

Нормальная составляющая расчетного сочетания эксплуатационной постоянной и снеговой квазипостоянной нагрузок на обрешетку

кН/м

Нормальная составляющая сосредоточенной монтажной нагрузки Рm.x=1*1,2*0,947 = 1,07 кН.

Нормальная составляющая предельной расчетной постоянной нагрузки на обрешетку

кН/м2

Расчетное сопротивление древесины

Пo прил. П (т. 1) определяем расчетное coпротивление изгибу вдоль волокон для древесины сосны второго сорта .Для сосны и ели переходной коэффициент mп = 1.По прил. К для условий эксплуатации A3 выписываем коэффициент условий работы γn = 0,9.

По прил. Р определяем, что проектируемое здание относится к нормально­му (II) уровню ответственности и коэффициент надежности по назначению для него γп = 0.95.

Выполняем корректировку расчетного сопротивления древесины

кН/см2

Усилия в обрешетке

Расчетные схемы обрешетки показана на рис. 1.1.

Изгибающий момент в расчетном сечении при первом сочетании нагрузок

Изгибающий момент в расчетном сечении при втором сочетании нагрузок

Расчет обрешетки по прочности нормальных сечений

Требуемый момент сопротивления обрешетки при первом сочетании нагрузок

см3

При воздействии монтажной нагрузки расчетное сопротивление древесины увеличивается умножением на коэффициент mн = 1,2 (прил. П. табл.3). Тре­буемый момент сопротивления обрешетки но второму сочетанию нагрузок

см3

Размеры сечения подбираем по большему из двух требуемых моментов со­противления. По прил. М принимаем ширину бруска с учетом острожки b = 5.2 см и находим высоту сечения

см

По прил. М принимаем обрешетку из брусков сечением bxh: до острожки -6х7,5 см. после oc'i рожки - 5,2x6,5 см.

Проверка прогиба обрешетки

Из прил. О выписываем модуль упругости древесины вдоль волокон Е = 10000 МПа = 1000кН/см2:. Момент инерции сечения

Определяем максимальный прогиб обрешетки от нормальной составляющей сочетания постоянной и квазипостоянной снеговой расчетной погонной нагрузки

см

Предельный прогиб определяем по прил.С и предварительно берем мень­шее значение без интерполяции fu = l/150.

Относительное значение прогиба

Жесткость обрешетки обеспечена

studfiles.net

Расчет кровли и обрешетки. Описание системы, монтажная нагрузка

РАСЧЕТ КРОВЛИ

Рисунок 1. Схема стропильных конструкций

Рисунок 2. Разрез А-А

Описание системы

Кровля двускатная, уклон принят α=19 . В качестве покрытия – асбестоцементные волнистые листы среднего профиля (40/150-1750-8 ГОСТ 30340-95).

Наслонная стропильная система состоит из: стропильных ног, прогонов, лежней, подкладок, стоек, ригелей, мауэрлатов и подкосов.

Для уменьшения пролета стропильных ног приняты стойки и подкосы. Для обеспечения геометрической неизменяемости пространственной системы из плоскости рамы приняты крестовые связи, обвязывающие рамы попарно.

Жесткость покрытия в целом обеспечивается за счет обрешетки и асбестоцементных листов.

Шаг стропильных ног – 1м; шаг обрешетки – 0,53м.

Стропильная нога имеет 3 точки опоры: мауэрлат, промежуточный прогон и упор стропильных ног в коньковом узле.

Расчет обрешетки

Сбор нагрузок

Нагрузкой для обрешетки являются: собственный вес, вес кровельного покрова и снега.

Собственный вес обрешетки зададим в SCADе при сечении 50х50, E=10000МПа, γ=5кН/м3, λ=0,5;

Вес асбестоцементных листов – 13кг/м2=0,128кН/м2; 0,128*0,53=0,068кН/м;

Расчетное значение веса снегового покрова Sg=1,8кПа – III снеговой район (г. Красноярск);

Нормативная снеговая нагрузка: Sn=1,8∙0,7=1,26кПа;

Распределенная: расчетная - Sg=1,8*0,53=0,954кН/м; нормативная – Sn=1,26*0,53=0,668кН/м.

Помимо этого зададим сосредоточенную монтажную нагрузку P=1,2кН на расстоянии l=0,432lпр=0,432*930=402мм от опоры.

Комбинации загружений:

1)  Нормативные собственный вес, постоянная и снеговая;

2)  Расчетные собственный вес, постоянная и снеговая;

3)  Расчетные собственный вес, постоянная и монтажная;

Эпюры

- от 1 комбинации:

My кНм

Qz кН

Mmax=0,05кНм; Qmax=0,35кН

- от 2 комбинации:

Mmax=0,08кНм; Qmax=0,48кН

Проверки прочности

Проверка прочности осуществляется на действие расчетных нагрузок, в нашем случае на 1 и 3 комбинации загружений.

По 2 комбинации:

, где  - коэффициент надежности по ответственности здания;

; ;

 - расчетное сопротивление изгибу, сосны II сорта;

Условия выполняются.

Расчет по прогибам не проводим, ввиду их незначительности.

Расчет стропильных ног

                       

                                                    Рисунок 3. Расчетная схема кровли

Сбор нагрузок

Нагрузкой для стропильных ног являются: нагрузки собранные выше + собственный вес.

2 комбинации нагрузок: 1)нормативные; 2)расчетные

Эпюры

My кНм

Qz кН

N кН

Рисунок 4. Значения усилий в поперечной раме

1 комбинация: Mmax=4,52кНм; Qmax=4,48кН; N=13,46кН;

2 комбинация: Mmax=5,98кНм; Qmax=6,03кН; N=17,66кН;

Проверка прочности

По 2 комбинации:

; ;

 - расчетное сопротивление изгибу, сосны II сорта;

Проверка прогибов

По 1 комбинации:

 - прогиб согласно эпюре деформаций;

 - максимальный прогиб;

Расчет прогонов

Эпюра Мy кНм

Рисунок 5. Значений усилий в продольном направлении

Mmax=4,33кНм; сечение прогона – 15х20см;

 - прогиб очень мал;

Расчет стоек

Эпюра N, кН

Рисунок 6. Усилие в стойке

Nmax = -20,63кН

Проверка прочности

, где F=15х15=225см2;

; ;

;

 - расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон древесины II сорта;

Условие выполняется.

Итак принятые размеры конструкций:

Конструкция

b, см

h, см

Обрешетка

5

5

Стропильная нога

10

20

Прогон

15

20

Мауэрлат

12,5

12,5

Стойка

15

15

Лежень

25

15

Ригель

10

20

Связи

5

5

vunivere.ru

Пример 2. Обрешетка

Рассчитать обрешетку мансардного покрытия жилого здания в г. Вологде. Кровля из натуральной черепицы. Обрешетка из сосновых брусков. Шаг стропил 1,0 м. Уклон кровли .

Предварительно примем обрешетку сечением 50х50 мм с шагом с=300 мм. Сбор нагрузки приведем в таблице 2.

Таблица 2

Сбор нагрузки на обрешетку, н/м2

Вид нагрузки

q

Постоянная

1. Кровля из натуральной черепицы

2. Собственный вес обрешетки (ориентировочно)

500

42

1,1

1,1

550

46

Итого

=542

=596

Временная

=1399

1,4

=1959

Всего: =1941 =2555

Погонная нагрузка:

.

Изгибающий момент

Моменты сопротивления бруска

Проверка прочности нормальных значений при косом изгибе:

Моменты инерции бруска:

Прогиб в плоскости, параллельный скату:

Прогиб в плоскости перпендикулярной скату:

Полный прогиб:

.

Относительный прогиб

.

Расчет по второму сочетанию нагрузок

Изгибающий момент

Проверка прочности нормальных сечений:

.

Следует увеличить сечение обрешетки и повторить расчет снова.

Пример 3. Стропила для здания с двумя пролетами

Рассчитать двускатные наслонные стропила жилого здания в г.Вологде под кровлю из оцинкованной стали. Основанием кровли служит дощатый настил 22х150 с шагом с=0,25 м. Шаг стропильных ног 1 м. Материал деревянных элементов – ель 2-го сорта.

1. Конструктивное решение покрытия принимаем следующее (рис. 5). Доски настила 1 размещены по стропильным ногам 2, которые нижними концами опираются на мауэрлаты 3, уложенные по внутреннему обрезу наружных стен, а верхними – на прогон – 4. Для уменьшения пролета стропильных ног поставлены подкосы 5, нижние концы которых упираются в лежень 6, укладываемый на внутреннюю стену. Для погашения распора стропильной системы установлены ригели – 7.

Примем угол наклона кровли тогда.

Высота стропил в коньке

.

Расчетный пролет

, где- величина привязки

.

Подкос направлен под углом (). Точка пересечения осей подкоса и стропильной ноги располагается на расстоянии.

.

.

Рис. 5. Наслонные стропила с подкосами

Длина верхнего и нижнего участков стропильной ноги

.

Длина подкоса

.

Угол между подкосом и стропильной ногой

.

а) Все элементы стропильной системы примем из бруса.

2. Производим сбор нагрузок на 1 м2 в табличной форме

Таблица 3

Сбор нагрузки на стропильную ногу, н/м2

Вид нагрузки

q

Постоянная

1. Оцинкованная сталь

2. Настил

3. Собственный вес стропильной ноги (ориентировочно)

62,8

66,0

75,0

1,05

1,1

1,1

65,9

72,6

82,5

Итого

=203,8

=221,0

Временная

1. Снеговая

= 1680

1,4

S= 2352

Всего: = 1884 = 2573

Погонная нормативная нагрузка:

Погонная расчетная нагрузка

  1. Производим статический расчет стропильной ноги как двухпролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой (рис. 5 в). Опасным сечением стропильной ноги является сечение на средней опоре. Изгибающий момент в этом сечении

.

Требуемый момент сопротивления сечения стропильной ноги с учетом ослабления врубкой

.

Примем ширину стропильной ноги , тогда

.

Учитывая, что величина врубки примерно 35 мм,

.

По сортаменту примем . Прочность сечения проверяем по формуле

,где .

Проверяем сечение в середине нижнего участка под действием пролетного момента . Значениеопределяем как для простой балки на двух опорах пролетом, считая в запас прочности, что вследствие возможной осадки среднего узла опорный момент будет равен нулю:

.

Проверяем напряжение

,

где

Проверку жесткости наклонной стропильной ноги производим по формуле

, где.

.

Вертикальная составляющая реактивного усилия на средней опоре стропильной ноги

.

Это усилие раскладывается на усилие , сжимающее подкос, и усилие, направленное вдоль стропильной ноги (рис. 5 б). Используя уравнение синусов, находим

,

откуда

.

Подкос примем сечением 100х100 мм. Вследствие небольшого сжимающего усилия подкос не рассчитываем, так как он будет работать с большим запасом. Расчетная длина подкоса . Проверим напряжение смятия во врубке.

Подкос упирается в стропильную ногу ортогональной лобовой врубкой. Угол смятия . Расчетное сопротивление смятию по [5]

Площадь смятия

.

Напряжение смятия

.

Горизонтальная составляющая усилия создает распор стропильной системы, который погашается ригелем.

Распор в ригеле:

.

Требуемая площадь ригеля

.

Примем конструктивно ригель из 2-х досок 22х100 мм площадью 44 см2 >9,8 см2 . Ригель крепим к стропильной ноге гвоздями 5х120 мм.

Несущая способность одного гвоздя

.

Для восприятия усилия ставим по 4 гвоздя с каждой стороны.

Полная несущая способность соединения

.

studfiles.net

Расчет обрешетки

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >
   

Перейти к загрузке файла

Рисунок 1 - Схема для расчета обрешетки

Рисунок 2 - Поперечное сечение кровли ; шаг ферм покрытия принят 0,9 м; расстояние между брусками обрешетки .

Сбор нагрузок

Таблица 1 - Постоянные нагрузки на 0,3 м? кровли, Н/м2

Вид нагрузки и ее подсчет

Нормативная нагрузка

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка

  • 1 Оцинкованная сталь
  • 2 Обрешетка 125х32

Итого постоянная:

50

-

53,5

Расчетное значение веса снегового покрова 1 м? горизонтальной поверхности по таблице 4 СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия” для города Архангельск (IV снеговой район) составляет:

Нормативная нагрузка:

Расчетное значение веса снегового покрова:

где µ =0,714 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с вариантом 1 обязательного приложения 3 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

Полная расчетная нагрузка

Рисунок 3 - Грузовая площадь

Сочетание нагрузок

Первый вариант:

Рисунок 4 - Схема нагрузок и эпюра изгибающих моментов по 1-му варианту

Расчетная схема: двухпролетная неразрезная балка.

Изгибающий момент М?:

Второй вариант:

Рисунок 5 - Схема нагрузок и эпюра изгибающих моментов по 2-му варианту

Изгибающий момент М??:

где F = Fн·гf = 1000·1,2 = 1200 Н - расчетная сосредоточенная сила,

Fн - нормативная сосредоточенная сила,

гf =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке,

Сравниваем:

Следовательно, производим проверку бруска обрешетки только на прочность (согласно СНиП II-25-80“Деревянные конструкции”).

Расчет доски обрешетки по несущей способности

Рисунок 6 - Схема для расчета доски обрешетки

Сечение доски обрешетки:

Моменты сопротивления доски обрешетки:

где Wx - момент сопротивления относительно оси х,

где Wу - момент сопротивления относительно оси у.

Моменты инерции сечения:

Изгибающие моменты:

где Мx - момент относительно оси х,

Му - момент сопротивления относительно оси у.

Проверка:

где Rи - расчетное сопротивление древесины изгибу с учетом всех необходимых коэффициентов условий работы. Для древесины хвойных пород 3-го сорта, при температурно-влажностных условиях эксплуатации Б2 (по табл. 1 СНиП II-25-80 “Деревянные конструкции”) по таблице 3 СНиПа принимаем Rи =13 МПа.

vuzlit.ru

АНАЛИЗ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ СПЛОШНОГО ДЕРЕВЯННОГО НАСТИЛА И ОБРЕШЕТКИ КРЫШИ

Область применения математических законов не знает границ, они используются во многих отраслях науки и производства. В строительстве невозможно обойтись без математики: решение строительных задач, определение затрат для производства того или иного материала, всевозможные расчеты, отличающиеся по степени сложности, и многое другое. Отсюда можно сделать вывод о том, что решение любых вопросов в строительстве неразрывно связано с математикой.

В данной статье производится расчет деревянного настила и обрешетки крыши с применением математических аксиом и формул.

Настилы и обрешетки покрытий служат для поддержания кровли и утеплителя. Настилы являются несущими элементами ограждающих деревянных покрытий. На их изготовление расходуется большая часть — до 70% древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий в целом. Конструкция настила напрямую зависит от типа кровли и теплоизоляции. Так, например, при рулонной кровле в неутепленных покрытиях применяют сплошные дощатые настилы. Неутепленные покрытия в виде кровли из плоских или волнистых листов асбестоцемента, стеклопластика, кровельной стали и черепицы выполняют по обрешетке из брусков, сечение которых не менее 50×50 мм, с шагом, зависящим от размеров и прочности кровельных листов. Таким образом, обрешетка (разреженный настил) из досок или брусков служит основанием под кровлю или черепицу. Настилы, как правило, изготавливаются из древесины 3-го сорта, при этом расчетное сопротивление древесины по изгибу принимается равным 13 Мпа.

Целью данной работы является расчет сплошного настила из досок и проверка сечения двойного перекрестного дощатого настила утепленной кровли, в зависимости от выбранного сорта древесины и типа здания.

Задача включает в себя два этапа. На первом этапе рассчитывается сплошной настил из досок толщиной t=24мм под рубероидную кровлю с уклоном i=1:4 (14°) (Рис. 1).

Из Рис. 2 видно, что настил опирается на строительные ноги, расположенные через L=1,5м. Нормативная и расчетная нагрузка от веса кровли, настила и снеговой нагрузки выражены следующим образом:

=2,25кН/,    =2,6 кН/.

Коэффициент надежности по назначению =0,95. Для расчетов выбрали наиболее распространенный в строительной практике сорт древесины – III. Тип конструкции – А2.

Рисунок 1. Схема сплошного настила из досок.

Рисунок 2. Схема настила.

Рисунок 3. Расчетная схема настила.

Расчетное сопротивление древесины на изгиб определяется по формуле:

 – расчетное сопротивление древесины сосны или лиственницы европейской (СНиП II 25*80 «Деревянные конструкции»).

 ;;

 .

Настил работает на поперечный изгиб. Рабочие доски должны быть длиной достаточной для опирания на три опоры, с целью увеличения их изгибной жесткости. Поэтому расчет производят по схеме двухпролетной балки. Расчет настила ведется для полосы шириной равной 1 пм (рис. 1).

Если угол наклона кровли , то его обычно не учитывают ввиду незначительности. Настил рассчитывают с учетом его неразрезности в пределах двух пролетов.

Рисунок 4. Эпюр «М» (кН.

Рассчитываются нагрузки с учетом коэффициента надежности по назначению на 1 пм ширины (рис. 3):

 (кН/м) →(кН/м),

(кН/м) →(кН/м).

За расчетный изгибающий момент (Рис. 4.) принимают момент на средней опоре, который находят по формуле:

Момент сопротивления настила шириной равной 1м будет равен

  .

Производится проверка прочности настила:

,

где  – коэффициент условий работы настилов и обрешеток. Следовательно,

Момент инерции сечения равен

Проверка жесткости настила:

,

 модуль упругости древесины вдоль волокон. Следовательно,

На втором этапе проверяется на прочность сечение двойного перекрестного дощатого настила утепленной кровли с уклоном (Рис. 5).

Рисунок 5. Схема действия нагрузок.

Щиты настила длиной  м опираются на прогоны, постеленные с шагом  м Сплошной косой защитный настил из досок сечением мм прибит под углом 45к рабочему настилу гвоздями. Нагрузка от веса человека составляет  от собственного веса ,  веса снега

На данном этапе в качестве сорта древесины используется – II. Древесина – ясень. Группа конструкции – B1. Расчетная ширина полосы рабочего настила равна b=1м=100см.

Расчетное сопротивление древесины определяется по формуле:

(СНиП II25*80 «Деревянные конструкции»). Следовательно,

Расчетная схема щита настила представляет собой двухпролетную шарнирно-опорную неразрезную балку с горизонтальными проекциями пролетов (рис. 6).

Выполняется подбор сечения настила при первом сочетании нагрузок (рис. 7).

Рисунок 6 а. Расчетная схема при I сочетании нагрузок.

Рисунок 6 б. Расчетная схема при II сочетании нагрузок.

Рисунок 7. Статическая схема.

Расчетная нагрузка:

  

где

Расчетный изгибающий момент на средней опоре будет равен

Требуемый момент сопротивления определяется по формуле:

 ();   .

Доски по заданию принимают равными  Требуемая общая ширина досок на полосе шириной 1м равна

  

Шаг расстановки досок, выраженный числом, составит:

 

Выполняется проверка несущей способности настила при втором  сочетаний нагрузок (рис. 6, б)).

Рисунок 9. Расчетная нагрузка.

Расчетная нагрузка от собственного веса настила q и веса человека с грузом (рис. 9) определяется как

 

где  – от левой (или правой) крайней опоры.

 

Рисунок 10. Расчетный изгибающий момент.

Расчетный изгибающий момент, возникающий в сечение под грузом (рис. 10), вычисляется по формуле:

Производится проверка прочности:

R= 

Проверка жесткости настила при первом сочетании нагрузок вычисляется следующим образом:

– необходимо вычислить момент инерции сечения:

– прогиб настила равен

Проектные расчеты несущих конструкций строений показали, что прогиб настила оказался меньше, чем верхняя граница этого коэффициента. Таким образом, на основе результатов анализа рассматриваемого технологического процесса можно сделать вывод о том, что по предельным состояниям настил удовлетворяет заданным требованиям, при которых конструкция не теряет способность сопротивляться воздействиям внешних факторов.

Данные, полученные в ходе расчетов, дают право оценивать влияние прочности сплошного деревянного настила и обрешетки крыши от выбранных параметров, т. е. типа конструкции и сорта древесины.

Список литературы:

  1. Конструкции из дерева и пластмасс: учебник для вузов / М. М. Гаппоев – М.: Издательство АСВ, 2004. – 440 с.
  2. Семенов К.В. Кононова М.Ю. Конструкции из дерева и пластмасс. Деревянные конструкции: учебное пособие / Издательство Политехнического университета, 2013 – 132 с.
  3. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. – М.: Министерство регионального развития России, 2011. – 88 с.
  4. Шишкин В. Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс / Издательство Стройиздат, 1974 – 220 с.

sibac.info

Настилы и обрешетки

Настилы и обрешетки покрытий служат для поддержания кровли и утеплителя.

Конструкция настила зависит от типа кровли и теплоизоляции. Неутепленные покрытия в виде кровли из плоских или волнистых листов асбестоцемента, стеклопластика, кровельной стали и черепицы выполняют по обрешетке из брусков сечение не менее 50х50 мм с шагом, зависящим от размеров и прочности кровельных листов (рис. 4.4). При рулонной кровле настил должен иметь сплошную ровную дощатую или фанерную поверхность. Настилы, как правило, изготавливаются из древесины 3-го сорта, при этом расчетное сопротивление древесины изгибу принимается равным 13 МПа.

Настилы могут быть продольными (в этом случае доски рабочего настила располагаются перпендикулярно коньку кровли; Рис. 4.5, 4.6.).

Рис. 4.5. Продольный настил: а) схема приложения нагрузок; б) расчетная схема (1 - верхний пояс несущей конструкции; 2 – прогон; 3 – рабочий настил, защитный слой условно не показаны).

Рис. 4.6. Поперечный настил: а) схема приложения нагрузок; б) расчетная схема (1 – верхний пояс несущей конструкции; 2 – рабочий настил; 3 – защитный косой настил, кровля условно не показаны).

Поперечные настилы выполняют либо в виде однослойного, либо в виде двойного перекрестного.

Двойной перекрестный настил состоит из двух слоев: нижнего – рабочего и верхнего – защитного, защитный слой изготавливается из досок толщиной 16…20 мм шириной не менее 100 мм, укладываемых под углом 45…60 к рабочему слою и крепится к нему гвоздями. Рабочий слой для лучшего проветривания рекомендуется делать разреженным с шагом не менее 20 мм из досок толщиной 19…32 мм. Доски рабочего настила для повышения жесткости следует опирать на три или более опоры.

Для сокращения трудоемкости работ при возведении здания настилы и обрешетки изготавливают в виде щитов (Рис. 4.7, 4.8.).

Рис. 4.7. Щит разреженной брусчатой обрешетки

Рис. 4.8. Дощато-гвоздевые щиты настилов покрытий: а) щит двойного перекрестного настила; б) щит однослойного раскосного настила; 1 – доски; 2 – гвозди; 3 – косой защитный настил; 4 – разреженный рабочий настил; 5 – раскосы; 6 – поперечины.

Дощатый настил под мягкую кровлю рассчитывают как двух пролетную неразрезную шарнирно опертую балку (Рис. 4.6.).

Расчетную ширину настила условно принимают равной 1 м. В двойных настилах защитный настил не рассчитывается, его размеры назначаются по конструктивным соображениям. При незначительных уклонах кровли (до 10° ) угол наклона в расчете обычно не учитывается.

При сплошном одинарном или двойном настиле скатной составляющей нагрузки обычно пренебрегают, и настил рассчитывается только на нагрузку, перпендикулярную к плоскости настила.

При расчете обрешеток ее элементы (бруски обрешетки) рассчитываются на действие сил в двух главных плоскостях (расчет на косой изгиб).

Расчет настилов ведется на два основных сочетания нагрузок (рис. 4.6.).

1 – сочетание: постоянная (g) и временная снеговая (s). Расчетный изгибающий момент в этом случае равен

где М1 – максимальный (расчетный) изгибающий момент;

– полная нагрузка на настил;

l – расчетный пролет настила.

Расчет ведется по формулам:

на прочность

где W – момент сопротивления поперечного сечения настила для полоски шириной 1 м;

Ru = 13 МПа – расчетное сопротивление древесины изгибу;

на жесткость

где f – максимальный прогиб настила; qH – нормативная нагрузка; I – момент инерции сечения настила для полосы шириной 1 м; E – модуль упругости древесины; fu = l/150 – предельно допустимый прогиб.

При втором сочетании нагрузок при расчете учитывают равномерно распределенную постоянную нагрузку gи монтажную сосредоточенную нагрузку (вес рабочего с инструментом). Нормативная монтажная нагрузка принимается равной PH = 1 кН. С учетом коэффициента надежности по нагрузке 1,2 расчетная монтажная нагрузка P = 1,2 кН. Нагрузка от этого сосредоточенного груза при сплошном настиле передается на две доски при расстоянии между их осями S не более 15 см и на одну доску одиночного настила при расстоянии более 15 см. При двойном настиле этот груз считается распределенным на ширину 0,5 м настила.

Максимальный изгибающий момент M2 при втором сочетании нагрузок возникает на расстоянии 0,43l от крайней опоры (см. Рис. 4.6.) и равен

Расчет выполняется только на прочность по формуле:

где mH= 1,2 – коэффициент, учитывающий кратковременность действия монтажной нагрузки.

Прогоны

Применяемые прогоны могут быть разрезными, консольно-балочными и неразрезными.

Разрезные прогоны выполняются из бревен или брусьев. Стыкуются разрезные прогоны над опорами. Эти прогоны просты в изготовлении, но вызывают большой расход лесоматериала, рекомендуемые пролеты таких прогонов не более 4 м. Рассчитывают прогоны как балку при косом изгибе.

Консольно-балочные прогоны (рис. 4.9.) обычно используют в покрытиях и чердачных перекрытиях зданий при равномерно распределенной нагрузке на всех пролетах. Стыки с использованием косого прируба прогонов размещаются по два через пролет. Расстояние стыков от опор может быть принято в двух вариантах.

Рис. 4.9. Консольно-балочные прогоны: А) общий вид; Б) расчетная схема;

1 – сечение прогона; 2 – косой прируб.

Вариант 1. Равномоментная схема, в которой все опорные Mоп и наибольшие пролетные моменты Мпр равны: Mоп= Мпр=ql2/16. В этом случае (рис. 4.9) величина x=0,15l. Крайние пролеты сокращаются по этим соображениям до (0,8…0,85) l. Наибольший прогиб прогона возникает в пролете без шарниров, где он равен

или 40% от fmax в разрезном прогоне при одинаковых пролетах в нагрузках.

Вариант 2. При x=0,21l получаем равнопрогибную схему работы прогона, т.е. максимальные прогибы во всех пролетах практически одинаковы и равны:

При равнопрогибном решении наибольшие изгибающие моменты на опорах (Mоп) и в пролетах (Мпр) равны:

Длины крайних пролетов рекомендуется принимать равными по 0,8l.

По конструктивным соображениям рационально использовать равнопрогибное решение. Недостатком консольно-балочных прогонов является ограничение перекрываемого пролета при использовании бревен и брусьев величиной в 4,5 м. По сравнению с разрезными прогонами использование консольно-балочных прогонов приводит к экономии материала.

По такой же схеме (равнопрогибной) используются спаренные неразрезные прогоны (Рис. 4.10). Они позволяют перекрывать пролеты до 6,5 м. Эти прогоны изготавливаются из двух досок, поставленных на ребро и скрепленных между собой по длине гвоздями с шагом 40-50 см. Стыки досок полупрогонов располагаются в разбежку на расстоянии x0=0,21l вправо и влево от опор. Наибольшие изгибающие моменты возникают: на второй опоре M’on=ql2/10, а на последующих опорах Mon=ql2/12.

Поскольку в крайних пролетах неразрезного прогона величина расчетных моментов больше, чем в средних, то рекомендуется крайние пролеты делать укороченными, равными 0,85l, либо усиливать сечение этих пролетов дополнительной третьей доской (см. рис. 4.10). В этом случае расчет прогона ведется по изгибающему моменту, равному ql2/12.

Прогоны рассчитываются на прочность и жесткость как изгибаемые элементы. Максимальный прогиб определяется по формуле (4.8).

Рис. 4.10. Многопролетный спаренный прогон из досок: а) общий вид; б) расчетная схема; в) гвоздевой стык прогона; 1 – прогон; 2 – несущая конструкция покрытия; 3 – гвозди

Количество односрезных гвоздей с каждой стороны стыка досок на расстоянии x=0,21l от опоры определяется по формуле

где Mon=ql2/12- расчетный момент; - расчетная несущая способность одного односрезного гвоздя; - расстояние от опоры до геометрического центра размещения гвоздей, которое принимается равным:

при однорядной расстановке гвоздей

при двухрядной расстановке гвоздей

где - диаметр гвоздя.

Расчетное число гвоздей располагается с каждой стороны стыка. На остальной части прогона гвозди располагаются в шахматном порядке с шагом 40…50 см.

Плиты покрытия

В индустриальном строительстве эффективно используются плиты покрытия заводского изготовления. Плита покрытия состоит из деревянного каркаса, обшивок, утеплителя и пароизоляции (при использовании плит покрытия в отапливаемых зданиях).

В качестве обшивок могут использовать водостойкие фанеры, плоские асбестоцементные листы, плоские или волнистые стеклопластики для светопрозрачных покрытий.

В качестве утеплителей используются материалы из несгораемых или трудносгораемых материалов (минераловатные плиты, стекломаты, пенопласты и другие современные утеплители). Пароизоляция – пленочная или окрасочная.

Чаще всего используются клеефанерные плиты покрытия. Целесообразность применения этих плит определяется их малым весом при высокой несущей способности. Плиты выполняют одновременно функции прогонов и настилов с обеспечением теплозащиты здания. Клеефанерными плитами, которые опираются на верхние кромки основных несущих конструкций, можно перекрывать пролеты 3-6 м, если ребра из цельной древесины, и до 12 м при использовании клееных ребер.

Длина ln плит покрытия соответствует шагу B основных несущих конструкций и принимается равной ln = B-20 мм, где 20 мм – зазор между торцами стыкуемых плит. Ширина bn плиты соответствует стандартной ширине фанерного листа (bn = 0,7; 1,2; 1,5 м). Высота панели h равна h = (1/20-1/40) ln.

Каркас клеефанерной плиты состоит из продольных и поперечных ребер (Рис. 4.12). Ребра изготавливают из древесины 2-го сорта или из клееной древесины. Обшивка состоит из листов фанеры повышенной водостойкости ФСФ или бакелизированной ФБС толщиной не менее 8 м. Из условия работы на изгиб верхней обшивки от сосредоточенных грузов продольные ребра ставят на расстоянии 50 см друг от друга, поперечные ребра устанавливаются с шагом не более 1,5 м, как правило, в местах расположения стыков фанеры. Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль оси панели.

Одним из основных требований при длительной эксплуатации трехслойных плит покрытия с деревянным каркасом является осуществление осушающего режима работы. В плитах под рулонную кровлю вентиляция осуществляется через отверстия в торцевых и поперечных ребрах каркаса. В плитах с одной нижней обшивкой вентиляция осуществляется через волны и гофры кровельных листов – от карниза к коньку кровли.

Плиты покрытий могут выполняться с двумя или с одной фанерными обшивками (Рис. 4.11). Для плоских покрытий с уклонами 1/10-1/12 и криволинейных покрытий с кровлей из рулонных материалов рекомендуются клеефанерные плиты с двухсторонними обшивками. Для плоских покрытий с уклонами 1/3-1/4 рекомендуется использовать клеефанерные плиты с нижней обшивкой. После монтажа плит кровельное покрытие (волнистые асбестоцементные листы, профилированный настил, металлочерепица или другие аналогичные материалы) укладывается на деревянный каркас плиты.

Рис. 4.11. Клеефанерные ребристые плиты покрытия: а) план плиты 1,5х6 м; б) поперечное и расчетное сечения плит коробчатого типа; в) то же, с одной нижней обшивкой; 1 – фанерная обшивка; 2 – продольные несущие ребра; 3 – поперечные ребра; 4 – утеплитель; 5 – пароизоляция; 6 – вентиляционный продух в торцах.

Для защиты от загнивания древесина ребер панелей пропитывается антисептиком. Фанерные листы окрашиваются водостойкими эмалями.

Клеефанерные плиты рассчитываются как шарнирно опертые однопролетные балки с пролетом равным расчетной длине плиты покрытия. Поперечные сечения плит с двумя обшивками благодаря жесткости клеевых соединений рассматриваются как двутавр, а плит с одной обшивкой – как тавр (рис. 4.11). Расчетная ширина обшивок принимается равной 0,9 всей ширины плиты.

Поскольку панели выполнены из двух материалов (древесины и фанеры), обладающих различными механическими свойствами, то они (панели) рассчитываются по приведенным геометрическим характеристикам.

Поперечные сечения клеефанерных плит подбирают из расчета на изгиб по следующим приведенным к фанере характеристикам:

Fпр=Fф+ FдE/Eф;

Sпр=Sф+ SдE/Eф;

Iпр=Iф+ IдE/Eф;

Wпр=Iпр /y0.

В этих формулах Fф, Sф, Jф– соответственно площадь, статический момент и момент инерции поперечного сечения фанерных обшивок; Fд, Sд, Iд – площадь, статический момент и момент инерции поперечного сечения продольных ребер каркаса; Eф и E – соответственно модули упругости фанеры и древесины; Wпр – приведенный момент сопротивления поперечного сечения плиты; y0 – расстояние от центра тяжести приведенного до внешней грани обшивок (нижней или верхней).

Прочность нижней растянутой фанерной обшивки проверяют по формуле:

где – расчетный изгибающий момент;

– приведенный момент сопротивления сечения;

- расчетное сопротивление фанеры растяжению;

- коэффициент, учитывающий снижения расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки: =1 – при отсутствии стыков, =0,6 – для фанеры марки ФСФ, =0,8 – для фанеры марки ФБС.

Верхняя сжатая фанерная обшивка рассчитывается на устойчивость:

где - коэффициент продольного изгиба фанеры;

- расчетное сопротивление фанеры сжатию.

При

При

где δ – толщина верхней обшивки, с – расстояние между продольными ребрами в свету.

Верхняя обшивка дополнительно проверяется на местный изгиб от действия монтажной сосредоточенной нагрузки P=1,2 кН по формуле

где - максимальный изгибающий момент. Принимается, что обшивка при местном изгибе работает как балка, защемленная по концам отсека c1 (рис. 4.11);

- момент сопротивления сечения фанеры с шириной b=100 см и толщиной δ, т.е. ;

- расчетное сопротивление фанеры изгибу;

= 1,2 – коэффициент условий работы, учитывающий кратковременность действия монтажной нагрузки.

Клеевые швы между слоями фанеры в пределах ширины продольных ребер проверяют на скалывание по формуле Журавского:

где - расчетная поперечная сила;

– статический момент верхней или нижней обшивки относительно нейтральной оси сечения;

- суммарная ширина ребер;

- расчетное сопротивление фанеры скалыванию;

Iпрф – момент инерции сечения, приведенный к фанере.

Проверку плит на жесткость производят по формуле определения прогиба шарнирно опертой балки с учетом модуля упругости фанеры и пониженной жесткости сечения плиты путем введения в знаменатель коэффициента 0,7:

где = l/250 – предельный допускаемый прогиб.

Контрольные вопросы к главе 4:

4.1.Основные типы покрытий зданий.

4.2. Основные виды несущих конструкций покрытий зданий.

4.3. Основные конструктивные схемы утеплённых и холодных покрытий зданий.

4.4. Типы настилов и обрешёток.

4.5. Расчёт и конструирование настилов.

4.6. Расчёт и конструирование обрешёток.

4.7. Основные виды прогонов. Разрезные прогоны и их расчёт.

4.8. Консольно-балочные прогоны.

4.9. Неразрезные спаренные прогоны.

4.10. Плиты покрытий. Особенности работы и конструирования.

4.11. Особенности работы и проектирования клеефанерных плит.

4.12. Расчёт клеефанерных плит с одной и двями фанерными обшивками.

Предыдущая20212223242526272829303132333435Следующая

Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 5619; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

43. Настилы и обрешетки. Конструирование и расчет

настилы являются несущими элементами ограждающих деревянных покрытий. На их изготовление расходуется до 70% объема древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий. Поэтому проектирование рациональных конструкций настилов во многом определяет экономическую эффективность в целом.

Настилы из досок применяют в покрытиях виде сплошной конструкции или обрешетки под кровли различных типов. Под 3-ех слойную рубероидную кровлю не отапливаемых зданий основанием служит настил из 2 слоев досок, которые соединяются гвоздями.(рис.1). верхний защитный слой досок толщиной 16-25мм и шириной до 100мм укладывают под углом 45 к нижнему. Для лучшего проветривания всего настила нижний рабочий настил с толщиной досок по расчету выполняют разреженными(рис.2) для укладки утеплителя применяют одинарный дощатый настил. Доски соединяют впритык или четверть, толщину их определяют расчетом. Они скрепляются поперечными досками и раскосами из досок.

Для кровли из волнистых асбестоцементных или стеклопластиковых листов и кровельной стали устраивают обрешетку из досок или брусков, расположенных одни от других на расстоянии,зависящем от кровельного материала(рис3.)

Защитный настил образует сплошную поверхность ,обеспечивает совместную работу всех досок настила, распределяет сосредоточенные нагрузки на полосу рабочего настила шириной 50 см.

Расчет настилов и обрешеток ,работающих на поперечный изгиб,производят по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки(рис 4):

- нагрузки от собственного веса покрытия и снеговой нагрузки-на прочность и прогиб:

где;

- нагрузки от собственного веса покрытия и сосредоточенной нагрузки в одном пролете , а с учетом коэффициента перегрузки 1,2, равной-1,2кН-только на прочность.

Максимальный момент находится под сосредоточенным грузом, расположенным на расстоянии от левой опоры х=0,432 и равен приближенно , гдеq- собственный вес покрытия.

При двойном перекрестном настиле рассчитывают на изгиб только рабочий (нижний ) настил и только от нормальных составляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие воспринимаются защитным настилом. Расчетную ширину настила принимают 50см с учетом всех входящих в нее досок или, сосредоточенные грузы распеделяются здесь на ширину 50см.

Соединительные гвозди слоев настила или настила с раскосами в большинстве случаев работают с большими запасами прочности.

44. Прогоны . Конструирование и расчет

прогоны покрытий цельного сечения выполняют из досок на ребро ,брусьев и бревен , окантованных с обеих сторон. Разрезные прогоны (рис1) более просты в изготовлении и монтаже ,но требуют большого расхода древесины. Они стыкуются на опорах , впритык, на накладках или вразбежку. В консольно-балочных(рис2) и неразрезных прогонах из спаренных досок(рис3) стыки устраивают в пролете.

Консольно-балочные прогоны являются многопролетными статически определимыми системами. Их применение целесообразно в том случае, когда временная нагрузка неподвижна и равномерно распределена по всем пролетам прогона.

Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,15l(l-пролет консольно-балочного прогона), то моменты на опорах будут равны по абсолютному значению максимальным моментам в пролетах , и получаетсяравномоментное решение прогона. Если шарниры расположить на расстоянии от опор х=0,21lто получитсяравнопрогибное решение, при котором максимальные прогибы во всех пролетах, кроме крайних, будут одинаковыми.

Значения изгибающих моментов и прогибов для консольно-балочных прогонов приведены в табл.1

Если крайние пролеты равны всем остальным,т.е. l1=l,то изгибающий момент на первой промежуточной опоре будет, а прогиб прогона в крайнем пролете

При этом сечение прогона в крайних пролетах должно быть усилено.

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев. По длине они соединяются в местах расположения шарниров косым прирубом(рис.4). во избежании смещений под действием случайных усилий в середине косого прируба ставят болты.

К недостаткам таких прогонов можно отнести то ,что при обычной длине лесоматериала, равной 6,5м, перекрываемый пролет невелик и не превышает 4,5м. кроме того,необходимо либо уменьшить крайние пролеты ,либо увеличить поперечное сечение прогонов в этих пролетах.

Спаренные неразрезные прогоны(рис5) состоят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соединенных гвоздями, забиваемых конструктивно с шагом 50см(рис6).

Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а втрой ряд досок- в последнем пролете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте стыка. Гвоздевой забой стыка должен быть рассчитан на восприятие поперечной силы. Поперечная сила , приходящаяся на один ряд досок , в тоже время, откуда

, где-расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учитывая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное

расчет такого прогона производят по фо-ам

studfiles.net


Смотрите также

Сайт о Бане - проект, посвященный строительству, эксплуатации и уходу за русской баней. Большой сборник статей, который может быть полезен любому любителю бани

Содержание, карта сайта.