Проектирование и расчёт конструкций из дерева (стр. 2 из 4)
Компоновка рабочего сечения панели. Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания bп = 1480 мм. Толщину фанеры принимают 10 мм. Направление волокон наружных шпонов фанеры как в верхней, так и в нижней обшивке панели должно быть продольным для обеспечения стыкования листов фанеры “на ус” и для лучшего использования прочности фанеры.
Для дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние фанерные обшивки в монолитную склеенную коробчатую панель, применены черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (применительно к ГОСТ 24454-80*Е) сечением 50х175 мм. После сушки (до 12% влажности) и четырехстороннего фрезирования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 42х167 мм. Расчетный пролет панели lр = 0,99l = 0,99×2960 = 2930 мм. Высота принята hп = 187 мм, что составляет 18,7/592 = 1/32 пролета и соответствует рекомендациям, согласно которым высота панели составляет 1/30–1/32 пролета.
Каркас панели состоит из четырех продольных ребер. Шаг ребер принимают 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 1000 мм. Расстояние между ребрами в осях с = (1480-2,42)/3 = 492 мм.
Изгибающий момент в обшивке М = Р×с/8 = 1,2×492/8 =73.8 кН×мм. Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм.
.Напряжение от изгиба сосредоточенной силой
, здесь 1,2 – коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине панели. Продольные кромки панелей при установке стыкуются с помощью специально устроенного шпунта из трапецевидных брусков, приклееных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных панелей даже под действием сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из панелей.
Нагрузки на панель. Панели предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям. Подсчет нормативной и расчетной нагрузок приведен в таблице .
| № п/п | Наименование нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м2 | gf | Расчетная нагрузка, кН/м2 |
| 1 | Кровля рубероидная трехслойная | 0,12 | 1,3 | 0,156 |
| 2 | Фанерная обшивка, фанера марки ФСФ | 0,14 | 1,1 | 0,154 |
| 3 | Продольные и поперечные ребра | 0,128 | 1,1 | 0,1408 |
| 4 | Утеплитель – минераловатные плиты | 0,075 | 1,1 | 0,09 |
| 5 | Пароизоляция | 0,02 | 1,3 | 0,026 |
| 6 | Постоянная | 0,483 | 0,567 | |
| 7 | Временная | 1,5 | 1,6 | 2,4 |
| 8 | Полная | 1,983 | 2,967 |
Коэффициент надежности по снеговой нагрузке в соответствии с п.5.7 СНиП 2.01.07-85 для отношения нормативного веса покрытия к весу снегового покрова 0,483/1,5=0,32 < 0,8 равен gf =1,6.
Полная нагрузка на 1 м панели:
нормативная qн=1,983×1,5=2,97 кН/м;
расчетная q=2,967×1,5=4,45 кН/м.
Расчетные характеристики материалов. Для фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ семислойной толщиной 10 мм по табл. 10 и 11 СНиП II-25-80 имеем:
расчетное сопротивление растяжению: Rф.р= 14 МПа;
расчетное сопротивление сжатию: Rф.с= 12 МПа;
расчетное сопротивление скалыванию: Rф.ск= 0,8 МПа;
расчетное сопротивление изгибу: Rф.и90= 6,5 МПа;
модуль упругости: Еф=9000 МПа;
Для древесины ребер по СНиП II-25-80 имеем модуль упругости Едр=10000 МПа.
Геометрические характеристики сечения панели. Приведенная расчетная ширина фанерных обшивок согласно СНиП II-25-80 п.4.25.
bпр=0.9×b при l>6a, где b – полная ширина плиты, l – пролет плиты, a – расстояние между продольными ребрами по осям.
bпр=0.9×1.48=1.332 м.
Геометрические характеристики клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке. Приведенный момент инерции поперечного сечения панели.
Приведенный момент сопротивления поперечного сечения панели:
.Проверка панели на прочность. Максимальный изгибающий момент в середине пролета:
Напряжения в растянутой обшивке:
, где 0,6 – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке. (п.4.24 СНиП II-25-80).Расчет на устойчивость сжатой обшивки производим по формуле:
При расстоянии между продольными ребрами в свету с1 = 0,424 м и толщина фанеры dф = 0,01 м.
тогда 
Напряжение в сжатой обшивке:
Расчет на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производят по формуле:
Поперечная сила равна опорной реакции панели:
Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:
Расчетная ширина клеевого соединения: bрасч = 4×0,042 = 0,168 м.
Касательные напряжения будут:
.Проверка панели на прогиб. Относительный прогиб панели:
,где 
- предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 СНиП II-25-80.Расчет гнутоклееной деревянной трехшарнирной рамы.
Исходные данные: рама пролетом 21 м, шагом 3 м. Здание второго класса ответственности, gn=0.95. ТВУ эксплуатации А-1. Кровля утепленная из клеефанерных плит. Район строительства – Костромская обл., s=1.5 кПа.
На раму действуют равномерно распределенные постоянные и временные нагрузки(т.сбор нагрузок). При заданных геометрических размерах рамы и высоте стойки Н<4 м ветровая нагрузка не учитывается, т.к. отсос ветра на кровле уменьшает усилие в элементах рамы.
Собственный вес рамы определяем при kсв=8:
кПаСбор нагрузок
s=2.4*3=7.2 кН/м; q=0.972*3=2.915 кН/м, где 3 – шаг несущих конструкций.
Геометрический расчет см. рис.
Длина полупролета 10.5 м. Радиус выгиба 3 м. Угол наклона ригеля tga=1:4=0.25; a=14о02`. Угол между осями стойки и ригеля и касательной к средней точке выгиба a1=(90о+a)/2=52о. Центральный угол выгиба в градусах 76 и радианах 1.33. Длина выгиба lгн=r*1.33=3.99 м. Длина полурамы 13.77 м.
Ось полурамы разбиваем на 6 сечений.
Статический расчет:
cosa=0.97; sina=0.24
Усилия от левосторонней снеговой нагрузки:
Va=Vb=3*s*L/8=56.7 кН; Ha=Hb=
=31.64 кН.Сечение o: Qo= Ha; No= Va;
Сечение 1: M1= -Ha*hст;
Сечение 2: M2= -Ha*y2+Va*x2-s*x22/2; Q2=(Va-s*x2)*cosa1-Ha*sina1
N2=(Va-s*x2)*sina1+Ha*cosa1
a1=(90+a)/2=52o; cosa1=0.62; sina1=0.79
Сечение 3: M3=Va*x3-Ha*y3-s*x32/2;
Сечение 4: M4=Va*x4-Ha*y4-s*x42/2
Сечение 5: Q5=Va-s*x2; N5=Ha
Усилия от правосторонней снеговой нагрузки:
Va=Vb=s*L/8; Ha=Hb=
Сечение o: Qo= Ha; No= Va
Сечение 1: M1= -Ha*hст
Сечение 2: M2= -Ha*y2+Va*x2; Q2=Va*cosa1-Ha*sina1; N2=Va*sina1+Ha*cosa1
a1=(90+a)/2=52o; cosa1=0.62; sina1=0.79
Сечение 3: M3=Va*x3-Ha*y3
Сечение 4: M4=Va*x4-Ha*y4
Сечение 5: Q5=Va; N5=Ha
Усилия от двусторонней снеговой нагрузки равны сумме усилий от односторонних снеговых нагрузок. Усилия от собственног веса определяются умножением усилий от двухсторонней нагрузки на отношение этих нагрузок q/s=3.25/7.2=0.45. Полные расчетные усилия равны сумме усилий от двухсторонней снеговой и собственного веса.