Конструирование утепленной ребристой плиты покрытия с фанерными обшивками (стр. 1 из 4)

Содержание

1. Исходные данные

2. Проектирование сборных плит покрытия с деревянным ребристым каркасом

2.1 Исходные данные

2.2 Компановка поперечного сечения плиты

2.3 Расчётная схема плиты, нагрузка и усилия

2.4 Проверка прочности панели по нормальным напряжениям

2.5 Проверка растянутой обшивки с учётом сращивания листов фанеры на "ус" в расчётном сечении

2.6 Проверка сжатой обшивки на устойчивость

2.7 Проверка фанеры на скалывание по собственному клеевому шву

2.8 Проверка жёсткости панели в целом

3. Проектирование дощатоклееной балки

3.1 Исходные данные

3.2 Решение по 1 варианту из неармированного дощатоклееного пакета.

3.3 Решение по 2 варианту с продольной арматурой в растянутой зоне.

4. Проектирование дощатоклееных колонн поперечной рамы одноэтажного дома

4.1 Составление расчётной схемы двухшарнирной поперечной рамы и определение расчётных усилий в колоннах

4.2 Конструктивный расчёт стержня колонны

4.2.1 Проверка устойчивости колоны в плоскости поперечника

4.2.2 Проверка устойчивости колоны из плоскости поперечника

4.3 Расчёт и конструирование узла крепления колоны к фундаменту

4.4 Определение расчётных усилий в плоскости сопряжения с фундаментом

4.5 Расчёт фундаментных болтов

4.6 Расчёт соединительных болтов

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Пролет поперечника в осях А – Б, L = 21 м;

2. Высота корпуса в чистоте, H = 10 м;

3. Температурно-влажностный режим эксплуатации соответствует А3;

4. Класс ответственности здания по назначению – III

5. Район строительства:

- по снеговой нагрузке – IV;

- по ветровой нагрузке – IV;

- по типу местности соответствует С.

6. Материал – сосна I, II, III сорта, фанера строительная водостойкая марки ФСФ (принимается по сортаменту).

2.1 Проектирование сборных плит покрытия с деревянным ребристым каркасом.

2.1. Исходные данные

Рассчитать и сконструировать утепленную ребристую плиту покрытия с фанерными обшивками при следующих данных.

Номинальные размеры плиты в плане (из схемы расположения элементов) bхl=1.5 х 4.5 м, конструктивные – соответственно 1.48 х 4.48 м.

Материал ребер каркаса – сосновые доски 2-го сорта для продольных ребер и без ограничения для поперечных.

Обшивки из березовой водостойкой фанеры марки ФСФ.

Утеплитель минераловатные в виде полужестких плит марки 75 на синтетическом связующем, толщина 100 мм (по теплотехническому расчету).

Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0.2 мм (масса 0.1 кг/м²).

Кровля из 3-х слоев рубероида на битумной мастике (масса 0.1 кг/м²).

Условия эксплуатации по температурно-влажностному режиму соответствуют А3.

Район строительства по снеговой нагрузке – IV.

Класс ответственности здания по назначению – III .

2.2 Компоновка поперечного сечения плиты

Предварительно принимаем продольные ребра из доски толщиной b_р=40 мм.

При ширине плиты b=1480 мм целесообразно поставить четыре ребра. Тогда расстояние между ними в свету равно:

мм,

а между осями

мм, что меньше 500 мм.

Удовлетворяет рекомендации.

Предварительно задаемся толщиной листа фанеры верхней обшивки

d_ф.в.= 10 мм, что составляет 1:46 шага ребер, близко рекомендуемой.

Проверяем достаточность толщины расчетом на местный изгиб сосредоточенной силой Р=1.2 кН.

Лист фанеры рассматриваем как балку–пластинку с рабочей шириной

100 см, защемленную по концам в местах приклейки к ребрам (Рис. 1).

Расчетный изгибающий момент (выровненный):

М=Р×а /8=1.2*42.7/8=6.405 кН×см;

Момент сопротивления рабочего сечения обшивки:

W=100×0.8²/6=10.7 см³;

Условие прочности обшивки :

s_max=M/W £m_н×R_ф_.и_.90

где m_н=1.2 – коэффициент, учитывающий кратковременность

монтажной нагрузки [1, табл.6];

R_ф.и.90= 6.5 МПа = 0.65 кН/см² – расчетное сопротивление

семислойной фанеры толщиной 10 мм изгибу из плоскости

листа поперек наружных волокон [1, табл.10].

Рис. 1. К расчету верхней обшивки на местный изгиб:

а – схема деформации балки пластинки;

б – расчетная схема и эпюра моментов.

Подставляем:

s_max= 6.405/10.7 = 0.6 кН/см² < m_н×R_ф.и.90= 1.2×0.65 = 0.78 кН/см².

Условие прочности удовлетворяется.

Задаемся толщиной нижней обшивки 6 мм.

Размеры листов фанеры по сортаменту принимаем b´l = 1525´1525 мм. Так как длина плиты равна 4500 мм, то необходимо сращивать листы по длине, совмещая стыки c поперечными ребрами.

Высоту сечения плиты назначаем в пределах

h_п=(1/25…1/30)×l=180…150 мм.

По сортаменту пиломатериалов принимаем ребра из досок 150´40 мм.

После фрезерования кромок действительная высота плиты будет равна

h_п=150-10+10+6=156 мм,

что достаточно для размещения слоя утеплителя и образования продух (Рис. 2).

Дальнейшим расчетом проверяем достаточность принятых размеров.

Рис. 2. Конструкция клеефанерной плиты с ребристым каркасом из досок: 1 – продольные ребра; 2 – поперечные ребра;3 – обшивка верхняя; 4 – обшивка нижняя; 5 – утеплитель; 6 – продух; 7 – стык фанеры.

2.3 Расчетная схема плиты, нагрузка и усилия

Расчетная схема плиты на действие эксплуатационной нагрузки – балка на двух опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой от собственной массы плиты с кровлей и снега (Рис. 3). Расчетная длина l₀= 0.98×l = 0.98×4.5 = 4.41 м.

Вид нагрузки	Нормативная		g_f	Расчетная
Вид нагрузки	кН/м²	кН/м при b=1.5 м	g_f	кН/м²	кН/м при b=1.5 м
1.	2.	3.	4.	5.	6.
Постоянные: 1.От собственной массы каркаса плиты:– четыре продольных ребра и шпунтовые рейки из сосновых досок (g_см = 500 кг/м³)5×(0.04´0.14´4.48)×500 = 62.72 кг– четыре поперечных ребра4×(0.04´0.14´1.48)×500=16.6 кг– фанерные обшивкипри g_см =700 кг/м³(0.006+0.01)×1.48´4.48´700== 74.26 кг
Общая масса отнесенная к 1м²(62.72+16.6+74.26)/(4.5´1.5)= 22.75 кг/м²2.От массы утеплителя слоем 100 мм при g_см = 75кг/м²[4, прил.III]3.Масса трехслойной рубероидной кровли4.Пароизоляция полиэтиленовая	0.2275 0.075 0.10 0.001	0.341 0.113 0.150 0.0015	1.1 1.2 1.3 1.2	0.25 0.09 0.130 0.0012	0.375 0.135 0.195 0.0018
Итого :	q_см^н= 0.606 кН/м		q_см= 0.707 кН/м
Временная:Снеговая для II снегового района по [1], табл.4 с учетомп. 5.7*	1.71	2.56	1.4	2.4	3.6
Всего :	q^н= 3.166 кН/м		q = 4.307 кН/м

*В соответствии с п. 5.7 при отношении постоянной нагрузки к снеговой 0.606/3.6 = 0.168<0.8 принят g_f =1.6.

Расчетные усилия :

кН×м;

кН.

Рис. 3. К расчету плиты на эксплуатационную нагрузку:

а – схема опирания плиты на стропильные балки; б – расчетная схема плиты и усилия; 1 – плита; 2 – стропильные балки.

2.4 Проверка прочности панели по нормальным напряжениям

Расчетное поперечное сечение показано на Рис. 4. Так как

l₀= 4480 > 6×a = 6×467 = 2800 мм,

то вводимая в расчет ширина обшивок

b_расч = 0.9 ×b = 0.9×148 = 133 см.

Суммарная ширина дощатых ребер

Sb_р = 4×4 = 16 см.

Модули упругости древесины Е_д = 1000 кН/см², фанеры семислойной марки ФСФ при d_ф = 8 мм, Е_ф = 850 кН/см², при d_ф = 6 мм, Е_ф = 950 кН/см². Принимаем усредненно Е_ф = 900 кН/см², тогда коэффициент приведения древесины к фанере n_д/ф = 1000/900 = 1.11.

Расстояние от низа плиты до центра тяжести приведенного сечения:

см,

а от верха плиты до центра тяжести приведенного сечения:

см.

Приведенные геометрические характеристики:

см³;

см³.

Рис. 4. Расчетное поперечное сечение плиты

Расчетные сопротивления фанеры березовой семислойной по [1, табл.10] растяжению вдоль волокон: R_ф.р = 14 МПа = 1.4 кН/см², сжатию вдоль волокон при толщине листа 8 мм: R_ф.с = 12 МПа = 1.2 кН/см². Вводим поправочные коэффициенты. Для условия работы А3 по [1, табл.5] m_в = 0.9. Для зданий II класса ответственности по [2, с. 34] g_n = 0.9. Поправочный множитель к расчетным сопротивлениям:

2.5 Проверка растянутой обшивки с учетом сращивания листов фанеры на "yс" в расчетном сечении

кН/см²,