Утепленная клеефанерная панель покрытия

 

1. Утепленная  клеефанерная панель покрытия.

 

   Нужно запроектировать утепленную плиту с фанерными обшивками размером в плане 1,5*6 м.

   Фанерные  листы обшивок стыкуются между  собой на усовое соединение с длиной уса 10δ, где δ - толщина обшивки. Наружные слои фанеры располагаются вдоль пролёта панели.

   Обшивки - фанера марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной - δ_ф = 8 мм, плотностью ρ = 7 кН/м³. Рёбра - сосновые доски 2-го сорта, ρ = 5 кН/м³.

     Пароизоляция – слой битума, которым приклеивается утеплитель. Каркас - 4 продольных ребра из досок 50*175 мм (в заготовке). После острожки кромок h_р = 175-5,5=169,5 ≈ 170мм.

   Ширина  панели – 1480 мм.   Высота панели из условия жесткости и теплотехнического расчета принимается

     h = (1/30 ÷ 1/40)*ℓ; h = 17,0 + 0,7 + 0,9 = 18,6 см.

  

  Рис.1.1. Утепленная клеефанерная панель покрытия

а – план; б – продольный разрез; 1 – обшивки из фанеры; d =8 мм. 2 – утеплитель; 3 – пароизоляция; 4 – продольные ребра из досок; 5 – поперечные ребра из досок; 6 – торцевая доска для крепления панели к опоре; 7 – боковые трапециевидные бруски. 

Нагрузки  на 1м² панели                                                             таблица 1.1.

    Ширина  площади опирания – 6 см (не менее 5,5 см по [1, п.6.7.])

    Фактический продольный размер l_o = 6,0 – 0,02 = 5,98 м.

    Расчетный пролет панели l_р = 5,98*0,99 = 5,92 м.

    Каркас  панели состоит из четырех продольных ребер (см. рис. 1.1). Шаг ребер принимаем из расчета верхней фанерой 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=465 мм.

    Изгибающий  момент в обшивке:  М=Р*с/8=1,2*465/8=69,9 кН*мм.

    Момент  сопротивления обшивки шириной 1000 мм:

    Напряжение  от изгиба сосредоточенной силой: здесь 1,2 – коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.

    Полная  нагрузка на 1 м панели: нормативная  q_н=1,34*1,5=2,01 кН/м; расчетная q=1,752*1,5=2,628 кН/м.

    Расчетные характеристики материалов.

    Для фанеры:  δ_ф = 8 мм, Е_ф= 9000 МПа;

    R_ф.р = 14,0 МПа - растяжение; R_ф.ск = 0,8 МПа - скалывание;

    R_ф.с = 12,0 МПа - сжатие; R_ф.н = 6,5 МПа – изгиб поперёк волокон наружных слоёв;

    Для древесины: Е_др = 10000 МПа; R_н = 13,0 МПа – изгиб;                                          

    R_ск = 1,6 МПа – скалывание. 

    Геометрические  характеристики сечения панели.

    Приведенная расчетная ширина фанерных обшивок  согласно СНиП II-25-80 п.4.25: b_пр=0,9*1,48=1,332 м.

    Геометрические  характеристики поперечного сечения  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.

    Расчет  на устойчивость сжатой обшивки производят по формуле:

    При расстоянии между продольными ребрами  в свету с₁=0,424 м и толщине фанеры δ_ф=0,008 м.

 тогда 

    Напряжение  в жатой обшивке:

    Расчет  на скалывание по клееному 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 клееного соединения:

    Касательные напряжения будут:

    Проверка  панели на прогиб.

    Относительный прогиб панели:

 

где 1/250 –  предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 СНиП II-25-80.

    2. Ферма треугольного очертания с клееным верхним поясом.

    Спроектировать  и рассчитать деревянное утепленное покрытие над производственным цехом мастерских пролетом 12 м. Материал несущих конструкций покрытия: пиломатериалов из сосны второго сорта с влажностью не более 12%, металлические элементы из стали марки ВСтЗкп2 по ТУ 14-1-3023-80. Изготовление конструкций кровли и несущих конструкций покрытия - заводское.

      Выбор конструктивной схемы покрытия и кровли.

      Принимаем в качестве несущих конструкций покрытия фермы треугольного очертания с высотой в коньке h = l/5 =2,4 м. Уклон верхнего   пояса   фермы:    tgα = 0,4; α = 21^о80'; cosα = 0,928, sinα = 0,371. Расстояние между фермами вдоль здания принимаем 6 м.

      При  угле  наклона  верхнего  пояса  фермы  α  =  21°80' для кровли принимаем утепленные панели заводского изготовления - размером в плане 1,48x5,98 м с несущим деревянным каркасом из четырех сосновых брусков сечением в чистоте после фрезерования 50*170 мм, с обшивкой из фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм. Утеплитель — минераловатные плиты толщиной 10 см на синтетическом связующем плотностью 1,0 кН/м³. Устройство кровли по панелям производится из трехслойного рубероидного ковра. Для обеспечения совместности работы смежных  плит покрытия соединение продольных боковых граней осуществляется специально устроенным шпунтом из трапециевидных брусков, прикрепленных к крайним продольным ребрам. 
 Пространственная жесткость покрытия в период эксплуатации обеспечивается панелями кровли, которые образуют жесткую    пластину в плоскости ската крыши. Кроме того, необходимо поставить горизонтальные связи, воспринимающие и ветровую нагрузку.  Горизонтальные связи образуют в плоскости верхних  поясов  двух соседних несущих конструкций ферму, которая передает действующие в ее плоскости усилия на продольные стены. Горизонтальные связи должны быть расположены в торцевых частях здания и по его длине на расстоянии не более 30 м.

      Геометрические   размеры   фермы.   

      Геометрическая   схема фермы, обозначения элементов фермы и узлов приведены на    рис. 2.1. Углы наклона и длины элементов фермы определены без учета строительного подъема.

Длина ската  между узлами А и Д  АД=l/2cosα = 12/(2*0,928) =6,466 м.  

     Длина панелей верхнего пояса АС и СД одинакова АС = СД=АД/2=6,466/2 = 3,233 м. 

          Длина раскоса CF равна длине панели верхнего пояса CF= 3,233 м. 

Стойка  ДР равна высоте фермы ДF = 2,4 м. 

Р_с

G_п

Р_с

 

        Рис. 2.1. Геометрическая схема фермы

            Проекция панели верхнего пояса AF/2 = 6000/2 = 3,0 м.

      При  конструировании и изготовлении фермы должен быть обеспечен строительный подъем f_стр = l/200= 60 мм.

  Нагрузки, приходящиеся на 1 м² плана здания, сведены в табл. 2.1, в которой приводятся нормативная и расчетная нагрузки.

                                              Подсчет нагрузки на 1 м   плана здания таблица 2.1.