Примеры расчета ограждающих конструкций 2013

Поэтому все геометрические характеристики поперечного сечения панели приводятся к фанере, как к наиболее напряженному материалу.

Статический расчет

По расчетной схеме панель представляет собой шарнирно опертую балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q = 3,408 кН/м.

Рис. 5.5

Максимальный изгибающий момент панели:

51

Проверка панели на прочность

Расчет на прочность растянутой нижней обшивки

Mmax 14,93 10 3 5,4 МПа mф Rф.р 0,6 14 8,4 МПа.. Wпр 0,002787

где М — расчетный изгибающий момент;

Rф.р — расчетное сопротивление фанеры растяжению;

mф — коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двусторонними накладками: mф = 0,6 для фанеры обычной и mф = 0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков mф = 1;

Wпр — момент сопротивления поперечного сечения, приведенного к фанере.

Расчет на устойчивость сжатой верхней обшивки

Коэффициент продольного изгиба ф определяется в зависимости от отношения со δф .

При расстоянии между продольными ребрами в свету С0 = 40,67 см и толщине фанеры ф = 0,8 см.

52

Расчет на скалывание обшивки по шву в месте примыкания ее к продольным ребрам

Поперечная сила панели равна ее опорным реакциям:

Расчетная ширина клеевого соединения:

bрасч = np bp = 4 0,052 = 0,208 м,

где np — количество продольных ребер; bp — ширина продольного ребра.

Тогда касательные напряжения составят

где Q — расчетная поперечная сила;

Sпр — статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;

Rф.ск — расчетное сопротивление фанеры скалыванию вдоль волокон, определяемое по табл. 6 СП 64.13330.2011;

bрасч — расчетная ширина сечения, которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.

Проверка панели по деформациям

Проверка панели на прогиб.

Наибольший прогиб клеефанерной панели определяют [1, формула 55]:

53

где f0 — прогиб без учета влияния сдвигающих усилий;

l — пролет панели;

k — коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, принимаемый равным 1 для панели постоянного сечения;

с — коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы [2, табл. Е.3]. В нашем случае с = 15,4 + 3,8 , при

= 1, т.е. с = 19,2;

h — полная высота сечения панели; qн — нормативная нагрузка на панель.

Предельное значение относительного прогиба принимается по своду правил СП 20.13330.2011 табл. Е.1. Нагрузки и воздействия.

Однако при уменьшении ребра до 42 мм напряжения в сжатой обшивке превышают расчетное сопротивление.

Если принятое сечение панели не удовлетворяет вышеуказанным предельным состояниям, панель необходимо пересчитать, приняв при этом другие (оптимальные) размеры.

54

6. ПРИМЕР РАСЧЕТА УТЕПЛЕННОЙ КЛЕЕФАНЕРНОЙ ПЛИТЫ С ОДНОЙ НИЖНЕЙ ОБШИВКОЙ

Исходные данные:

1. Номинальные размеры в плане 1,48 5,98 м (рис. 6.1).

Рис. 6.1

2. Нижняя обшивка панели из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ; ребра из сосновых досок П-сорта. Фанера с деревянным каркасом соединяется клеем марки ФР-12 по ТУ 600601748-75.

55

3. Утеплитель — минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC 37 с объемным весом = 0,3 кН/м3. Плиты — 1200 600 мм.

4.Пароизоляция — паронепроницаемая антиконденсатная полимерная ткань FOLIAREX 110 г/м2. Район строительства — г. Москва.

5.Данная плита может применяться для жестких кровель. Для данного примера примем кровлю из еврочерепицы GUTTA (волнистые битуминизированные листы).

Компоновка рабочего сечения панели

Ширина панели берется равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания: bп = 1480 мм при прямолинейном очертании несущих конструкций, и bп = 1180 мм при криволинейном очертании. В нашем примере примем bп = 1480 мм.

Фанера принимается толщиной 8–10 мм, принимаем 10 мм. Направление волокон наружных шпонов фанеры принимается

продольным с целью обеспечения полноценного стыкования листов фанеры на «ус» при склеивании их в виде непрерывной полосы. Фанера приклеивается только к нижней стороне дощатого каркаса. Каркас состоит из сосновых досок, для которых взяты черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 848686*Е) сечением 50 200 мм. После сушки до влажности W = 12 % и четырехстороннего фрезерования для склейки применяются чистые доски сечением 42 192 мм.

Для придания жесткости каркасу продольные ребра соединены поперечными ребрами. расположенными по торцам и по длине панели в местах стыка фанерных листов на «ус» через 1 м, 1,2 м или 1,5 м, в зависимости от размеров фанерного листа.

Принимаем фанерные листы 1,5 м (после обрезки), тогда поперечных рядов будет 5. Поперечные ребра идут между продольными, не перерезая их.

Продольные кромки панелей при установке стыкуются при помощи специально устроенного шпунта из трапециевидных брусков, приклеенных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных панелей даже под давлением сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из панелей (см. рис. 6.1).

Расчетный пролет плиты lр 0,99 l 0,99 5980 5920 мм .

56

Высота плиты для данного примера принята 202 мм.

Каркас панели принимаем из четырех продольных ребер (см. рис. 6.1), их шаг (расстояние между ребрами в осях) определим из фор-

С0 с bр 46,53 4,2 42,33 см.

По скомпонованному сечению панели составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 кв.м. панели. Подсчет нагрузки на 1 м2 панели представлен в табл. 6.1.

Т а б л и ц а 6.1

57

где hр1, hр2, hу — высота сечения продольных. поперечных ребер и высота утеплителя соответственно

bр1, bр2, bу — ширина сечения продольных. поперечных ребер и расстояние между ребрами в свету;

nр1, nр2, nу — количество продольных. поперечных ребер и расстояний между ребрами в свету;

γд; γф γу –– объемный вес древесины, фанеры и утеплителя соответственно.

Порядок определения временных нагрузок

Снеговая нагрузка принимается в соответствии со сводом правил СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия для г. Москвы следует определять по формуле:

Sо = 0,7∙Cе∙Ct ∙µ∙Sg,

где Ce — коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с 10.5; для покрытий с уклоном кровли для однопролетных и двухпролетных зданий от 12–20 %, т.е = 7–12,5 , Ce = 0,85. В примере = 16,7 , следовательно Ce = 1,0.

Ct — термический коэффициент, принимаемый в соответствии с

10.6; Ct = 1;

µ — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с 10.4; µ = 1;

Sg — вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с 10.2; Sg = 1,8 кПа.

Sо = 0,7 1,0 1 1 1,8 = 1,26 кПа.

Расчетная снеговая Sр = Sо·γ,

где γ = 1,4 — коэффициент надежности по снеговой нагрузке.

Sр = 1,26·1,4 = 1,764 кПа.

Следовательно, полная нагрузка на 1 пог. м панели составит: нормативная qн = 1,557∙1,5 = 2,336 кН/м;

расчетная qр = 2,106∙1,5 = 3,157 кН/м.

Расчетные характеристики материалов

Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной

10 мм и более по табл. 6 свода правил СП 64.13330.2011 деревянные конструкции, актуализированная редакция СНиП II-25-80.

58

Геометрические характеристики сечения

Расчетная ширина фанерной обшивки согласно п. 6.27 СП 64

13330.2011, СНиП II-25-80.

bпр = 0,9∙bп =0,9∙1,48 = 1,332 м =133,2 см при l > 6a, где a — расстоя-

ние между осями продольных ребер. В нашем случае l = 6 м >6 ∙С = = 6∙0,4653 = 2,79 м.

Фанера и древесина, применяемые в обшивках и ребрах панелей, обладают неодинаковыми модулями упругости. Наиболее напряженным материалом в нижней части панели является фанера, а в верхней — древесина, расположенные в зоне максимальных нормальных напряжений, возникающих при изгибе панели (рис. 6.2).

σx

Рис. 6.2

σx — распределение нормальных напряжений по поперечному сечению клеефанерной панели.

Геометрические характеристики панели приводим к древесине ребер.

Приведенная площадь поперечного сечения

Приведенный статический момент поперечного сечения панели относительно оси О-О (см. расчетное сечение панели рис. 6.1).

59

Расстояние от оси О-О до нейтральной оси панели Х-Х:

y0 Sпр 0,005721 0,129 м. Fпр 0,044244

Расстояние от нейтральной оси панели Х-Х до наружной грани фанерной обшивки

yo' hп yo 0,202 0,129 0,073 м.

Расстояние от нейтральной оси панели Х-Х до центра тяжести ребер:

Момент инерции фанерной обшивки относительно нейтральной оси панели Х-Х (без учета момента инерции фанерной обшивки относительно собственной оси)

Момент инерции ребер относительно нейтральной оси панели Х-Х.

Момент инерции, приведенный к фанере:

Статический расчет

По расчетной схеме панель представляет собой шарнирно опертую балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q = 3,157 кН/м.

60