Материал: Проектирование кровельных настилов с применением деревянных конструкций

Определим предельное расстояние между продольными ребрами из условия прочности верхней обшивки на местный изгиб от силы P=1,2кН:

где fm,90,d =11,5МПа - расчетное сопротивление асбоцементных листов

Теперь определим предельное расстояние между ребрами из условия жесткости асбоцементной обшивки по формуле:

где Ea=10000МПа=107кПа;

Теперь определим предельное расстояние между ребрами из условия жесткости асбоцементной обшивки по формуле

что меньше Примем ориентировочную нагрузку от собственного веса панели

Полные погонные нагрузки на панель:

нормативная -

расчетная

Изгибающий момент и поперечная сила в панели:

Так как асбоцементные обшивки в работе продольных ребер не учитываются, определим их требуемые размеры при

Рассчитаем толщину утеплителя. Утеплитель - заливной пенопласт плотность

Принимаем продольные ребра из настроганных досок 40х150(h)мм, поставленных на ребро. При этом воздушный продух над утеплителем

- 120=30мм, что достаточно для вентиляции внутреннего пространства панели.

Рисунок 5 - Конструкция коробчатой кровельной панели с плоскими асбестоцементными обшивками

Поверочные расчеты асбоцементной панели

Таблица 2 - Нагрузки от кровли, кПа

Проверка прочности и жесткости верхней асбоцементной обшивки на местный изгиб

Момент сопротивления и момент инерции полосы обшивки шириной b=100см при толщине δ=1см:

Максимальный изгибающий момент от полной равномерно распределенной нагрузки (1-е загружение) при l=a0=0,48м.

Изгибающий момент от временной монтажной нагрузки (2-е загружение)

Напряжения изгиба при первом загружении

То же при втором загружении

Проверка жесткости асбоцементной обшивки при

дает

Следовательно, прочность и жёсткость асбоцементных обшивок обеспечена.

Проверка прочности продольных ребер

Так как асбоцементные обшивки в работе ребер не учитываются, рассмотрим только 4 ребра сечением 40х150, но на действие только нормальной составляющей нагрузки, так как обшивки воспринимают скатную составляющую.

Полная нагрузка на все ребра

где α=arctg 0,03=1,720; cos α=0,9995; sin α=0,030.

Изгибающий момент в середине панели

Момент сопротивления всех ребер

Напряжения изгиба

где fm,d = 13 МПа (таблица 6.4 [1]), k’mod (таблица 6.3 [1]).

Касательные напряжения в ребрах при поперечной силе в панели

Проверка жесткости рёбер при

Приведенный расход древесины на асбоцементную панель

1.3    Сравнение вариантов конструкций ограждения и выбор оптимального его варианта

Рассчитав оба варианта приходим к выводу, что кровельные панели заводского изготовления намного выгоднее, так как они по приведенному расходу древесины (), значительно превосходят элементы кровли построечного изготовления (). Принимаем вариант теплой рулонной кровли построечного изготовления.

2.      Расчет дощатоклееной армированной балки

В соответствии с конструктивной схемой требуется запроектировать армированную двускатную дощатоклееную балку и дощатоклееную армированную балку постоянного сечения отапливаемого производственного здания при следующих исходных данных: пролет здания 10 м, кровля рулонная теплая заводского изготовления, шаг балок 3 м, район строительства - г. Томск, материал конструкции - кедр, уклон кровли - 3%.

2.1    Расчет дощатоклееной армированной балки постоянного сечения

Нагрузки определяем в таблице 3.

Таблица 3 - Нагрузки от кровли, кПа

Расчетный пролет балки при высоте сечения стоек hk=0,4 м равен LP=L-2a+LОП=10-2·0,2+0,3=9,9м, где LОП=300мм- длина площадки опирания балки на стене.

Погонные нагрузки на балку:

Нормативные:

Постоянная:

Снеговая:

- Полная

Расчетные:

Постоянная:

- Снеговая:

Полная

Расчетные усилия в балке:

максимальный:

максимальный:

Для отапливаемого производственного здания при влажности  и температуре воздуха до 35 °С класс условий эксплуатации - 3, следовательно коэффициент условий работы .

Отношение длительно действующей нагрузки к полной

, .

При толщине досок после острожки:

а=50-6=44 мм

Нормальные напряжения при изгибе:

σизг= fm,d· kmod· kt· kh· kб· kr· kx =15·0,85·1·0,8·0,95·1·0,9=8,72МПа;

,d=15(ТКП 45-5.05-146-2009 таб. 6.4 вар 1в для 2 сорта);=0,85( для КУЭ3 таб 6.3 ТКП 45-5.05-146-2009) ;=1 (ТКП 45-5.05-146-2009 п 6.1.4.7) ;=0,8(ТКП 45-5.05-146-2009таб. 6.8) ;б=0,95(ТКП 45-5.05-146-2009таб. 6.9) ;=1(ТКП 45-5.05-146-2009 таб. 6.10);x=0,9(ТКП 45-5.05-146-2009 таб. 6.5).

Нормальные напряжения на скалывание:

σск= fv,0,d · kmod· kt· kh· kб· kr· kx =1,5·0,85·1·0,8·0,95·1·0,9=0,872 МПа;

fv,0,d=1.5(ТКП 45-5.05-146-2009 таб. 6.5 вар 5б для 2 сорта).

Ширина балки должна быть не менее

где a=d+5=16+5=21мм;

Таким образом b=150 мм > 6,8.21=142,8 мм. Следовательно, принятая ширина сечения балки b=150 мм достаточна.

Принимаем 4&16 S400 А=8,04 см2, коэффициент армирования m=0,01, коэффициент приведения арматуры к древесине

Требуемый момент сопротивления:

приведенного сечения

деревянного сечения

Требуемая высота из условия прочности на изгиб:

Из условия прочности на скалывание:

Из условия жесткости требуемый момент инерции приведенного и деревянного сечений:

Требуемая рабочая высота балки из условия жесткости:

Высота балки: h=+a=0,54+0,021=0,561 м.

Окончательно принимаем: h=13.0,044=0,572 м.

Тогда рабочая высота балки h0=0,572-0,021=0,551 м.

Выполним проверочные расчеты принятого сечения балки:

Коэффициент армирования:

Приведенный момент инерции:

Приведенный момент сопротивления:

Приведенный статический момент площадки сечения выше нейтральной оси:

Проверка нормальных напряжений:

Проверка касательных напряжений:

Жесткость балки обеспечена.

Рисунок 6 - К расчету дощатоклееной балки с двойным армированием:

а) конструктивная схема; б) расчетная схема; в) эпюра моментов и поперечных сил балки

Рисунок 7 - Поперечное сечение 1-1 дощатоклееной балки с двойным армированием

2.2   

.2 Расчет дощатоклееной армированной двускатной балки

При ширине балки b=0,16 м возможный диаметр арматуры найдем из условия b≥6,8a, тогда а = d + 5≤b/6,8 = 160/6,8 = 23,5 мм, отсюда d ≤ 18,5 мм.

Принимаем у нижней грани 2&12 S400 A=2,26 см2.

Требуемый момент инерции приведенного сечения из условия жесткости балки:

Требуемый момент инерции по древесине:

Отсюда находим требуемую высоту балки в середине пролета:

Окончательно принимаем:

в середине пролета: h = 0,038.19 = 0,722 м;

на опоре: hоп = 0,038.15 = 0,57 м.

Уклон кровли при этом:

Расчетное сечение двускатной балки находится от опор на расстоянии:

Высота расчетного сечения балки:

Рабочая высота армированной балки:

Изгибающий момент в расчетном сечении:

Момент инерции:

Коэффициент армирования:

Момент сопротивления приведенного сечения:

рама балка кровля конструкция

Проверка прочности балки в расчетном сечении по нормальным напряжениям:

Проверка прочности по касательным напряжениям: