Учебное пособие: Конструкции из дерева и пластмасс

Всего:

Прогибы конструкций разрабатываемых в курсовом проекте зданий ограничиваются по эстетико-психологическим требованиям. Поэтому в соответствии с разд. 10 СНиП 2.01.07-85* в расчете должна учитываться только длительно действующая часть временной снеговой нагрузки. В сводной таблице нагрузок на несущую конструкцию покрытия следует выделять отдельной строкой длительно действующую часть нормативной снеговой нагрузки для расчета прогибов. Полное значение нагрузки для определения прогиба вычисляется суммированием нормативной постоянной нагрузки и длительно действующей части нормативной снеговой.

В соответствии с п. 1.7к) СНиП 2.01.07-85* для I и II снеговых районов снеговая нагрузка считается кратковременной и поэтому в расчете прогибов не учитывается. Для III снегового района с s₀ = 1 кПа длительно действующая часть составляет 30 %, для IV района с s₀ = 1,5 кПа - 50 %, для V и VI районов с s₀ = 2 кПа и s₀ = 2,5 кПа - 60 %.

Предельные значения прогибов, установленные нормами (разд. 10 СНиП 2.01.07-85*), для разных типов деревянных и пластмассовых конструкций приведены в прилож., табл. П29.

3. Указания по расчету конструкций покрытия

3.1 Ограждающие конструкции покрытия

Конструктивное решение покрытия зависит от назначения здания и его температурного режима (отапливаемое или неотапливаемое), типа несущих конструкций и материала кровли. В задании предусмотрена кровля по прогонам с несущим дощатым настилом для утепленных помещений и со стеклопластиковыми листами для неутепленных. Беспрогонное решение кровли с применением плит, укладываемых непосредственно на стропильные конструкции, задано в трех вариантах: клеефанерные плиты с двумя обшивками под мягкую кровлю, с нижней фанерной обшивкой под кровлю из волнистых асбестоцементных листов и светопрозрачные плиты с обшивками из листового полиэфирного стеклопластика. Для каждого варианта задания тип кровли определяется по табл. 1 и 2.

Клеефанерные плиты следует рассчитывать на постоянные и снеговую нагрузки в соответствии с п. 4.23-4.27, 4.32 и 4.34 СНиП II-25-80 по приведенным геометрическим характеристикам поперечного сечения. В расчете прочности учитывается снижение расчетного сопротивления растянутой фанерной обшивки в местах стыкования листов коэффициентом m_о = 0,6. В плитах, имеющих верхнюю фанерную обшивку, шаг продольных несущих ребер не должен превышать 0,5 м. Он определяется расчетом верхней обшивки на действие сосредоточенной силы 1 кН с коэффициентом надежности по нагрузке 1,2, вызывающей изгиб фанеры поперек волокон рубашечных слоев. При этом считается, что действие сосредоточенной силы распределяется на полосу обшивки шириной 100 см.

Толщина нижней обшивки принимается не менее 6 мм, верхней – не менее 8 мм. В расчете прочности возможная потеря устойчивости сжатой обшивки учитывается коэффициентом j _ф , принимаемым в зависимости от шага ребер и толщины фанеры. В расчете прогибов жесткость плиты принимается равной 0,7ЕI_пр . Расчетные сопротивления и упругие характеристики фанеры приведены в прилож., табл. П12 и П13.

Светопрозрачные плиты из полиэфирного стеклопластика выполняются при пролетах до 3 м со средним слоем из колец, стеклопластиковых фасонных профилей или гофрированных листов. При больших пролетах целесообразно изготавливать плиты с продольными несущими деревянными ребрами. Расчет плит следует производить на постоянные и снеговые нагрузки по двум предельным состояниям. По специальному заданию руководителя курсового проектирования выполняется также расчет на температурно-влажностные воздействия. Расчетные характеристики и сортамент листов волнистого полиэфирного стеклопластика приведены в приложении, табл.П6 и П19.

Неутепленное покрытие из волнистых листов стеклопластика по разрезным брусчатым прогонам предусмотрено заданием для двух типов несущих конструкций: стрельчатой арки с переменным уклоном покрытия и фермы на металлических зубчатых пластинах с постоянным уклоном. Во втором случае деревянные прогоны целесообразно выполнять дощатыми неразрезными. Собственный вес стеклопластиковых листов пренебрежимо мал по сравнению со снеговой нагрузкой, поэтому в расчетах достаточно учесть только вес снега. Листы следует проектировать двухпролетными неразрезными. Шаг прогонов для покрытия по стрельчатым аркам принимается равным 0,75-1,5 м в зависимости от расчетного значения снеговой нагрузки. В покрытиях по фермам на МЗП прогоны целесообразно опирать в узлах верхнего пояса.

Волнистые стеклопластиковые листы следует проверять по прочности растянутых волокон при изгибе, по устойчивости волны в сжатой зоне, по жесткости. Прочность на скалывание листа при изгибе обычно обеспечивается с большим запасом. В расчете должен учитываться коэффициент условий работы полиэфирных стеклопластиков, эксплуатируемых: в атмосферных условиях m_f , значения которого приведены в прилож., табл. П20.

Разрезные прогоны по стрельчатым аркам работают на косой изгиб. Сечение прогонов следует подбирать по сортаменту в прилож., табл. П1 без учета острожки. Необходимо рассчитать прогон в месте, где действует наибольшая снеговая нагрузка. В покрытиях по аркам, для которых по СНиП 2.01.07-85* требуется учитывать снеговую нагрузку с распределением по треугольнику, таким будет прогон на участке, где угол наклона касательной к оси арки составляет около 50° к горизонту. Прогон должен быть подобран с таким сечением, чтобы обеспечить минимальную разницу между напряжением и расчетным сопротивлением.

Дощатый настил по неразрезным прогонам бывает одинарным или двойным с разреженным рабочим слоем и сплошным защитным. Рекомендуется проектировать сборный щитовой настил из обрезных досок 3-го сорта с подшивными диагональными брусками или досками. Такой настил в наибольшей мере удовлетворяет требованию индустриальности строительства и быстроты монтажа при обеспечении жесткости и пространственной неизменяемости покрытия.

Щит настила работает по двухпролетной схеме и воспринимает постоянные нагрузки от многослойной утепленной кровли и временные - снеговую и монтажную от веса человека с инструментом Р^н = 1 кН с коэффициентом надежности по нагрузке g _f = 1,2. Эта монтажная нагрузка при наличии распределительных брусков считается распределенной на полосу щита шириной 0,5 м. Расчет производится на две комбинации нагрузок:

1) постоянная и временная от снега (расчет на прочность и жесткость);

2) постоянная и кратковременная от сосредоточенного груза (только расчет на прочность).

Учитывая пониженную ответственность дощатых настилов, расчетное сопротивление для пиломатериалов 3-го сорта принимается как для 2-го (R_и = 13 МПа для сосны или ели). В расчете на вторую комбинацию нагрузок кратковременность действия монтажного груза учитывается коэффициентом m_н = 1,2 к этому расчетному сопротивлению.

Спаренные неразрезные прогоны из досок на ребро выполняют по равнопрогибной схеме со стыкованием досок вразбежку на расстоянии 0,21 длины пролета от опоры. Для уменьшения прогиба в первом от торца пролете и наибольшего изгибающего момента над первой промежуточной опорой длину крайних пролетов целесообразно уменьшить на 20 %. Можно не укорачивать крайние пролеты, а вместо этого прибить здесь третью доску.

Прогоны несут нагрузку от собственного веса покрытия и снега. При наличии жесткого дощатого настила их рассчитывают на составляющую нагрузки, перпендикулярную к кровле. Скатная составляющая воспринимается настилом. При нежесткой кровле возникает напряженное состояние косого изгиба. Расчет прогонов производится на прочность и жесткость, подбирается необходимое количество гвоздей у стыка. Конструктивно доски объединяются гвоздями с шагом 0,5 м. Толщина досок должна быть не менее четырех диаметров гвоздя. Размеры поперечного сечения досок следует принимать по сортаменту без учета острожки.

3.2 Дощатоклееные и клеефанерные балки

Расчет дощатоклееных балок на прочность и жесткость следует производить, руководствуясь п. 4.9, 4.10, 4.13, 4.14, 4.32, 4.33 и 6.19 СНиП II-25-80. Расчетное сечение двухскатных балок при равномерно распределенной нагрузке находится на расстоянии от опоры, где h_оп и h_ср - высота поперечного сечения на опоре и в середине пролета. Для балок с относительной высотой h_ср / l > 1/10 требуется проверка прочности по главным растягивающим напряжениям на уровне нейтрального слоя на расстоянии х = 1,1h_оп от опоры. Обязательна также проверка балок на скалывание по клеевым швам у опор.

Прямослойные двускатные балки изготавливают со строительным подъемом не менее 1/200 пролета, что должно быть предусмотрено в проекте. Для гнутоклееных балок требуется проверка по прочности на растяжение поперек волокон на криволинейном участке. Алгоритмы расчета дощатоклееных балок приведены в п. 6.10 - 6.20 пособия [11].

Расчет клеефанерных балок производится в соответствии с п. 4.23-4.30 и 6.20 СНиП II-25-80 и 6.21-6.23 пособия [11] по приведенным геометрическим характеристикам поперечных сечений. Приведение осуществляется к тому материалу, в котором вычисляются напряжения. При этом модуль упругости фанеры следует умножать на коэффициент 1,2, учитывающий работу ее на изгиб в плоскости листа.

Нижний пояс клеефанерных балок проверяют на растяжение при изгибе, верхний - на сжатие с учетом возможной потери устойчивости из плоскости изгиба. Тонкую фанерную стенку рассчитывают на устойчивость в приопорных панелях между ребрами жесткости. Кроме того, требуется проверять фанеру на растяжение по направлению главных напряжений в зоне первого от опоры стыка фанерных листов.

3.3 Треугольные распорные системы

Треугольные распорные системы иногда в литературе называют безраскосными фермами или треугольными арками из прямолинейных элементов. Выполняют их дощатоклееными со стальными затяжками и подвесками, уменьшающими провисание затяжек. В клееных поясах возникают большие изгибающие моменты. Для их уменьшения опорный и коньковый узлы решают с неполным опиранием в верхней зоне. При этом создается эксцентриситет продольной силы и разгружающий момент. Эксцентриситет в дощатоклееных элементах не должен превышать 0,15 высоты сечения, что получается, если высота неопертой части в узлах составляет не более 0,3 полной высоты поперечного сечения.

При неполном опирании торцов возникает концентрация скалывающих напряжений при изгибе. При проверке напряжений по формуле Журавского концентрация напряжений учитывается коэффициентом k_ск , значения которого приведены в табл. П24 приложения. Метод расчета распорных систем изложен в учебнике [4], пример расчета - в руководстве [12]. При этом нужно учитывать, что руководство [12] составлено на основе ныне отмененное главы СНиП II-В. 4-71 Деревянные конструкции. Расчетные формулы следует скорректировать в соответствии с ныне действующим СНиП II-25-80.

3.4 Фермы