ЩИТЫ И ПАНЕЛИ СБОРНЫХ ПОКРЫТИЙ

Ограждающую часть сборных покрытий по несущим деревянным конструкциям выполняют обычно в виде готовых укрупненных кро­вельных щитов или утепленных панелей, изготовляемых на про­изводственных предприятиях строительных организаций или на деревообрабатывающих заводах. Применение кровельных щитов и панелей обеспечивает высокую степень сборности покрытия в мон­таже и надежность в эксплуатации.

Кровельные щиты выполняют, как правило, двухслойными. Верхний слой состоит из брусков-обрешетин или дощатого сплош­ного настила, а нижний — из поперечных и диагональных элемен­тов, образующих решетку, что обеспечивает неизменяемость щитов во время транспортирования и монтажа, а также пространственную жесткость покрытия во время эксплуатации. Элементы верхнего слоя щита в местах пересечения с элементами решетки скрепляют гвоздями.

Утепленные панели покрытий состоят из деревянного каркаса,, обшивок, соединенных с каркасом гвоздями, шурупами или клеем, и утеплителя, уложенного и укрепленного между листами обшивки.

Деревянный каркас панели выполняют из досок или брусьев. Обшивки панелей — из тонких досок или листовых материалов на древесной основе (строительная фанера, древесностружечные плиты и др.).

В качестве утеплителя применяют различные плитные теплоизо­ляционные материалы. Толщину утеплителя определяют теплотех­ническим расчетом.

Внутреннее пространство панелей должно иметь пароизоляцию со стороны помещения. Кроме того, необходимо обеспечить аэра­цию внутреннего пространства между утеплителем и наружной об­шивкой, которое должно сообщаться с наружным воздухом.

При скреплении обшивок с каркасом панели податливыми свя­зями (гвоздями, шурупами) работа обшивок на изгиб не учиты­вается. Несущими элементами панели в этом случае будут только продольные ребра каркаса, которые рассчитывают на изгиб как разрезные прогоны покрытий.

Расчет клееных фанерных панелей на изгиб ведут с учетом сов­местной работы фанерных обшивок и продольных ребер каркаса. Поскольку модули упругости фанеры и древесины различны, то панель рассчитывают как балку коробчатого сечения, составленную из разных материалов, по приведенным характеристикам сечения. Приведение производят к наиболее напряженному материалу — фанере обшивок. Кроме того, учитывают неравномерность распре­деления нормальных напряжений по ширине обшивок умножением ширины обшивок на коэффициент 0,9.

Листы фанеры обшивок стыкуют обычно «на ус», при этом они образуют непрерывную ленту, равную длине панели.

Растянутую обшивку панели проверяют на прочность по формуле

где   М — расчетный изгибающий момент;

W_ПР— момент сопротивления поперечного сечения, приведен­ного к фанере;

R_Ф.Р. — расчетное сопротивление фанеры растяжению; k_ф = 0,6 — коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки. Сжатую обшивку панели проверяют на устойчивость по формуле

где R_{ф. с.} — расчетное сопротивление фанеры сжатию. Величину коэффициента j_ф определяют по формулам:

где а — расстояние между ребрами; d — толщина фанеры.

Верхнюю обшивку дополнительно проверяют на местный изгиб от сосредоточенной расчетной силы Р = 120 кгс, как заделанную в местах приклеивания к ребрам, при расчетной ширине 100 см .

При расчете клееных фанерных панелей производят также про­верку на скалывание по клеевому шву между шпонами фанеры по формуле

 

где       

 Q — расчетная поперечная сила;

S_пр— статический момент сдвигаемой части приведенного

сечения относительно нейтральной оси;

J_пр — момент инерции приведенного сечения;

 

b_расч — расчетная ширина сечения, принимаемая равной сум­марной ширине ребер каркаса;

R_ф.ск — расчетное сопротивление фанеры скалыванию. Клееные фанерные панели на прогиб рассчитывают по формуле

где Е_ф — модуль упругости фанеры.

 

Предельный прогиб панелей принимают равным ¹/₂₅₀ пролета l.

 Пример 4.3. Запроектировать и рассчитать щитовую обрешетку под кровлю из асбестоцементных волнистых листов марки ВО. Уклон кровли i = 0,4 (cos a = 0,928; sin a = 0,371). Шаг расста­новки несущих конструкций 3 м . Нормативный снеговой покров 100 кгс/м².

Решение. Щит проектируем (рис. 4.3) из четырех прогонов сечением 5 x 10 см , выполняющих одновременно роль обрешетки под кровлю, которые соединены гвоздями с элементами решетки тремя стойками и двумя диагональными раскосами из брусков се­чением 5 x 5 см .

Для асбестоцементных волнистых листов марки ВО при перекры­тии стыкового шва на 20 см требуется расстановка обрешетин через 50 см . Принимаем ширину щита 4 x 50 = 200 см . Длину щита назначаем равной расстоянию между осями несущих конструкций за вычетом 1 см на возможную неточность изготовления, т. е. 299 см . Принятые внешние габариты щита соответствуют размерам кузова грузовых автомашин, что обеспечивает удобство транспортирова­ния щитов.

Бруски крайних стоек решетки щита при его укладке приби­ваем к верхнему поясу несущей конструкции гвоздями, чем обес­печиваем передачу скатной составляющей нагрузки и устойчивость сжатых поясов несущих конструкций из их плоскости.

Чтобы предотвратить скручивание прогонов-обрешетин под действием скатной нагрузки, прилагаемой к их верхним кромкам, в месте каждого пересечения прогонов со стойками устраиваем упоры из коротких брусков, прибиваемых к стойкам двумя гвоздя­ми 4 х 100 мм .

Расчет прогона-обрешетины. Вычисляем нагрузку, действую­щую на 1 пог. м обрешетины (табл. 4.1).

ТАБЛИЦА 4.1

 

 

Обрешетины щита работают на косой изгиб (рис. 4.4, а). Со­ставляющая нагрузки, перпендикулярная скату:

Составляющая нагрузки, параллельная скату:

В плоскости, перпендикулярной скату, обрешетина работает как разрезная балка (рис. 4.4, б) с расчетным пролетом

где 9 см — длина каждой из опорных поверхностей обрешетины на верхнем поясе несущей конструкции, принятом ориентировочно шириной 18 см . В плоскости ската обрешетину рассматриваем как двухпролетную неразрезную балку (рис. 4.4, г) с пролетами 1₁ = — 0,5 l = 145 см , так как она на средней стойке щита имеет до­полнительную опору. Максимальные изгибающие моменты в обеих плоскостях возникают посередине обрешетины:

Моменты сопротивления и инерции обрешетины:

Напряжение изгиба

Поскольку обрешетина является одновременно и прогоном,. то расчетное сопротивление изгибу принимаем равным R _и = 130 кгс/см². Прогиб обрешетины в середине пролета вызывается лишь действием нагрузки, перпендикулярной скату.

Относительный прогиб

Пренебрегая незначительной величиной нагрузки от собствен­ного веса, проверяем прочность обрешетины на действие только монтажной нагрузки Р = 120 кгс, приложенной в середине пролета. В этом сечении момент от составляющей сосредоточенного груза: в плоскости ската равен нулю. Тогда (рис. 4.4, в)

Напряжение

где 1,2 — коэффициент, учитывающий кратковременность действия монтажной нагрузки.

Расчет прикрепления элементов щита. Обрешетины вместе с решеткой образуют в плоскости ската ферму, которая передает на основную несущую конструкцию скатную составляющую нагрузки.

Полная скатная составляющая от собственного веса и снеговой нагрузки, приходящаяся на весь щит,

где п_об = 4 — число обрешетин.

Часть этой нагрузки, собранная примерно с одной четверти площади щита, ограниченной на рис. 4.3, а пунктиром, передается непосредственно от прогонов на крайние стойки. Оставшаяся часть скатной составляющей передается через раскосы на упорные бо­бышки. Усилие, воспринимаемое одной бобышкой,

Бобышку к стойке крепим гвоздями 4 x 100 мм . Несущая способ­ность односрезного гвоздя T_ГВ = 400d ² _ГB = 400×0,4² = 64 кгс. Необходимое число гвоздей

Щит через крайние стойки крепим к верхнему поясу несущей конструкции гвоздями 4 х 120 мм . Через эти гвозди скатная со­ставляющая от щита передается поясу.

Необходимое число гвоздей на одну стойку

Ставим 3 гвоздя (см. рис. 4.3). На среднюю стойку от прогона передается нагрузка, равная средней опорной реакции двухпролетной неразрезной балки:

В каждое пересечение элемента решетки с прогоном ставим по одному гвоздю 4 х 100 мм с Т_ГВ == 64 > 52 кгс.

Пример 4.4. Рассчитать дощато-гвоздевой щит под утепленную рубероидную кровлю (рис. 4.5). Щит состоит из сплошного настила толщиной 22 мм у с нижней стороны которого подшиты поперечные и диагональные планки, обеспечивающие совместную работу досок настила и пространственную неизменяемость кровельного покрытия. Щиты уложены на прогоны, расположенные через 1,5 м один от другого. Уклон кровли i = 0,1. Место строительства — район г. Красноярска.

Решение. Ширину щита принимаем равной 2 м . Щит опи­рается на три прогона. Длина щита равна 2 х 150 — 1 = 299 см . Вычисление нагрузки (рис. 4.5, б) на 1 м² покрытия приведено в табл. 4.2.

Настил щита рассчитываем как двухпролетную неразрезную балку с пролетами l = 1,5 м. Для расчета настила вырезаем полосу шириной 1 м .

Изгибающий момент на средней опоре

Момент сопротивления и момент инерции расчетной полосы настила равны:

Напряжение изгиба

где 1,15 — коэффициент условий работы для настила кровли. Относительный прогиб от нормативной нагрузки

Производим поверочный расчет настила на действие монтажного груза Р = 120 кгс, который, вследствие подшитых снизу диагональ­ных планок, считаем распределенным на ширину 0,5 м настила щита. При расчетной ширине настила 1 м расчетный сосредоточенный груз принимаем

Пренебрегая незначительным собственным весом щита, нахо­дим изгибающий момент в пролете по формуле

Следовательно, второй случай не является расчетным,

Поперечные и диагональные планки прикрепляем к каждой до­ске настила двумя гвоздями 2 х 40 мм (рис. 4.5, а).

Пример 4.5. Запроектировать и рассчитать утепленную панель покрытия под рубероидную кровлю. Расстояние между осями несущих конструкций 6 м . Нормативный снеговой покров 100 кгс/м². Панели изготовляют в производственных мастерских строительного треста.

Решение. Ширину панели принимаем унифицированной; равной 1,5 м . Длину панели с учетом зазора на возможную неточность

 изготовления назначаем равной 598 см . По ширине панели ста­вим три продольных ребра каркаса (рис.4.6): крайние — из досок 6 х 20 см , среднее — сечением 10 х 20 см . Продольный стык смежных панелей выполняем с помощью прибиваемых к крайним ребрам деревянных накладок сечением 4 x10 см, образующих чет­верть. Торцовые поперечные ребра каркаса устраиваем из досок 6 х 20 см , а верхнюю обшивку панели — из сплошного косого на­стила из узких досок толщиной 16 мм , опирающегося на разрежен­ный рабочий настил из досок толщиной 16 мм . Благодаря зазорам в нижнем слое верхней обшивки создаются продухи (с вытяжкой в коньке) для проветривания внутренней полости панели. При изготовлении панелей верхнюю обшивку покрываем одним слоем рубероида по пергамину на мастике.

В качестве теплоизоляции используем минераловатные плиты на фенольной связке (g = 200 кг/м³) толщиной 50 мм (согласно теплотехническому расчету), укладываемые по слою толя, выполняю­щему роль пароизоляции.

Нижнюю обшивку панели устраиваем из строганых досок в чет­верть. Толщина досок 16 мм , а после острожки с одной стороны — 14 мм . Верхнюю и нижнюю обшивки прибиваем к каркасу панели гвоздями.

Расчет продольных ребер панели. Продольные ребра каркаса — основные несущие элементы панели. Наиболее нагружено среднее продольное ребро. Расстояние между осями продольных ребер принято l = 620 + 50 + 30 = 700 мм . Подсчет нагрузок, прихо­дящихся на 1 пог. м среднего продольного ребра, приведен: в табл. 4.3.

За расчетный пролет продольного ребра принимаем длину пане­ли, уменьшенную на 1%, т. е. l = 598×0,99 = 592 см .

 Максимальный изгибающий момент

При сечении ребра 10 х 20 см

Напряжение изгиба

Относительный

 прогиб

Расчет обшивок панели. Рабочий настил верхней обшивки рас­считываем как двухпролетную неразрезную балку.

Нагрузка на 1 пог. м настила для полосы покрытия шириной 1 м: нормативная q^H = 9 + 0,016×500 + 0,016×500×0,5 + 100 = 121 кгс1м; расчетная g = (9×1,8 + 4) 1,1 = 23 кгс/м;

Изгибающий момент по первому расчетному случаю (постоянная, и снеговая нагрузки):

Изгибающий момент по второму расчетному случаю (постоянная нагрузка и сосредоточенный груз Р = 120 кгс, распределенный на ширину настила 0,5 м ):

Очевидно, более невыгодным будет второй случай нагружения.

Напряжение изгиба

Здесь — момент сопротивления разреженного настила с пустотами, равными ширине доски.

Нижняя обшивка панели работает на местный изгиб от собствен­ного веса и веса утеплителя.

Учитывая сравнительно небольшую величину нагрузки, нижнюю обшивку на прочность и жесткость не проверяем.

Проверим надежность крепления досок нижней обшивки к кар­касу гвоздями, работающими на выдергивание.

Расчетную несущую способность на выдергивание одного гвоздя, забитого в древесину поперек волокон, определяем по формуле

Принимаем гвозди d _{Г B} — 3 мм , l_ГВ = 70 мм . Тогда

 

 

Забиваем по одному гвоздю в каждую доску. При ширине доски 15 см шаг расстановки гвоздей вдоль поперечного ребра прини­маем равным s = 14 см (с учетом образования четверти).

Нагрузка, приходящаяся на один гвоздь:

 

 

где 1,18 — расстояние В в м между осями поперечных ребер кар­каса панели.

Следовательно, гвозди на выдергивание работают со значитель­ным запасом.

Пример 4.6. Запроектировать и рассчитать утепленную панель сборного покрытия под кровлю из абсестоцементных волнистых ли­стов обыкновенного профиля марки ВО. Перекрываемое помещение имеет нормальный температурно-влажностный режим эксплуатации (относительная влажность воздуха 50—60%). Расстояние между осями несущих конструкций б м. Уклон покрытия i = 1 : 3 (cos a = 0,949; sin a = 0,316). Нормативный снеговой покров 100 кгс/м².

Решение. Ширину панели принимаем равной 150 см , а дли­ну — 598 см . Каркас панели проектируем из двух продольных ребер сечением 10 х 20 см и поперечных ребер, соединенных с продоль­ными вшип (рис. 4.7).

По поперечным ребрам каркаса укладываем деревянные бруски сечением 5 x 5 см , которые совместно с продольными ребрами слу­жат обрешеткой под кровлю. Нижнюю обшивку устраиваем из облицованных шпоном древесностружечных плит (ГОСТ 10632—63) марки ПС-3 группы Б (g = 600 кг/м³), толщиной 16 мм . Крепление обшивки к деревянным ребрам каркаса выполняем на шурупах.

В качестве утеплителя принимаем жесткие минераловатные плиты на фенольной связке (g = 200 кг/м³) толщиной 50 мм . Для защиты от увлажнения и повреждений во время транспортирования -и монтажа теплоизоляционный слой покрываем парафинизированным  картоном, края которого отгибаем и прибиваем к ребрам кар­каса панели.

Для устройства пароизоляционного слоя на тыльную сторону нижней обшивки панели наносим слой краски СЖ (тщательно при­готовленная смесь 40 %-ной жидкотертой краски и 60%-ной слан­цевой олифы).

Подсчет нагрузок. Определяем нагрузки на 1 пог. м длины пане­ли (табл. 4.4).

Так как панель укладываем под углом а к горизонту, то состав­ляющая нагрузки, перпендикулярная скату, равна:

Скатная составляющая нагрузки:

Расчет продольного ребра панели. Продольные ребра связаны между собой поперечными ребрами и нижней обшивкой из древес­ностружечных плит, образующими в плоскости панели жесткую конструкцию, воспринимающую скатную составляющую нагрузки.

Поэтому продольные ребра панели рассчитываем только на вос­приятие составляющей нагрузки, перпендикулярной скату. Расчетный пролет продольного ребра принимаем равным

Максимальный изгибающий момент в одном продольном ребре

 

Момент инерции сечения нетто ребра (за вычетом ослабления :гнездом для шипа поперечного ребра):

Момент сопротивления сечения

Напряжение

Относительный прогиб

Ввиду малого пролета прочность и жесткость брусков обрешетки при принятом небольшом расстоянии между поперечными ребрами, а также прочность самих поперечных ребер не проверяем.

Расчет нижней обшивки. Панель в плоскости ската можно рассматривать как балку составного сечения на податливых соеди­нениях (рис. 4.7, г, д). Поясами балки служат продольные ребра панели, а стенкой — древесностружечная плита. Поперечные "ребра панели выполняют роль ребер жесткости, обеспечивающих устойчи­вость стенки.

Расчетное продольное усилие в поясах балки определяем по формуле

где М — расчетный изгибающий момент;

h ₀ — расстояние между осями поясов балки.

Усилие N вызывает в поясах незначительные дополнительные напряжения, которые можно во внимание не принимать.

Пояса со стенкой скрепляем шурупами (см. рис. 4.7, д) размером 5 х 60 мм . Шурупы воспринимают сдвигающую силу, величина которой посередине расстояния между опорным и промежуточным ребрами жесткости равна:

Сдвигающую силу на единицу длины балки определяем по формуле

Усилие, которое может выдержать один шуруп как односрезный нагель:

 

 

где

                    —отношение расчетного сопротивления смятию

древесностружечной плиты к расчетному сопро­тивлению смятию древесины.

 Всего на 1 пог. м продольного ребра должно быть поставлено

шурупов

Расставляем шурупы в один ряд с шагом s = 15 см.

Проверяем устойчивость стенки из ее плоскости. Стенка воспри­нимает поперечную силу и поэтому ее можно рассматривать как сво­бодно опертую по контуру прямоугольную пластинку, нагруженную тангенциальной нагрузкой. Так как коэффициент поперечной деформации m древесностружечных плит близок нулю, то величину критической нагрузки для такой пластинки согласно [8] можно определить по приближенной формуле

где а и b — стороны пластинки, в нашем случае — расстояния между рядами шурупов, поставленных соответственно в поперечные и продольные ребра каркаса панели (а = 99 см, b = 136 см)

g = а : Ь — 99 : 136 = 0,73 — отношение сторон пластинки;

d— толщина пластинки.

Подставляя значение величин, находим:

где 4800 — модуль упругости древесностружечных плит принятой

марки в кгс/см² [6, табл. 9].

Нижняя обшивка панели работает также на местный изгиб под действием собственного веса и веса утеплителя.

При стандартной длине древесностружечных плит 3,5 м стык плит устраиваем на среднем поперечном ребре каркаса, тогда каж­дая плита на пол у пролете панели работает как упругая трехпролетная пластинка. В крайнем пролете пластинку можно рассмат­ривать как свободно опертую по трем сторонам и защемленную по четвертой стороне.

Максимальный изгибающий момент и прогиб такой пластинки при g= 0,73 и m= 0 можно принять равными [8]:

 

Напряжение

 изгиба в пластинке

где 23 кгс/см² — расчетное сопротивление изгибу древесностружеч­ных плит принятой марки [6, табл. 8]. Относительный прогиб

Шурупы на выдергивание не рассчитываем, так как они при принятом шаге расстановки заведомо будут работать с большим за пасом. Шурупы должны завинчиваться в древесностружечную плиту в предварительно просверленные отверстия диаметром, равным половине диаметра шурупа. Такие же отверстия на глубину 5 мм нужно просверливать и в ребрах каркаса.

Пример 4.7. Запроектировать и рассчитать клееную фанерную панель покрытия под рубероидную кровлю (рис. 4.8). Материал обшивок — водостойкая березовая фанера марки ФСФ сорта В/ВВ (ГОСТ 3916—69). Материал каркаса — сосновые доски. Клей мар­ки КБ-3. Шаг расстановки несущих конструкций — 6 м. Место строительства — IIIрайон СССР по весу снегового покрова.

Решение. Ширину панели назначаем равной 1,5 м , что соот­ветствует нормальной ширине листа фанеры (1525 мм ). Длину панели принимаем равной 598 см с учетом зазора на возможную неточность изготовления.

Для обшивок используем семислойную фанеру толщиной d = 8 мм . Волокна наружных шпонов фанеры направляем вдоль пролета панели.

Высоту продольных ребер назначаем равной 150 мм , что после острожки кромок составит h_Р = 150 - 2×3 = 144 мм . Ширину продольных ребер (толщину досок) принимаем равной 40 мм . Пласти средних ребер не строгаем, а наружные пласти крайних ребер строгаем на 2 мм для приклейки к ним дополнительных брусков, обеспечивающих совместную работу смежных панелей под нагрузкой. Поперечные ребра устраиваем только в торцах панели в виде вкладышей, склеенных из обрезков досок, волокна которых направлены вдоль пролета.

Утеплитель — плиточный полистирольный пенопласт марки ПС-Б (g= 40 кг/м³) толщиной 50 мм приклеиваем к нижней об­шивке панели на слое полистирольной краски, которая одновремен­но выполняет роль пароизоляции.

Принятая конструкция панели изображена на рис. 4.8, а и б. Вычисляем нагрузку, приходящуюся на 1 пог. м длины панели (табл. 4.5).

Расчетным пролетом панели считаем ее длину, уменьшенную на 1%, т. е. l = 0,99×598 = 592 см . Расчетная ширина обшивки

Момент инерции приведенного сечения панели

Здесь E_д = 100 000 кгс/см² — модуль упругости древесины ребер; Е_ф = 85 000 кгс/см² — модуль упругости семислойной фанеры обшивок |1, табл. 15].

Момент сопротивления приведенного сечения

Максимальный изгибающий момент в середине пролета

Напряжение растяжения в нижней обшивке по формуле (4.9)

где 130 — расчетное сопротивление растяжению семислойной фа­неры R_{ф. р} в кгс/см² [1, табл. 14].

Расстояние между ребрами каркаса а = 31,6 см . Отношение a/d = 31,6/0,8 = 39,5 < 50. Коэффициент устойчивости сжатой фанерной обшивки по формуле (4.11)

Напряжение сжатия в верхней обшивке по формуле (4.10)

где 100кгс/см² — расчетное сопротивление сжатиюR_ф.c семислой­ной фанеры.

Проверяем верхнюю обшивку па изгиб под действием местной сосредоточенной нагрузки. В расчетном отношении обшивку рас­сматриваем как балку с защемленными концами (рис. 4.8, в) про­летом, равным расстоянию между ребрами каркаса l_ф = а = 31,6 см .

Изгибающий момент

Сосредоточенный груз считаем распределенным на ширину об­шивки 1 м . Момент сопротивления расчетной полосы обшивки

Напряжение

Здесь 50 — расчетное сопротивление изгибу R_ф. _и в кгс/см² се­мислойной фанеры поперек волокон наружных слоев; 1,15— коэффициент условий работы настила под кровлю; 1,2 — коэффициент, учитывающий кратковременность мест­ной нагрузки.

Проверяем надежность сопротивления скалыванию по клеево­му шву между наружным (продольным) и внутренним (поперечным) шпонами фанеры в месте сопряжения обшивок с ребрами. Поперечная сила на опоре

Статический момент сдвигаемой части  приведенного сечения

Суммарная ширина продольных ребер каркаса

Напряжение скалывания по формуле (4,12)

где 6 кгс/см² — расчетное сопротивление скалыванию семислойной

фанеры R_ф. _ск между шпонами [1, табл. 14]. Относительный прогиб панели  от нормативной нагрузки по формуле (4.13)

---

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 666; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!