Расчет ограждающих и несущих конструкций кровлиНоминальные размеры в плане: 1,48х4,48м (рис.1.1).Ребра из сосновых досок II сорта.Обшивки панели из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 10мм соединяются с деревянным каркасом клеем марки ФР-12 по ТУ 600601748-75.Утеплитель - минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC 37 с объемным весом г=0,3 кН/м3. Плиты - 1200х600мм.Пароизоляция - паронепроницаемая антиконденсатная полимерная ткань FOLIAREX 110г/ м3.Над утеплителем предусмотрена воздушная прослойка, вентилируемая вдоль панели. Кровля принята из рулонных материалов - кровельная плитка KATEPAL.Компоновка рабочего сечения панели.Ширина панели берется равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания bп=1480мм - при прямолинейном очертании несущих конструкция.Направление волокон наружных шпонов фанеры в верхней и нижней обшивках панели принимается продольным, с целью обеспечения полноценного стыкования листов фанеры «на ус» при склеивании их в виде непрерывной ленты.Для дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние фанерные обшивки в монолитно склеенную коробчатую панель, принимаем черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 8486-86Е) сечением 44х150 мм. После сушки до влажности W=12% и четырехстороннего фрезерования для склейки применяются чистые доски сечением 36х144 мм.Расчетный пролет панели: lр = 0,99 * 4480 = 4435 мм.Высота плиты принимается: hп = hр + 2 · дф = 144 + 2 · 10 = 164 мм.Каркас панели принимается их четырех продольных ребер (рис).Шаг ребер принимается из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы Р = 1 · 1,2 = 1,2 кН как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 100 см.Расчетная схемаРасстояние между ребрами в осях: 46,93 смТогда расстояние между ребрами в свету: С0 = С -bp = 46,93 - 3,6 = 43,3 см кН·смМомент сопротивления обшивки шириной 100 см:см3Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:кН/см2 = 4,2мПа < Rн · mн = 4,2 · 1,2 = 5,04,где mн =1,2 - коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.Для придания жесткости каркасу продольные ребра соединены поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине панели.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 (рис).Сбор нагрузок на панель.Панели предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям. По скомпонованному сечению панели составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 кв. м. панели. Подсчет нагрузки на 1 кв. м. панели представлен в табл.1.
№ п/п
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка, кН/м2
Коэффициент надежности
Расчетная нагрузка, кН/м2
1
Кровельная плитка KATEPAL, г=12,3 кг/м3
0,123
1,05
0,129
2
Фанера ФСФ, n * дф * гф
2*0,01*7=
0,140
1,1
0,154
3
Продольные ребра каркаса,
0,036*0,144*5*5/1,48=
0,088
1,1
0,096
4
Поперечные ребра каркаса,
0,036*0,118*3*5/4,48=
0,014
1,1
0,016
5
Утеплитель - минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC UNS37, толщиной 125 мм, гу=30 кг/м3
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;
гд, гф, гу - объемный вес древесины, фанеры и утеплителя соответственно.
Расчетное значение снеговой нагрузки принимается по СНиП 2.01.07-85*, а нормативное значение снеговой нагрузки принимается умножением на коэффициент 0,7 расчетной.
Следовательно, полная нагрузка на 1 пог. м. составит:
нормативная: qн= 2,077 * 1,48 = 3,074 кН/м
расчетная: qр = 2,834 * 1,48 = 4, 194 кН/м
Расчетные характеристики материаловДля семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 10мм и более по табл.10 и 11 СНиП II-25-80 находим следующие характеристики:расчетное сопротивление растяжению: Rф. р = 14 МПа;расчетное сопротивление скалыванию: Rф. ск. = 0,8 МПа;модуль упругости: Еф = 9000 МПа;Для древесины ребер по табл.3 СНиП II-25-80:расчетное сопротивление изгибу: Rф. р = 13МПа;модуль упругости: Еф = 10000 МПа.Геометрические характеристики сеченияРасчетная ширина фанерной обшивки согласно п.4.25 СНиП II-25-80:bпр = 0,9 * bп= 0,9 * 148 = 133,2 смГеометрические характеристики клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке.Приведенный момент инерции панели:0,0001979 м4Приведенный момент сопротивления панели: м3Проверка панели на прочностьМаксимальный изгибающий момент панели:=10,31 кН*мНапряжение в растянутой обшивке:= 4,3 МПа < Rф. р. · mф = 14 · 0,6 = 8,4,где mф = 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке при соединении «на ус».Расчет на устойчивость сжатой обшивки:< Rф. р. = 14 МПаПри расстоянии между продольными ребрами в свету С0 = 43,3 см и толщине фанеры дф =1,0см= 43,3< 50, = 0,625Напряжение в сжатой обшивке:= 6,83 МПа < Rф. р. = 14 МПаПроверка скалывающих напряжение по клеевому слою между шпонами фанерной обшивки в зоне приклейки продольных ребер каркаса: ? Rф. скПоперечная сила панели равна ее опорным реакциям= 9,31 кНПриведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси равен:=0,001026Расчетная ширина клеевого соединения: bрасч = nр · bр = 4 · 0,036 = 0,144 мТогда касательные напряжения составят= 0,34 МПа < Rф. ск. = 0,8 МПаПроверка панели на прогибОтносительный прогиб панели равен:0,0025<=0,0057,где - предельный прогиб в панелях покрытий согласно СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».Запас по прочности сжатой обшивки составляет 44%, что больше, чем допускаемый запас 5%, однако при уменьшении ребра до 33 мм напряжения в сжатой обшивке превышают расчетное сопротивление.