Шишкин Б. Е.
ПРИМЕРЫ РАСЧЁТА КОНСТРУКЦИЙ
ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС
*** 1974 ***
|
ФPAГMEHTЫ УЧЕБНИКА (...) НАСЛОННЫЕ СТРОПИЛА
Деревянные наслонные стропила — конструкции массового применения. Их широко используют при устройстве крыш сельскохозяйственных, жилых, гражданских, общественных и других зданий, вне зависимости от их этажности. Наслонные стропила просты по устройству и выполнению, они долговечны, так как работают в условиях сквозного проветривания, что в значительной степени устраняет возможность их загнивания. Согласно СНиП 11-А.5-70 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений», деревянные стропила допускается применять при наличии чердака в зданиях всех степеней огнестойкости. Покрытия по наслонным стропилам состоят из следующих основных конструктивных частей: настила или обрешетки, стропильных ног и подстропильной конструкции. НАСТИЛЫ И ОБРЕШЕТКА Настилы и обрешетку под кровлю рассчитывают по двум вариантам сочетания нагрузок: 1) собственный вес и снег (расчет на прочность и прогиб); 2) собственный вес и сосредоточенный груз 100 кгс, величина которого умножается на коэффициент перегрузки 1,2 (расчет только на прочность). Расчетное сопротивление древесины изгибу при расчете настилов и обрешетки кровли умножают на коэффициент условий работы 1,15. При расчете на сосредоточенный груз,кроме того, расчетное сопротивление умножают на коэффициент 1,2 (монтажная нагрузка) Настилы и обрешетку рассчитывают с учетом их неразрезности в пределах двух пролетов. За расчетный пролет I принимают расстояние между осями стропильных ног.1 СТРОПИЛЬНЫЕ НОГИ Стропильные ноги устраивают из досок, брусьев, пластин или бревен. Стропила из досок и брусьев — основное решение для современного сборного индустриального строительства. В районах, где лес — местный строительный материал и стропила изготовляют на месте строительства, с успехом можно применять круглый лесоматериал, имеющий некоторые преимущества. Для изготовления стропил используют бревна небольших диаметров-(12—24 см), вто время как дляполучения пиломатериалов необходимого сечения требуется дефицитный круглый лес больших диаметров (пиловочник); круглый лес примерно в 2 раза дешевле пиленого; расчетное сопротивление изгнбу для бревен {RK = = 160 кгс!см1) больше, чем для досок (Яи =- 430 кгс!смг)\ вбревнах более высокий предел, огнестойкости п т. д. Наслонные стропила при правильном их конструировании и устройстве — безраспорная конструкция. Чтобы стропила не вызывали появления распора, Надо опорные плоскости врубок в местах опирания стропильных ног на мауэрлаты и прогоны-делать горизонтальными и погашать распор, вызываемый продольными усилиями, которые возникают в стропильных ногах, устройством горизонтальных парных схваток или ригелей. Стропильные ноги При углах наклона кровли а 10й рассчитывают как балки с горизонтальной осью, а-при углах а. 10° — как балки с наклонной осью. Во втором случае постоянную нагрузку, вычисленную на 1 поверхности (ската) кровли, делят на cos а, приводя ее к нагрузке на 1 м~ плана покрытия. Нагрузка на стропильную ногу собирается с грузовой площади, ширина которой равна шагу расстановки стропил. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ ПРОГОНЫ Ограждающую часть кровельного покрытия по фермам и другим большепролетным несущим конструкциям (составным балкам, аркам, рамам и др.) устраивают с прогонами или без прогонов с применением панелей. Прогоны предназначены для восприятия нагрузки от кровли и передачи ее на основные несущие конструкции. Обычно применяют прогоны разрезные, консольно-балочные и нераз резные. Разрезные прогоны целесообразно применять при шаге расстановки несущих конструкций до 4 м. Прогоны, как правило, работают в условиях косого изгиба. Прочность прогона проверяют ло формуле (3.4), а прогиба — по формуле (3.5). Основным типом прогонов, применяемых в покрытиях при шаге расстановки несущих конструкций от 5 до 6 м, является много-пролетный прогон, конструируемый из двух досок на ребро, стыки которых располагают вразбежку на расстоянии около 0,2 I вправо и влево от опоры. Такой прогон в расчетном отношении представляет собой неразрезную балку с равными пролетами. Чтобы не менять, сечение прогона в крайних н средних пролетах, расчет прогона ведут с учетом неразрезности лишь в пределах трех пролетов. До подъема прогона в проектное положение во время сборки на бойке два полупрогона на участке нахлестки сбивают гвоздями,, образуя монтажный элемент (рис. 4.2, б). Остальные гвозди забивают на бойке на глубину лишь одной нз досок и добивают до отказа в доски набегающих полупрогонов только после подъема на месте установки. ЩИТЫ И ПАНЕЛИ СБОРНЫХ ПОКРЫТИИ 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. 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 пароизоляццю-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 иа коэффициент 0,9. Листы фанеры обшивок стыкуют обычно «на ус», при этом они образуют непрерывную ленту, равную длине панели. ПОДВЕСНЫЕ ЧЕРДАЧНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ При устройстве покрытий по фермам нередко применяют подвесные чердачные перекрытия (подвесные потолки), что дает возможность закрыть фермы, получить гладкую поверхность потолка, уменьшить отапливаемый объем зданий и улучшить работу основных несущих деревянных конструкций в условиях проветриваемого чердака. Подвесные чердачные перекрытия обычно состоят из следующих основных конструктивных элементов: 1) прогонов, подвешиваемых к нижним поясам ферм; 2) вспомогательных балок, опирающихся на прогоны; 3) наката, укладываемого на вспомогательные балки. Прогоны располагают, как правило, вдоль здания, перпендикулярно к фермам и конструируют разрезными, консольно-балочными или неразрезными. Подвеску прогонов осуществляют в узлах ферм с помощью болтов или хомутов, что позволяет выровнять потолок перед его отделкой и подтянуть его в случае прогиба ферм в процессе эксплуатации. Чердачное перекрытие подвешивают так, чтобы между его верхней поверхностью и нижней гранью нижнего пояса ферм оставался зазор не менее 10 см, необходимый для обеспечения надежного проветривания нижних частей ферм. Пример 4.8. Запроектировать и рассчитать чердачное перекрытие над зрительным залом сельского клуба, подвешиваемое к фермам. Пролет ферм 12 л; шаг расстановки ферм 4 м, расстояние между узлами нижнего пояса 3 м. АРКИ КРИВОЛИНЕЙНОГО ОЧЕРТАНИЯ Арки криволинейного очертания (кругового и стрельчатого) выполняют обычно клееными из многослойного пакета гнутых плашмя досок. Клееные арки криволинейного очертания —один из наиболее эффективных типов современных деревянных конструкций заводского изготовления. Они отличайся легкостью (&с.н = 3), небольшим числом сборочных элементов и соединений, экономичностью и архитектурной выразительностью. Поперечное сечение арок принимают прямоугольным с отношением высоты сечения к ширине не более 5. Исходя из удобства транспортирования и монтажа обычно отдают предпочтение трехшарнирным аркам, состоящим из двух отдельных, изогнутых по дуге окружности, клееных полуарок. JB стрельчатой арке имеется в коньковом шарнире перелом оси. Стрела подъема f. трехшарнирных клееных круговых арок должна быть не менее ‘7, а стрельчатых — не менее V8 пролета I арки. Стрелу дуги fu полуарок при стрельчатом очертании принимают обычно не менее длины хорды полуарки. Радиус кривизны оси арки кругового очертания определяют по формуле а радиус кривизны оси полуарки при стрельчатом очертании — по формуле Длину дуги круговой арки вычисляют по формуле Распор круговых арок при опирапии их на стены воспринимает ся стальными или клееными деревянными затяжками, подвешенными во избежание их провисания к аркам. Гибкость затяжек в вертикальиой плоскости между подвесками не должна превышать 400. Гибкость затяжек из круглой стали не нормируется. Распор арок стрельчатого очертания и круговых арок, опирающихся на фундаменты, воспринимается непосредственно фундаментами. Статический расчет арок производят по общим методам строительной механики. Находят максимальный изгибающий момент, возникающий при наиболее невыгодном нагружении арки, и продольную силу в том же сечении. Расчет на совместное действие изгиба и сжатия ведут по правилам расчета прямолинейных стержней. При определении гибкости за расчетную длину трехшарнирных круговых арок при несимметричной нагрузке и стрельчатых арок при всех видах нагрузки принимают длину дуги полуарки, а за расчетную длину круговых арок при симметричной нагрузке принимают 0,7 полной длины дуги арки. ТРЕХШАРНИРНЫЕ РАМЫ Деревянные рамы применяют в качестве несущих каркасов одноэтажных зданий павильонного типа различного назначения. Чаще всего используют однопролетные симметричные рамы с двускатным ригелем. Рамы решают обычно по трехшарнирной схеме с шарнирными опорными и коньковым узлами и жестким узлом в месте соединения ригеля со стойкой (карнизным узлом). В современном строительстве применяют главным образом рамные конструкции заводского изготовления. Стойки и ригели таких рам выполняют в виде многослойных пакетов с плавно переменным или ступенчато-переменным по длине сечением. Сопряжение ригеля со стойкой в Карнизном узле осуществляют на месте изготовления рам стыкованием клееных пакетов ригеля и стойки на зубчатом соединении, с перекрытием стыка фанерными накладками на клею -или плавным переходом стойки в ригель путем гнутья досок в этом узле. Сборные рамы, отдельные элементы которых перевозят на место строительства в разобранном виде, выполняют обычно с устройством дополнительных подкосов в карнизных узлах. При небольших пролетах и нагрузках такие рамы можно устраивать из цельных брусьев да подсобных предприятиях строительных организаций. Рамные конструкции по сравнению с арочными имеют значительно больший собственный вес. При предварительном определении собственного веса рам по формуле (6.5) следует принимать коэффициент kc-B = 5-4-7. Расчет трехшарнирных деревянных рам производят обычными приемами статики. Пример 6.5. Запроектировать и рассчитать сборные несущие деревянные конструкции неотапливаемого материально-технического склада районной базы снабжения системы «Сельхозтехника». Расстояние между несущими конструкциями В = 3 м, пролет = 9 м. Место строительства — район г. Куйбышева. Кровля н стены здания из асбестоцементных волнистых листов обыкновенного профиля. Конструкции изготовляют в плотничном цехе производственных мастерских строительной организации с последующей сборкой и монтажом на месте постройки. Решение. Несущий поперечный каркас здания проектируем ¦в виде одноп ролетных симметричных сборных брусчатых рам с двускатным ригелем (рис. 6.8, а). Рамы решаем по трехшарнирной схеме с шарнирными опорными и коньковым узлами и жесткими карнизными узлами. Жесткость последних обеспечивается сопряжением ригеля со стойкой болтами 2 и деревянным подкосом 3, совместно воепринимающими узловой изгибающий момент. Стойки рам опираются на столбчатые бетонные фундаменты 4, возвышающиеся над уровнем пола на 20 см. Нижние концы подкосов располагаются на расстоянии а = 2 м от верха фундаментов, чем обеспечивается нормальное использование внутреннего габарита помещения. Полную высоту стойки принимаем Асг = 3,5 м. Уклон кровли 1 = 1: 2,5 (а = 21°48). По ригелям рам укладываем крупноблочные щиты обрешетки 5 под асбестоцементную кровлй б, конструкция которых обеспечивает пространственную неизменяемость покрытия и устойчивость ригелей рам из их плоскости. Аналогичная щитовая конструкция 7 применена и для устройства стен. Кроме того, для обеспечения продольной устойчивости сооружения в крайних (приторцовых) пролетах в плоскости стоек и ригелей рам дополнительно должны быть поставлены диагональные или перекрестные жесткие связи. |
