Порядок расчета плит покрытия на деревянном каркасе

1. Анализируются исходные данные для проектирования (район строительства, тип здания по назначению, условия эксплуатации строи­тельных конструкций, уклон кровли, шаг несущих конструкций, схема приложения снеговой нагрузки на покрытие и другие факторы).

2.  На основе анализа исходных данных выбирается тип плиты и конст­руируется ее поперечное сечение. Назначаются геометрические размеры плиты, материал и толщина обшивок, определяется требуемая толщина слоя утеплителя.

3.  Выполняется статический расчет плиты по общим правилам строи­тельной механики как балки, свободно лежащей на двух опорах. Расчет­ный пролет плиты: l _р = l _п - 55 (мм), так как длина площадки опирания плит на несущие конструкции должна быть не менее 55 мм. Плиты рас­считываются на следующие нагрузки:

 

- постоянные (собственный вес + кровля),

- временные (снеговая нагрузка).

Верхняя обшивка плит под рулонную кровлю дополнительно рассчи­тывается на местный изгиб от сосредоточенной силы 1,2 кН от веса чело­века с инструментом. Ветровая нагрузка при углах наклона кровли до 30° в расчетах не учитывается.

4. Определяются геометрические характеристики поперечного сече­ния плиты. Фанерные обшивки и ребра каркаса, склеенные между собой синтетическими клеями в одно целое, образуют коробчатое или тавровое сечение. В этом случае геометрические характеристики сечения приводят к наиболее напряженному материалу, как правило, к фанере с помощью коэффициента приведения п:

  п = Е_д/Е_ф,                     (5.6)

где Е_д — модуль упругости древесины;

Е_ф — модуль упругости фанеры.

5. Конструктивный расчет заключается в проверке прочности и жест­кости плит, затем конструируются стыки плит и узлы их крепления к не­сущим конструкциям.

Методика конструктивного расчета зависит от типа плиты. Рассмот­рим порядок конструктивного расчета  клеефанерной  плиты под рулон­ную кровлю (см. рис. 5.11), которая наиболее часто применяется в покры­тиях зданий:

а) проверяются напряжения в нижней растянутой фанерной обшивке по формуле

α_{р =} M / W _пр ≤ m _ф R _ф.р.   (5.7)

где М —расчетный изгибающий момент;

W _пр — приведенный момент сопротивления поперечного сечения плиты;

m _ф — коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротив­ления в стыках фанерной обшивки: для фанеры марки ФСФ m _ф = 0,6; для бакелизированной фанеры ФБС m _ф = 0,8; при от­сутствии стыков m _ф = 1;

  R _ф.р. — расчетное сопротивление фанеры растяжению в плоскости лис­та (см. табл. 10 [2]).

Приведенный момент сопротивления поперечного сечения клеефанер­ной плиты определяется по формуле

                        W _{пр =} J _пр / γ ₀        (5.8)

где   J _пр — момент инерции сечения плиты, приведенный к фанере;

γ ₀ — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до внеш­ней грани обшивок (нижней или верхней).

При определении J _пр и W _пр расчетную ширину фанерных обшивок при­нимают: b _расч = 0,96 при l >6а; b _расч = 0,15(1/а) b при l < 6а ( b -- полная ширина сечения плиты, l —расчетный пролет плиты, а —расстояние меж­ду осями продольных ребер плиты);

б) проверяется устойчивость верхней сжатой обшивки плиты по формуле

      α_с = M / φ _ф W _пр ≤ R _ф.с.   (5.9)

где φ _ф — коэффициент продольного изгиба фанеры:

φ _ф  = 1250 / (с/δ)² при с/δ ≥50;

φ _ф = 1 - (с/δ)²/ 5000 при с/δ ˂ 50

 

(с — расстояние между продольными ребрами в свету; δ — толщина фа­неры);

R _ф.с — расчетное сопротивление фанеры сжатию в плоскости листа. Проверка верхней обшивки на местный изгиб не производится, если при компоновке сечения плиты расстояние между продольными ребрами принималось из условия обеспечения прочности обшивки от действия временной нагрузки 1,2 кН;

в) производится проверка на скалывание ребер каркаса плит или об­шивки по клеевому шву в месте примыкания ее к ребрам по формуле:

τ = QS _пр / J _пр b _расч. ≤ R _ск (R _ф.ск.) (5.10)

где Q -расчетная поперечная сила;

S _{пр -} приведенный статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;

b _{расч. -} расчетная ширина сечения, равная сумарной ширине продоль­ных ребер каркаса;

R _ск — расчетное сопротивление скалыванию древесины ребер;

R _ф.ск. — расчетное сопротивление фанеры скалыванию вдоль волокон наружных слоев.

г) проверяется жесткость плиты от нормативных нагрузок по формуле:

f / l = 5 q l / 384 0,7 E J ≤ [ f / l ] = 1 /250  (5.11)

 

6. После выполнения расчетов необходимо оценить полученные ре­зультаты и сделать один из следующих выводов:

- условия прочности и жесткости выполняются — принятую конструк­цию плиты можно рекомендовать к изготовлению и применению;

- конструкция плиты не удовлетворяет условиям прочности и жестко­сти — требуется увеличить сечение ребер или перекомпоновать все
сечение и повторить расчет;

плита запроектирована с большими запасами прочности и жесткости (более 25 %) — необходимо уменьшить размеры сечения плиты
или количество ребер и повторить.