Расчет конструкций рабочей площадки

Рабочая площадка располагается внутри здания и служит для размещения на ней технологического оборудования, материалов и обслуживающего персонала. Площадка состоит из несущих щитов, прогонов покрытия, клееных главных балок и колонн. Колонны опираются на собственные фундаменты (рис. 5.1).

а)

б)

Рис. 5.1. Рабочая площадка:

а) схема площадки, б) сопряжение балок

1 – асфальтовая стяжка; 2 – несущий щит; 3 – прогон;

4 – главная балка; 5 – колонна.

 

 

5.1. Компоновка рабочей площадки

Компоновку площадки начинают с нанесения разбивочной сетки колонн, маркировка которой приведена ниже (рис 5.2). На пересечениях осей устанавливают колонны, затем составляют план расположения балок рабочей площадки.

Главные балки располагают вдоль большего шага колонн, прогоны – в перпендикулярном к ним направлении. Прогоны из конструктивных соображений целесообразно смещать с оси колонны на половину их шага (а/2).

Крайние главные балки имеют консольные части с = а/2 + (150 + 200) мм.

Например: длина здания в продольном направлении L = 6 м = 6 000 мм; длина здания в поперечном (перпендикулярном) направлении – В = 5 м = 5000 мм. Шаг балок настила а= L/п= 6/5=1,2, где п – количество балок в одном пролете.

Рис. 5.2. Разбивочная сетка колонн

Компоновку продольного и поперечного разрезов выполняют на основании вертикальных отметок Н - отметка верха площадки (дано в задании) и Н₁ = -0.150 м. –отметка низа колонн. В качестве нулевой отметки принимают уровень чистого пола здания. Для обеспечения пространственной устойчивости конструкций площадки обычно между средними колоннами наружных рядов устанавливают крестовые связи. Настилом рабочей площадки служат сборные несущие щиты. При этом вес каждого щита не должен превышать веса монтажного блока покрытия при ручной укладке, равного 1 кН.

5.2. Материалы конструкций

В качестве основных материалов для несущих деревянных конструкций используются пиломатериалы из сосны и ели. Древесина для изготовления конструкций, эксплуатируемых в закрытых зданиях, как в нашем случае, должна иметь влажность не более 20 %. Пиломатериалы, предназначенные для клееных конструкций и элементов, должны иметь влажность во время изготовления в пределах 8-12 % и удовлетворять требованиям ГОСТ 20850-75.

Жидкие клеи на основе синтетических смол для склеивания древесины принимаются на основе СНиП ІІ-25-80.

 

5.3. Нагрузки на рабочую площадку

Конструкции рабочей площадки рассчитывают на равномерно распределенные переменную полезную и постоянную нагрузку от собственного веса покрытия. Расчет на прочность балок и устойчивость колонн выполняют по предельным расчетным нагрузкам, а на жесткость балок по эксплуатационным нагрузкам.

Характеристическое значение переменной нагрузки Р_о (кН/м²) дано в задании.

 

5.4. Расчетная ячейка рабочей площадки

Расчет конструкции начинаем с установления расчетной схемы. Выделим из рабочей площадки среднюю расчетную ячейку, ограниченную параметрами L и B. Для этой ячейки выполняем расчет конструкций балок Б1 и Б2 (балок прогона и клееной балки), а также колонны К. Например, для рабочей площадки с размерами в продольном и поперечном направлении, соответственно L = 6 м и B = 5 м расчетная ячейка будет выглядеть следующим образом (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Расчетная схема ячейки рабочей площадки

 

Расчет щита кровли.

 

Несущий щит представляет собой сплошной настил из досок, с нижней стороны которого на гвоздях прибиты поперечные и диагональные планки. Эти планки, выполняя функции распределительных брусков, обеспечивает совместную работу досок настила на изгиб при сосредоточенной монтажной нагрузке и пространственную неизменяемость кровельного покрытия.

Например: Принимаем несущий щит из досок шириной 10 смтолщиной 2,5 см, 4 поперечные и 6 диагональных планок из досок 4х10 см (рис 6.1). Расстояние между прогонами покрытия для нашего задания а = l_пp = 1,2 м, длину несущего щита назначаем равной удвоенному расстояние между прогонами – 2,4 м (2·1,2=2,4м), а ширину определим из расчета: трехпролетное здание с длиной в поперечном направлении В=5 м (3·5=15 м), значит ширина щита должна быть равной 1,5 м (15/10=1,5), где 10 - количество щитов в поперечном направлении на любые 2 прогона.

Эти несущие щиты укладываются на прогоны покрытия, и их настил работает на изгиб как двухпролетная балка. Настил кровли рассчитывается с учетом его неразрезности в пределах двух пролетов.

Рис. 6.1 Несущий щит

 

При загружении двухпролетной балки равномерно распределенной нагрузкой q от собственного веса и переменной Р_о наибольший изгибающий момент на средней опоре равен:

а наибольший прогиб в пролете:

,

где Е – модуль упругости древесины, принимается 1·10⁷ кН/м²;

I_х – момент инерции настила щита, определяемый по формуле:

Полученный прогиб сравнивается с предельным [f] (см. приложение 2).

Пример. Собираем постоянную нагрузку от собственного веса ограждающей части покрытия. В нашем примере характеристическое значение переменной нагрузки – Р_о =4 кН/м² (табл. 6.1.)

Таблица 6.1

Элементы конструкций	Характери-стическая нагрузка, кН/м^2	Коэффи-циент надежности по нагрузке γfm	Расчетная предель-ная нагрузка кН/м^2
Масса асфальтовой стяжки mа = tа∙ρ∙g = 0,04∙1,5∙9,81 (где t – толщина стяжки; ρ – плотность асф. смеси; g – ускорение свободного падения.)	0,6	1,1	0,66
Масса настила щита mщ= tщ∙ρ∙g =0,025∙0,5·9,81 (где t – толщина щита; ρ – плотность древесины)	0,125	1,1	0,14
Поперечные и диагональные планки настила (ориентировочно 50% массы настила)	0,063	1,1	0,07
ВСЕГО	gо= 0,8		gm=0,87

 

- Суммарная характеристическая нагрузка на 1м² покрытия:

где g_о – характеристическая нагрузка от собственного веса ограждающей части покрытия.

- Суммарная расчетная предельная нагрузка на 1м² покрытия:

.

- Общая расчетная предельная нагрузка на 1 п.м. полосы настила шириной b = 1 м:

,

где γ_fe – коэффициент надежности по временной нагрузке.

- Максимальный изгибающий момент на промежуточной опоре (рис. 6.2.):

кН·м.

Рис. 6.2. Схема загружения балки равномерно распределенной нагрузкой.

- Момент сопротивления настила щита шириной b = 1 м:

- Напряжение изгиба:

где R_u – расчетное сопротивление на изгиб (см. приложение 1).