Плиты с каркасом и плоскими асбестоцементными обшивками

Плиты с каркасом и плоскими асбестоцементными обшивкамиимеют такие же размеры, как и клеефанерные плиты. Их приме­няют в холодных и утепленных покрытиях помещений с асбестоцементной и рулонной кровлей, потолок которых должен быть несгораемым. Обшивки соединяются с каркасом шурупами, которые обладают податливостью, необходимой при соединении разнородных материалов. Эти плиты работают и рас­считываются по прочности асбестоцементной обшивки на растя­жение при изгибе, по прочности соединений и по прогибам, как балки составного сечения.

К настилам относятся также накаты перекрытий, расположенные между балками. Они несут нагрузки от собственного веса и веса изоляционных слоев и работают на изгиб.Подшивки потолков - сплошные ряды тонких досок, прибитых к балкам снизу гвоздями. Подшивки работают на изгиб, а гвозди на выдергивание.J

Обшивки стен представляют собой сплошные вертикальные ряды тонких досок, расположенных горизонтально. Сборные обшивки состоят из крупных клеефанерныхпанелей. Обшивки стен работают на изгиб от давления ветра. Клеефанерные плиты стен рассчитывают на изгиб,

Предельный относительный их прогиб не должен превышать 1/250 пролета.

 

Пластмассовые настилы

Пластмассовые настилы состоят из крупных сборных плит заводского изготовления. Они укладываются на прогоны или основ­ные несущие конструкции, образуя утепленное покрытие. Насти­лы используются также в качестве утепленных панелей стен сбор­ных зданий.

Пластмассовые плиты бывают:

- трехслойными сплошными

- ребристыми,

- двуслойными

- светопрозрачными.

Основным ти­пом утепленных настилов являются трехслойные сплошные и реб­ристые.

Сплошные трехслойные плиты— это плиты со сплош­ным безреберным средним слоем. В зарубежном строительстве их называют «сэндвичи». Плиты имеют толщину 10 — 20 см, ширину до 1,5 м, длину, равную шагу поддерживающих конст­рукций.

Предназначены для перекрытия одного или двух пролетов длиной до 3 м.

Плита состоит из тонких наружных слоев — обшивок из прочных листовых конструкционных материалов и среднего слоя из малопрочного и легкого пласт­массового материала с высокими теплоизоляцион­ными свойствами. Слои соединяются между собой клеем, обеспечивающим их совместную работу на изгиб.

 

Расчетной схе­мой трехслойной сплошной плиты является шарнирно опертая балка. Она может быть однопролетной, двух- и трехпролетной не­разрезной, нагруженной равномерной нагрузкой от собственного веса и веса снега.

Разрушение плит может происходить от разрыва нижних растяну­тых обшивок в середине пролета в зоне действия максимальных изгибающих моментов. При этом разрывается пенопласт, а пли­та теряет несущую способность.

Расчет сплошных трехслойных плит производят на изгиб с ис­пользованием общих формул строительной механики с учетом особенностей работы обшивок и внутренних слоев.

Ребристые трехслойные плитыимеют длину до 6 м, ширину до 1,5 м и устанавливаются на основные несущие конструкции производственных зданий, но более трудоемки при изготовлении.

Ребристые плиты имеют тонкие и прочные обшивки и пенопластовый средний слой. Для повышения прочности и уменьшения деформативности в их среднем слое предусматривают жесткие ребра. Эти ребраявляются обрамляющими и располагаются по боко­вым кромкам плиты. Однако возможны и промежуточные допол­нительные ребра.

При асбестоцементных обшивках ребра выполняют из асбестоцементных гнутых швеллеров. При металлических алюминиевых обшивках ребра обрамления имеют составное сечение. Они пред­ставляют собой два алюминиевых уголка, соединенных с обшив­ками и стенами из низкотеплопроводного материала, например из бакелизированной фанеры, которая препятствует возникнове­нию мостиков холода в зимнее время года.

Расчетной схемой ребристых плит является однопролетная шарнирно опертая балка. Основными несущими элементами яв­ляются обшивки, работающие совместно с ребрами, образующи­ми условно коробчатое сечение. Они воспринимают полностью и нормальные, и касательные напряжения, возникающие от дей­ствия изгибающих моментов и поперечных сил.

 

 

Прозрачные настилы и стены из пластмассвыполняют из про­зрачных и полупрозрачных пластмасс — полиэфирного стеклопластика на основе рубленых стекловолокон, органического стекла и винипласта в виде волокнистых листов и трехслойных плит. Эти не разбиваются от ударов, обеспечивают равномерноеосве­щение, иобеспечивают меньшие теплопотери. Они более долговечны, чем стеклянные, однако стоимость их выше.

 

Прозрачные волнистые листы из стеклопластика могут быть бесцветными и окрашенными в любой цвет. Толщина листов 1,5 — 2,5 мм, шаг волн в= 60 — 200 мм. Волнистые листы — это готовые элементы неутепленных скатных прозрачных покрытий зданий, а также прозрачных участков покрытий и стен из волни­стых алюминиевых или асбестоцементных листов. Из них также могут устраиваться прозрачные скатные крыши над утепленными чердачными перекрытиями.

Волнистые листы укладывают в покрытиях вдоль ската на де­ревянные или стальные прогоны и кре­пят к ним болтами или хомутами, как и асбестоцементные.

Ребристые прозрачные плиты состоят из двойных обшивок и средних ребристых слоев.. Верхняя и нижняя обшивки плиты состоят из плоских прозрачных стеклопластиковых листов. Средний слой плиты— волнистый стеклопластиковый лист или ряд стеклопластиковых полос, швеллеров или двутавровилитонкие доски. Обшивки и средний слой таких плит соединяются синтетическими клеями.

Применяются в покрытиях и стенах отапливаемыхзданий. Длина плит - 3 м. Они могут опираться на прогоны или основные несущие конструкции покрытий образуя про­зрачные участки настила или стены. Такие плиты работают на изгиб от расчетных нагрузок при расчетной схеме одно- или двух-пролетной балки.

Верхнюю обшивку этих плит проверяют при расчете по несу­щей способности при сжатии и устойчивости при изгибе, нижнюю обшивку — по несущей способности при растяжении при изгибе, ребра среднего слоя — по несущей способности при ска­лывании.

 

 

Вопросы для контроля:

1. Область применения деревянных и пластмассовых настилов?

2. Основное назначение дощатых настилов?

3. Состав клеефанерных настилов?

4. Принцип расчета клеефанерного настила?

5. Состав плит с асбестоцементными обшивками?

6. Состав сплошных трехслойных плит. Принцип расчета?

7. Состав светопрозрачных настилов. Принцип расчета?

 

Используемая литература:

1. Гринь И. М, Джон - Темпиров К.Е., Гринь В. И. «Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов» - Киев «Высшая школа», 1990г.

2. СНиП 2-25-80 «Деревянные конструкции».

3. «Индустриальные деревянные конструкции» под редакцией кандидата технических наук, профессора В. Г. Слицкоухого - М. Стройиздат, 1991 г.

 

Лекция № 6 ТЕМА: Конструирование решение прогонов и принцип их расчета.

(2 часа)

 

При устройстве скатных крыш применяют стропильные конструкции состоящие из стропильных ног, ригелей, прогонов, стоек и т.д..

Прогоны покрытий цельного сечения выполняют из до­сок на ребро, брусьев и бревен, окантованных с обеих сторон.

Прогоны работают, как балки – разрезные или неразрезные.

 

Разрезные прогоны (рис.а) при пролетах до 4-х м, более просты в изготовлении и монтаже, но требуют большого расхо­да древесины. Они стыкуются на опорах, впритык, на накладках или вразбежку.

Стык выполняют на опорах с помощью косого прируба и болтов.

Расчетная схеме – однопролетная балка.

Расчет по 2-м группам предельных состояний – на прочность и жесткость.

 

 

 

 

Консольно-балочные прогоны выполняют из брусьев, являются многопролет­ными статически определимыми системами. По длине они соединяются в местах расположения шар­ниров косым прирубом (рис. е).

Прогон рассчитывается, как многопролетная неразрезная балка. Опорные и пролетные моменты равны. Стыки делают в местах шарнира на расстоянии 0,15 l через пролет. Соединяют косым прирубом и болтами.

Моп = Мпр = ql3 / 16

 

 

Спаренные неразрезные прогоны (рис. в) состо­ят из двух рядов досок, поставленных на ребро и соеди­ненных гвоздями, забиваемыми конструктивно с шагом 50 см (рис.г). Каждый ряд досок выполнен по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков, но первый ряд не имеет стыка в первом пролете, а второй ряд досок — в последнем про­лете.

Доски одного ряда соединяют по длине без косого прируба. Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте сты­ка. Гвоздевой стык рассчитывают на восприятие поперечной силы.

Стыки досок устраивают в точках, где изгибающий момент в неразрезных балках, загруженных равномерно распределенной нагрузкой по всей их длине, меняет знак, т. е. на расстояниях от опор, равных 0,21 l.

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы для контроля:

1. Область применения деревянных прогонов?

2. Основные конструктивные решения прогонов?

3. Разрезные прогоны, принцип расчета?

4. Консольно-балочные прогоны, принцип расчета?

5. Спаренные неразрезные прогоны, принцип расчета?

Используемая литература:

1. Гринь И. М, Джон - Темпиров К.Е., Гринь В. И. «Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов» - Киев «Высшая школа», 1990г.

2. СНиП 2-25-80 «Деревянные конструкции».

3. «Индустриальные деревянные конструкции» под редакцией кандидата технических наук, профессора В. Г. Слицкоухого - М. Стройиздат, 1991 г.

 

 

Лекция № 7 ТЕМА: Конструктивные схемы. Расчет стропильной ноги.

(2 часа)

 

Для опирания настилов и обрешетки крыши предусматривают наклонные балки – стропила. Их выполняют из бревен, досок, поставленных на ребро, брусьев. Сечение стропильной ноги принимается по расчету, но не менее диаметра 12 см - из бревен, не менее 8 см – для пластин, для досок – 5х10 см.

Шаг стропил S= 1,5 – 2 м - для бревен; 1 -1,5 для досок и пластин.

В двухскатных крышах стропила соединяют в коньке гвоздями или болтами. В этом случае они не испытывают косого изгиба.

Крепление стропил выполняют с помощью врубок, болтов, гвоздей, скоб.

 

Конструктивные схемы стропил зависят от архитектурных требований и ширины здания.

 

1 – стропильная нога

2 – подкос

3 – стойка

4 – ригель.

При большой ширине здания, для уменьшения пролета стропильных ног, а также для увеличения жесткости ставят подкосы.

Подкосы ставят только в местах стоек.

При отсутствии прогонов в коньке, для восприятия распора, ставят горизонтальные ригели, которые увеличивают жесткость строительных конструкций в поперечном направлении.

При пролетах превышающих стандартную длину пиломатериала делают стык стропил, который располагают на стойке или подкосе.

 

Расчет стропильной ноги

Стропила рассчитывают, как свободно лежащую балку на 2-х опорах.

Постоянную от покрытия и снега нагрузки определяют по СНиП 2.01.07-85 *. Ветровую нагрузку, действующую перпендикулярно к скату кровли, учитывают только при углах наклона кровли свыше 300.

Вертикальную равномерно распределенную нагрузку q собирают с грузовой площади, ширина которой равна расстоянию между стропилами, и раскладывают на две составляющие – qx и qy. Нормальная составляющая нагрузки qxвызывает поперечный изгиб, скатная qy – сжатие или растяжение (зависит от способа закрепления стропильной ноги на опорах).

При уклонах кровли до 300 скатную составляющую qy , в виду её незначительной величины не учитывают и стропильные ноги рассчитывают только на поперечный изгиб.

 

Проверка прочности выполняется по формуле:

,

Если условие не выполняется необходимо увеличить размеры сечения.

Изгибающий момент .

Расчет по второй группе предельных состояний (определение прогибов) ведется на действие нормативных нагрузок.

,

Где f- расчетный (фактический) прогиб элемента (стропильной ноги)

=

 

Пример расчета стропильной ноги.

Проверить и при необходимости подобрать сечение стропильной ноги из бревна диаметром 15 см, с шагом S = 1,9 м. Кровля из черепицы (200 Н/м 2)по настилутолщиной 38 мм. Уклон кровли α =300 (cos 300 = 0.86) При расчете принять шаг брусков bxh=5х6 см. Район строительства – г. Липецк (без снега S0 = 180 кг/м). Материал – осина2 сорт, Ρ = 500 кг/м3.l1 = 3,7 м; l2 =2 м.

 

1. Сбор нагрузок

Нагрузки на 1 м2 покрытия

Наименование Подсчет нагрузки Нормативная нагрузка Н/м2 γf Расчетн. Нагрузка Н/м2
Постоянная        
Конструкция покрытия 1. Вес черепицы     20 кг/м2     1,1
2. Вес настила t= 38 мм Ρ = 500 кг/м3   0,038 х5000     1,1
3. Вес стропильной ноги d= 15 см Ρ = 500 кг/м3 S = 1,9 м   1,1
Итого постоянная:   gn = 436   g = 480
Временная Снег (III район) S=S0x µ Sn = S x 0.7   S = 1800x0.86   Sn = 1548 x 0.7    
Итого временная:   Sn = 1084   S = 1548
Итого:    

 

Всего нагрузки на 1 м2 :

Полная нормативная нагрузка: pn = gn+Sn = 436+1084=1520 Н/м2

Полная расчетная нагрузка: p= g+S = 480+1548=2028 Н/м2.

Нагрузка на 1 м стропильной ноги, при шаге стропил S=1,9 м, поскольку угол наклона кровли менее 300, то значения составляющей qу незначительны и в расчете не учитываются. Далее производим расчет на поперечный изгиб (составляющая qx).

2. Определяем нагрузку на 1 м.п. стропильной ноги:

Нормативнаяqxn = pnxcosαxS1x=1520x0.866x1.9x1=2501Н/м

Расчетнаяqx = pxcosαxS1x=2028x0.866x1.9 =3337 Н/м

где S1 - шаг стропил,

qnx и qx – полные нормативные и расчетные нагрузки из таблицы сбора нагрузок на 1 м2.

α – угол наклона кровли,

γn - коэффициент ответственности по назначению здания.

3. Статический расчет. Определяем изгибающий момент от расчетной нагрузки:

 

Расчетный пролет l0:

Изгибающий момент: , Нхм

4. Определяем геометрические характеристики сечения.

Для бревна: Ix=Iy= см4;

Wx=Wy= = 0.1x ;

Для бруса: Ix= ,

,

5. Проверка прочности сечения

,

1,9

Прочность не обеспечена. Увеличиваем диаметр бревна. Принимаем диаметр 18 см.

!!! если условие прочности не выполняется, то увеличиваем размеры сечения, пересчитываем вес стропильной ноги (с учетом новых размеров), пересчитываем нормативные и расчетные нагрузки, определяем изгибающий момент, геометрические характеристики сечения и выполняем проверку прочности.

Wx=Wy= = 0.1x , Ix=Iy=

1,1 - Прочность обеспечена.

6. Проверка сечения по второй группе предельных состояний.

Проверка жесткости.

 

– жесткость обеспечена.

 

Жесткость обеспечена.

Если условие не выполняется, то увеличиваем размеры сечения и пересчитываем прогиб.

Вывод: принимаем сечение стропильной ноги Ø 18 см.

Вопросы для контроля:

1. Основные виды сечений стропильной ноги?

2. Конструктивные схемы стропильных конструкций?

3. Принцип расчета стропильной ноги?

4. Консольно-балочные прогоны, принцип расчета?

Используемая литература:

1. Гринь И. М, Джон - Темпиров К.Е., Гринь В. И. «Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов» - Киев «Высшая школа», 1990г.

2. СНиП 2-25-80 «Деревянные конструкции».

3. «Индустриальные деревянные конструкции» под редакцией кандидата технических наук, профессора В. Г. Слицкоухого - М. Стройиздат, 1991 г.

 

Лекция № 9 ТЕМА: Несущие плоскостные конструкции. Балки составного сечения. Их виды, понятие о расчете.

(2 часа)

 

Балки покрытийприменяют в зданиях с шириной помещений не более 6 м. Их устанавливают наклонно вдоль скатов кровли с шагом не более 3 м, опирая на стены и стропильные конструкции покрытий. Деревянные балки покрытий работают и рассчитыва­ются на изгиб как однопролетные балки, шарнирно опертые на опоры разной высоты. При расчете таких балок удобно за длину пролета l принимают проекцию расстояния между их опорами L. При угле наклона ската покрытияа этот пролет будет равен l = lхcosa.

Де­ревянные балки используют в качестве несущих конструкций на­стилов покрытий, междуэтажных перекрытий, рабочих площадок платформ и в других деревянных конструкциях.

 

Нагрузка на балку покрытия является равномерно рас­пределенной. Эта нагрузка состоит из постоянной нагрузки gот собственного веса всех элементов покрытия и снеговой нагрузки s. Постоянную нагрузку удобно относить к горизонтальной проек­ции покрытия с целью ее унификации со снеговой. Для этого ее значение должно быть поделено на косинус угла наклона покры­тия а.

 

Клеедеревянные балки -из досок, склеенных синтетическим во­достойким клеем, являются основным видом составных балок за­водского изготовления. Размеры и форма сечений могут быть любыми, независимо от ограниче­ний сортамента пиломатериалов. Клеевые соединения, жесткие и стойкие против увлажнения, обеспечивают монолит­ность балок. Клеедеревянные сплошные балки имеютповышенный предел огнестойкости.

Клеедеревянные балки прямоугольных сечений, склеиваемые из досок плашмя, получили наибольшее распространение в строи­тельстве. Их применяют в качестве основных не­сущих конструкций производственных, сельскохозяйственных, промышленных и общественных зданий, используют в качестве прогонов, а также в качестве главных балок междуэтажных перекрытий, балок мостов и в других деревянных конструкциях.

В отечественном строительстве применяют клееде­ревянные балки пролетом до 24 м. В зарубежном строительстве имеются примеры клеедеревянных балок при пролетах до 30 м.

Клеедеревянные балки изготовляют из сосновой и еловой дре­весины и в меньших объемах — из лиственничной. В настоящее время исследуются клеедеревянные балки комбинированной кон­струкции. В таких балках наиболее прочная древесина, например лиственницы, располагается в крайних, самых напряженных зо­нах сечений, а в средних менее напряженных зонах размещается менее прочная древесина (например, кедр, пихта или даже оси­на). Такие балки имеют не меньшую несущую способность, но существенно меньшую стоимость.

Сечения клеедеревянных балок принимают не более 16,5 см. Ширина сечения балок - не менее 1/6 их высоты для большей устойчиво­сти из плоскости изгиба. Высота сечения балок определяется рас­четом и находится в пределах от 1/10 до 1/15 пролета.

 

 

1. Расчет на прочность по нормальному напряжению от изгибающих моментов.

 

- коэффициент условий работы, учитывающий высоту балки;

- коэффициент условий работы, учитывающий толщину слоя балки.

От действия поперечной силы Q возникают касательные напряжения:

 


- статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения относительно нейтральной оси.

- момент инерции брутто поперечного сечения относительно нейтральной оси.

2. Расчет по деформациям. (2 группа предельных элементов).

 

- прогиб балки постоянного сечения высотой h , без учета деформаций сдвига.

- наибольшая высота сечения.

– коэффициент учитывающий переменность высоты, для балок постоянного сечения =

- коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.