Исходные данные для расчета и проектирования

Задание на проектирование

Рассчитать и сконструировать деревянное покрытие над отапливаемым зданием. Здание каркасное с размерами: пролет 18м, высота здания 3,6 м. Шаг колонн вдоль здания В=4,0(м). Район строительства – г. Кострома. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций внутри отапливаемого помещения при относительной влажности воздуха 78% и температуре до 19⁰С. Материал основных конструкций - ель.

Условия эксплуатации А3.

Выбор конструктивного решения

В качестве несущих конструкций покрытия принимаются трапециевидные металлодеревянные фермы с клееным верхним и металлическим нижним поясами. Фермы опираются на клееные деревянные колонны сечением h_k x b_k = 44.2 х 13.5 см. Размеры поперечного сечения колонн приняты по предварительным расчетам из условия достижения предельной гибкости по формулам:

где - коэффициент, учитывающий условия закрепления концов колонны, значение которого принимается по п.4.21 [1];

Н – высота колонн;

- расчетная длина колонны из плоскости изгиба.

Ширина и высота поперечного сечения колонн назначаются с учетом существующего сортамента пиломатериалов по ГОСТ 24454-80 (табл.1 Приложения1), припусков на фрезерование пластей досок перед склеиванием (табл.2 Приложения 1) и припусков на фрезерование по ширине клееного пакета.

Принимаем для изготовления колонн 9 досок шириной 150мм и толщиной 26мм (32мм до острожки). Учитывая последующую чистовую острожку боковых граней колонн устанавливаются размеры их поперечного сечения (рис. 1б):

h_K=9х26=234мм и b_K=150,0-15,0=135.0

Привязка колонн к продольным осям здания нулевая у крайних колонн шаг – 2,5м.

По верхнему поясу укладываются асбестоцементные утепленные плиты покрытия с деревянным каркасом и соед. на шурупах с номинальными размерами в плане 3,0х1,5м. По плитам укладываются рулонная кровля типа К-7.

Пространственное крепление несущих конструкций покрытия обеспечиваются связями жесткости, соединяющими в общую неизменяемую связевую систему. Связевая система состоит из связевых ферм 1, расположенных поперек здания, продольных связей в виде сборных плит покрытия 2 и вертикальных связей 3 (рис. 2.1). В качестве поясов связевых ферм используются верхние пояса несущих ферм покрытия, а решётка выполняется из деревянных элементов сечением 100х100мм. Продольные вертикальные связи изготавливаются в виде ферм, пояса которых выполняются из досок сечением 50х150мм, а стойки – из брусьев 125х125мм. Связевая система воспринимает ветровые нагрузки, действующие вдоль здания.

Рис. 2.1 Схема покрытия

Расчет плиты покрытия

Конструкция плиты

С учетом зазоров между плитами на неточность в продольном(20мм) и поперечном (5мм) направлении размеры плит принимаются равными:

Длина l_n=4000-20=3980мм

Ширина b_n=1500-5=1495мм

Рекомендуемая высота (1/20-1/32) длины плиты.

Каркас плиты выполняется из 4 продольных несущих ребер сечением 169х54мм (из досок до острожки 175х60мм), из 4 поперечных ребер сечением 94,5х69,5мм (из досок до острожки 100х75мм) и 2 поперечных ребер сечением 144,5х69,5мм (из досок до острожки 150х75мм).

Продольные ребра изготавливаются из древесины 2 ^го сорта, поперечные 3 ^го сорта по ГОСТ 24454-80. Для образования продольных стыков между плитами к наружным несущим ребрам каркаса прибиваются гвоздями деревянные бруски, образующие четверть. Обшивку выполняют из плоских асбестоцементных листов сорта Б по ГОСТ 18124-75 с номинальными размерами 3000х1500мм. Толщина верхнего листа 10мм, нижнего листа 8мм.

В качестве утеплителя используются полужесткие минераловатные плиты толщиной 50мм на синтетической связке (с плотностью =100кг/м³) по ГОСТ 9573-72.

Верхняя обшивка плиты на заводе-изготовителе оклеивается одним слоем рубероида марки Р_ЭМ-350 на битумной мастике марки МБК-Г-65.

Рис. 3.1.1 Утеплённая плита с асбестоцементными обшивками.

Исходные данные для расчета и проектирования

Расчетная длина плиты: l_P=l_n-60=3980-60=3920мм=3,92м

Расчетная ширина плиты:b_P=b_n=1,495м

Расчетные сопротивления материалов плиты:

· для древесины ребер (см. табл.3[1])

-расчетное сопротивление лиственницы 2 ^го сорта изгибу

R_U=13 *m_в*m_д=13*0,9*1=11,7МПа

-расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон

R_ск=1,6 *m_в=1,6*0,9=1,44МПа

-расчетный модуль упругости

Е=10 ⁴МПа

· для асбестоцементных листов:

-расчетное сопротивление изгибу при продольном расположении волокон

R_а,u=14МПа

-расчетное сопротивление изгибу при поперечном расположении волокон

R_а,u,90=11,5МПа

-расчетный модуль упругости Е_а=10¹⁰МПа.