Проектирование столовой в зоне отдыха с размерами в плане 18*60 м, высотой помещения 4 м

трехшарнирная рама из прямолинейных клееных элементов (рис. 1.1). Трехшарнирная рама состоят из наклонных элементов – ригелей и вертикальных стоек. Благодаря совместной работе этих элементов значительно снижается изгибающий момент в ригеле.

Таблица 1.1 – Нагрузка на панель покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, qн т/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, q т/м2
Постоянная
Кровля из полимерного материала «Firestone» 3 слоя	0,0041	1,2	0,0049
Фанерная обшивка (0,008+0,006)·0,7	0,0098	1,1	0,01
Утеплитель: плиты минераловатные	0,02	1,2	0,024
Деревянный каркас	0,01	1,1	0,011
Итого:	0,044		0,05
Временная
Снеговая	0,05	1,4	0,07
Итого:	0,094		0,12

Нагрузка от веса рамы

            где q^н_кр – нормативная нагрузка от веса кровли, т/м², по таблице 1.1;

s_o – нормативная снеговая нагрузка по табл. 4 СНиП 2.01.07-85 /1/;

к_с.в. – коэффициент собственного веса рамы, к_с.в.=5-7;

l – ширина рамы, м;

.

Грузовая площадь

А_гр = 18·6 = 108 м².

F_р = g^н_св · А_гр = 0,012·108 = 1,29 т.

Расход древесины – 1225,5 кг.

Расход металла – 64,5 кг.

Для проектируемой столовой в качестве несущей конструкции применяю трехшарнирную раму из прямолинейных клееных элементов. Из-за большего числа сборных элементов у фермы скорость ее монтажа ниже, чем у рамы. Так же рама имеет меньшую трудоемкость при изготовлении, высота рамы также меньше чем у фермы, что сокращает объем отапливаемого помещения и более предпочтительно с архитектурной точки зрения. Расход древесины у фермы и у рамы приблизительно одинаковый, но расход металла в ферме в 2 раза больше чем в раме.

2 Расчет клеефанерной панели покрытия

2.1 Сбор нагрузок на панель покрытия

По таблице 4 СНиП 2.01.07-85 /1/ нормативная снеговая нагрузка для I снегового района s_o = 0,05 т/м².

В соответствие с п. 5.1 /1/ полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле

где s_o – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности, т/м²;

     µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие по приложению 3;

     γ_f – коэффициент надежности по нагрузке, γ_f = 1,4.

p = 0,05·1 ·1,4 = 0,07 т/м².

Нормативная погонная нагрузка

.

Расчетная погонная нагрузка

.

2.2 Назначение размеров клеефанерной панели

В первую очередь определяем необходимую толщину верхней обшивки, подвергшейся местному изгибу от монтажной нагрузки P=0,12 т.

Изгибающий момент

где а – расстояние между ребрами в свету, м.

Момент сопротивления нагруженного участка

где δ₁ – толщина верхней фанерной обшивки панели.

Условие прочности в поперечном направлении

,

где М – максимальный изгибающий момент, т·м;

                W – момент сопротивления, м³;

                R_и,ф,90 – расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек волокон по табл. 10 СНиП II – 25 – 80 /2/,  R_и,ф,90 = 650 т/м².

Условие прочности выполняется.

Конструктивно толщину нижней обшивки назначаем 6 мм.

Относительный прогиб определяется по формуле

,

где q^н – нормативная нагрузка на панель, т/м²;

     l_p – расчетный пролет, м;

     Е_ф – модуль упругости фанеры, т/м²;

     I_пр – приведенный к материалу фанеры момент инерции сечения панели, м⁴.

Приведенный момент инерции сечения панели

.

По приложению 1 /3/ принимаю ребра из досок 25 х 175 мм, с учетом острожки 21 х 160 мм.

          2.3 Расчет панели

            Выбранные в первом приближении размеры клеефанерной панели проверяются на прочность и устойчивость сжатой обшивки, нижнюю обшивку проверяют на растяжение при изгибе панели, при этом клеевые швы должны выдержать скалывающие напряжения.

            Определим приведенную площадь поперечного сечения

где 0,9 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений по ширине полок панели;

Е_д – модуль упругости древесины, Е_д = 10·10⁵ т/м²;

Е_ф – модуль упругости фанеры, Е_ф = 9·10⁵ т/м²;

b – ширина панели, b = 1,5 м;

δ₁ – толщина верхней фанерной обшивки, δ₁ = 0,008 м;

δ₂ – толщина нижней фанерной обшивки, δ₂ = 0,006 м;

b_p – суммарная толщина ребер, b_p = 0,084 м;

h_p – высота ребер, h_p = 0,16 м.

 м².

            Положение нейтральной оси определим по формуле

где S_{пр, х-х} – статический момент приведенного сечения относительно оси х – х,

 м

Вычислим момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси

Моменты сопротивления для сжатой и растянутой зоны определим по формулам

 м³,

 м³.

            Проверка верхней обшивки на устойчивость

,

где  - изгибающий момент  в панели, т·м;

     q – погонная расчетная нагрузка на панель, т/м²;

     l_p – расчетный пролет панели, м;

     φ_ф – коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 4.26 /2/;

     R^*_ф,с – расчетное сопротивление панели сжатию вдоль волокон по табл. 10 /2/;

     m_ф - коэффициент учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, для бакелизированной фанеры m_ф = 0,8.

При  .

 т·м.

.

Условие выполняется.

            Проверка нижней обшивки на растяжение

,

.

Условие выполняется.

            Проверка клеевых швов на скалывание в месте примыкания фанеры к ребру

,

где  - поперечная сила, т;

     S_ф – статический момент площади верхней обшивки относительно нейтральной оси, м³.

      м³.

 т.

.

Проверка выполнена.

            Проверка на скалывание по нейтральной оси

,

где S_пр – статический момент приведенного полусечения относительно нейтральной оси.

.

Проверка выполнена.

            Проверка панели по прогибу

,

.

Проверка выполняется.

            Окончательно принимаю ребра из досок с учетом острожки 21 х 160 мм, толщина верхней обшивки 8 мм, нижней обшивки 6 мм.

3 Проектирование поперечной рамы

          3.1 Определение первоначальных размеров рамы

            Назначаем высоту сечения полурамы:

в карнизном узле  мм;

в пяте стойки  мм;

в коньке  мм.

            Расчетный пролет рамы  м. Угол наклона верхней грани ригеля α = 14^о. Высота рамы в коньке H_p = 4,16 м.

            Угол наклона биссектрисы .

Угол наклона биссектрисы относительно горизонтальной поверхности