Плита покрытия клеефанерная. Расчетные характеристики материалов. Расчет по несущей способности и устойчивости

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Плита покрытия клеефанерная.

Нужно запроектировать плиту с фанерными обшивками размером в плане 1.5*6м. для  здания механических мастерских. Фанерные листы обшивок стыкуются между собой на усовое соединение с длиной уса 10δ, где δ - толщина обшивки. Наружные слои фанеры располагаются вдоль пролёта панели.

Обшивки - фанера марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной - нижняя δн = 7мм, верхняя       δв = 9мм, плотностью ρ = 7 кН/м3. Рёбра - сосновые доски 2-го сорта, ρ = 5 кН/м3. Пароизоляция - слой битума. Каркас - 5 продольных ребер из досок 50*175мм (в заготовке). После острожки кромок hр = 175-5.5=169.5 ≈ 170мм.

Поперечные рёбра не ставятся (кроме двух обрамляющих в торцах). Ширина панели из условия жесткости и теплотехнического расчета принимается

h = (1/30 ÷  1/40 )l; h = 17.0 + 0.7 + 0.9 = 18.6см.

Нагрузки на 1м2 панели

Вид нагрузки

Нормат нагрузка кН/м2

Коэф-т надежн.

по нагр.

Расчет.

нагрузка кН/м2

Постоянная:

1. Рубероидный рулонный трёхслойный ковёр.

0,10

1,2

0,12

2.Собственный вес панели:

фанера (0.007+0.009)*7.0

0,112

1,1

0,123

- Каркас из продольных и поперечных ребер

5.0*(4*0.05*0.17/1.5+2*0.05*0.17)/6 

0,128

1,1

0,140

-Слой битум. пароизоляции  2мм

0.002*10.5

0,02

1,2

0,024

Итого:

0,36

0,407

Временная:

1.Снеговая

0,7

1,6

1,12

Всего:

1,06

1,527

Ширина площади опирания – 6 см (не менее 5.5см)

Фактический продольный размер lo = 6.0 - 0.02 = 5.98 м.

Расчетный пролет панели lр = 6.0*0.99 = 5.94 м.

Полные нагрузки на 1 погонный метр панели при её ширине  1.5м составят:

Нормативная нагрузка: gн = 1.533*1.5 = 2.299 кН/м

Расчетная нагрузка: g = 2.215*1.5 = 3.322 кН/м

Расчетные характеристики материалов.

Для фанеры δн = 7мм, δв = 9мм, Еф7 = Еф9 = 9000 МПа;

Rф.р = 14.0 МПа - растяжение; Rф.ск = 0.8 МПа - скалывание;

Rф.с = 12.0 МПа-сжатие; Rф.ск = 0.8 МПа-скалывание;

Rф.н = 6.5 МПа – изгиб поперёк волокон наружных слоёв;

Для древесины: Едр = 10000 МПа; Rн  = 13.0 МПа - изгиб;                                           

Rск = 1.6 МПа - скалывание.

Расчетная схема.

       М=

Q = R =

Ввиду совместности работы деревянных рёбер и фанерных обшивок, имеющих разные модули упругости, конструктивный расчет следует выполнять по методу приведённого сечения.

δн  = 0.007м; δв  = 0.009м;

hр=0.17м; bр=5*0.04=0.2м;

рис.1                                                 Врасч.=0.9*1.5=1.34м.

рис.2

Согласно этому методу геометрические характеристики приводят к тому материалу, в котором проверяется напряженное состояние. При расчете панели приводим к материалу обшивок (фанере), так как производим проверку их прочности как наиболее напряженных.

Схема расчета геометрических  характеристик сечения плиты по Методу приведённого сечения.

т = Едрф = 10000/9000;  Fн = Врасч* δн ; Fв = Врасч.* δв ;

h = δн +  hр + δв ; Fр = hр* bр*т; Fпр = Fн + Fр + Fв

Статический момент относительно нижней плоскости нижней обшивки:

Sпр.ф  = Fн* δн/2 + Fв*( h- δн/2) + Fр*( δн+ hр/2);

Yo = Sпр.ф/ Fпр;

Jпр.ф. = Fн*( Yo- δн/2)2+ Fр*[ (hр/2)2+( Yo- hр/2- δн)2 ]+ Fв*( h- Yo- δв/2)2;

Sпр.фп  = Fн*( h- Yo- hв/2); Sпр.фо = Sпр.фп+ bр/2т*( h- Yo- δв)2.

Таким образом, основные геометрические характеристики сечения составляют:

Jпр.ф .= 2.56*10-4м4 – момент инерции приведённый к фанере;

Yo = 0.0968м –расстояние от нижней кромки до нейтральной оси;

Sпр.фп  =  1,05*10-3 м3 – статический момент верхней обшивки, приведённой к фанере;

Sпр.фо  = 1,72*10-3 м3 – статический момент отсеченной выше нейтральной оси части сечения, приведённый к фанере;

h = 0,186м – полная высота панели.

Конструктивный расчёт.

1.Расчет по несущей способности и устойчивости.

1.1 Нормальные напряжения в растянутой обшивке


             рис.3

σ=

где тф – коэффициент, учитывающий ослабление фанеры в стыке на «ус».

1.2 Устойчивость сжатой обшивки.

σ =

  

рис.4

φо =

где а - расстояние между рёбрами в свету.

а =              

σ =

1.3 Местный изгиб верхней обшивки от сосредоточенного груза (монтажник с инструментами Р=1.2 кН).

М=

где тн=1.2- коэффициент, учитывающий кратковременное действие монтажной нагрузки.

с = а + bр/4 = 0.42+0.2/4 = 0.47м – расстояние между рёбрами в осях

Предполагается, что действие сосредоточенной нагрузки распределяется на ширину b=1.0м, а расчетная схема при этом представляет собой  балку с защемлёнными  концами.

1.4 Скалывание по клеевому шву в местах приклейки верхней обшивки к рёбрам.

τ = ;

τ =

1.5 Прочность рёбер на скалывание по нейтральной оси у опор.

τ =

τ =

2. Расчет по деформациям.

2.1 Прогиб панели в середине следует определять, принимая жесткость равной  0.7*Еф*Jпр.ф

 

Условия прочности и деформативности выполнены.

Балка клеедощатая двускатная.

Запроектировать клеедощатую двускатную балку покрытия прямоугольного сечения пролётом в осях 15м и расчетным пролётом Lр = 14.75м. Шаг балок В = 6м. Покрытие из утеплённых клеефанерных панелей размером 1.5*6м.

                                   Рис.5

Нагрузка от панелей: нормативная - 0.533 кН/м2

расчетная - 0.615 кН/м2

Кровля рулонная с уклоном i = 1:12 (рис.5) Район строительства по снеговой нагрузке ΙΙ. Класс ответственности здания ΙΙ, γп = 0.95 –коэффициент надежности по назначению, на который следует делить расчетные значения сопротивлений, предельные значения деформаций или умножать расчетные значения нагрузок.

Условия эксплуатации: внутри отапливаемых помещений при температуре до 35 оС с относительной влажностью от 60-70%. В этом случае тв=1.0

Таблица сбора нагрузок на 1м2 погонная поверхности.

п/п

Вид нагрузки

Норматив.

нагрузка кН/м2

Коэф-т надёжн. по нагр. γf

Расчетная нагрузка кН/м2

1

Постоянная, в том числе:

-плита покрытия

0,36

0,407

-собственный вес балки

0,17

1,1

0,187

Итого:

0,53

0,594

2

Временная

Снеговая Sвр.

0,7

1,6

1,12

Итого:

1,23

1,796

Здесь собственный вес балки найден по формуле предварительного определения собственного веса конструкции.

Gсв = Кг*(gнпан.+Sвр.) = 0,16*(0,36+0,7) = 0,17 кН/м2

где Кг=0.16

Полная погонная нагрузка на балку:

Нормативная - gн = (gпн +Sвр.н)*В*γп = 0,594*6*0.95 = 3,39 кН/м

Расчетная – g = (gп +Sвр.)*В*γп = 1,796*6*0.95 = 10,24 кН/м

Для изготовления балок приняты сухие сосновые доски влажностью 10-12% второго и третьего сортов. Размеры сечения досок в заготовке (до острожки) 40*175мм. Толщина  досок после фрезерования пластей (т.е. острожки)-33мм, ширина клееного пакета после фрезерования боковых поверхностей готовой конструкции b=175-20=155мм. Доски второго сорта используются в краевых зонах на 0.15 высоты поперечного сечения.

Принимаем высоту поперечного сечения в середине пролёта h=0,99 м (из 30 слоёв толщиной 33мм.), что соответствует примерно           (1/12 ÷ 1/15)L

Высота балки на опоре hо = h-i*(L/2)=0.99-(1/12)*(14.75/2) = 0,38 м.

Конструктивный расчет.

1.Расчет по первой группе предельных состояний (несущей способности и устойчивости).

1.1 Проверка прочности по нормальным напряжением в расчетном (т.н. «опасном») сечении на расстоянии X.

X=м.

Высота в сечении

Похожие материалы

Информация о работе