Главная
Статьи
Расчет зданий
Самодельные станки
Свойства бетона
Монтаж специальных сооружений
Строительная физика
Строительное проектирование
Штукатурные работы
Строительные конструкции
Строительные материалы из отходов
Дом и дача
От посетителей
|
Перейти на главную Журналы Пример 1. Покрытие с кровлей из волнистых асбестоцементных листов 1-й вариант. Покрытие построечного изготовления по прогонам. Спроектировать и рассчитать элементы утепленного покрытия производственного здания с температурно-влажностными условиями эксплуатации А1 в Киевской области. Кровля из волнистых асбестоцементных листов обыкновенного профиля (ГОСТ 378-76) с уклоном / = 0,4, а = 21 °48. Утеплитель - минераловатные плиты толщиной 70 мм, плотностью 100 кг/м (ГОСТ 10140-80). Шаг несущих конструкций В= 4,5 м. Класс ответственности здания II, уд= 0,95. Выбор конструктивной схемы. Принимаем покрытие с разрезными прогонами, поставленными на расстоянии 2,5 м. По прогонам вдоль ската укладываем стропила с шагом 1 м и обрешетку под кровлю. Снизу к стропилам крепим гвоздями подшивку, на которую укладываем утеплитель (рис. 20, а). Материал - сосна 2-го и 3-го сортов. 1. Обрешетка. Статический расчет. Нагрузка по первому сочетанию (табл. 21). Таблица 21. Нагрузки от крыши, кН/м Продолжение табл. 24
Для Киевской области [20] : So= 0,7 кН/м; ц = 1; t) = 4 м/с; k = 0,85 J при g"/5o= 0,2/0,7 == 0,29 < 0,8 = 1,6; 9« = 0,76 . 0,93 • 0,95 = 0,67 кН/м; ql = 0,76 • 0,37 • 0,95 = 0,27 кН/м; 9= 1,14 - 0,93 . 0,95 = 1,01 кН/м2; <?,= 1,14 • 0,37 • 0,95 = 0,4 кН/.м, где при а = 27°48 cos а = 0,93; sin а = 0,37 и у„ = 0,95. При шаге брусков обрешетки 6 = 0,5 м и пролете 1 м определяем изгибающий момент Мх= 0,5 • 1,01 • 1,0V8 = 0,063 кН • м; М.= 0,5 • 0,4 • 1, = 0,025 кН • м. " Конструктивный расчет. Принимаем бруски сечением 50 X 50 им. .= Wy 5 • 5V6 = 20,8 смЗ; 1у= 5 • 53/12 = 52 см*. По формуле (12) определяем / 0,063 100 0,025 100 20,8 20,8 = 0,42 кН/см2 = 4,2 МПа < i? = 13 МПа.
Брусчатые и бревенчатые балки на пластинчатых нагелях и вклеенных стержнях
Деревянные клееные балки, изготавливаемые на синтетических клеях, являются основным видом балок. Их рекомендуется применять в покрытиях и перекрытиях зданий, а также в зданиях с химически агрессивной средой и требованиями диэлектричности и «радиопрозрачности». При проектировании вид балок и размеры поперечного сечения выбирают с учетом прочности, наименьшего расхода материалов, трудоемкости изготовления, а также условий транспортирования, монтажа и эксплуатации. Предпочтение отдают клееными фанерным балкам. Классификация, схемы составных балок заводского изготовления, их генеральные размеры и характеристика приведены в табл. 24. 5.2. ДЕРЕВЯННЫЕ КЛЕЕНЫЕ БАЛКИ Многослойные клееные балки получают склеиванием досок по пласти (в отдельных случаях - по ширине) со стыкованием по длине с помощью зубчатого стыка. Клееные балки изготавливают в основном из древесины хвойных пород, а в районах, где она дефицитна,- из березы, осины, тополя и других мягких лиственных пород [24]. В сечениях балок, составленных из одной породы древесины (при гибкости % > 60), для наиболее напряженных зон высотой не менее 0,15 ft и не менее двух досок назначают более высокий, как правило, 2-й сорт, по которому принимают расчетные сопротивления древесины. Сред-нююзону комплектуют из древесины 3-го сорта (рис. 28, а). Толщину досок рекомендуется принимать не более 33 мм (после острожки).
Рис. 28. Клееные многослойные балки: а - схема и общий вид наклонной балки; б - сечение симметрично армированной балки; в - сечение несимметрично армированной балки; г - балка с защитными накладками; б - положение арматуры при расчете; е - сечение балки из разных пород древесины; 1 - сечеиие прямоугольное; 2 - то же, двутавровое; 3 - крепежная деталь; 4 - опорная подушка; 5 - арматура, вклеенная в балку; 6 - защитная доска; 7 - древесина высокой прочности; 8 - то же, малой При проектировании балок из разных пород древесины (рис. 28, ё) кроме соблюдения приведенных выше условий рекомендуется: поперечное сечение принимать прямоугольным; в нижнюю растянутую зону балки высотой не менее 0,15 h укладывать доски из пород древесины, обладающих прямослойной структурой волокон и высокой прочностью на растяжение (сосна, береза, лиственница) - 1-го или 2-го сорта; в верхнюю сжатую зону балки ft, высотой (0,15 - 0,4) h укладывать древесину хвойных и лиственных пород с высокой прочностью на сжатие (сосна, береза) - 2-го сорта; среднюю зону балки выполнять из древесины с невысокой прочностью (тополь, осина, пихта) - 3-го сорта. При изготовлении балок рекомендуется придавать им строительный подъем /стр = 1/200/. Гнутоклееные балки могут быть цельными либо с вклеенным с помощью зубчатого стыка криволинейным элементом, который изготавливают из досок толщиной 1/125 - 1/500 внутреннего радиуса кривизны [13]. Схема расчета балок из одной породы древесины. 1. По принятой схеме (табл. 24) определяют высоту балки в середине пролета. Для двускатных балок высота на опоре должна быть не менее hon - - / tg а/2 > 0,4/icp. Ширину принимают из условий монтажа (см. 1.1) и сортамента досок после острожки. 2. Определяют геометрические характеристики и проверяют прочность принятого поперечного сечения по нормальным напряжениям по формуле (11). В этой формуле для балок с параллельными кромками М = Almax- Для балок с линейно изменяющейся высотой и сим-метричной равномерно распределенной нагрузкой или прн действии трех или более сосредоточенных грузов М = М- изгибающий момент в сечении на расстоянии от опоры (табл. 24, п. 2); X = lhj{2hep). (63) 3. Прочность сечения балки по касательным напряжениям проверяют по формуле (13), прогиб -по формуле (14), а устойчивость плоской формы деформирования - по формулам (16) и (17). 4. В гнутоклееных балках с постоянной по длине высотой нормальные напряжения проверяют по формуле а = MkjWраеч < /?и. (64) а радиальные растягивающие напряжения в криволинейном участке по клеевому шву по формуле <р 90. (65) г - радиус где 1 + 0,5/i/r; 0,25h/r - 0,083 (ft -0,034); кривизны гнутого участка балки. Гнутоклееные балки при закреплении их на опорах передают распор на нижележащие конструкции. Поэтому рекомендуется одну из опор делать подвижной. Если обе опоры закреплены, например, в рамной схеме, распор определяют по формуле (табл. 24, п. 3) 5kfqs (66) где k = iKsEJiUhEs) (здесь /б и /к -моменты инерции балки и стойки; Еб и Ёк -модули упругости материала балки и стойки); / - стрела подъема; (/ - расчетная нагрузка на 1 м балки; s - длина полуската; h - высота стойки. Для расчета балок из разных пород древесины можно использовать методику, приведенную в [13]. Двускатные балки при отношении hll > 1/10, а также гнутоклееные балки с переменной высотой сечения по длине рассчитывают по методике, приведенной в [12]. 5.3. КЛЕЕНЫЕ БАЛКИ, АРМИРОВАННЫЕ СТАЛЬНЫМИ СТЕРЖНЯМИ Армированные дощатые клееные балки применяют в тех случаях, когда необходимо увеличить несущую способность или уменьшить деформативность балок при ограниченной строительной высоте, либо сократить расход древесины. Они эффективны при больших пролетах балок и значительных нагрузках. Армирование выполняют стержневой горячекатаной арматурой периодического профиля из стали классов А-П и A-III (ГОСТ 5781-82*) в пределах 1 - 3 % площади сечения балки, а также стержнями или полосами однонаправленных стеклопластиков (1-5 %). Балки армируют в растянутой и сжатой зонах (симметричное армирование) или только в растянутой (одиночное армирование) (рис. 28, б, в). Для укладки арматуры в балках фрезеруют пазы с размерами на 5 мм больше размеров арматуры, в которые заливают эпоксидный клей с наполнителем, а затем укладывают арматуру. Расстояния между пазами (рис. 28, в) принимают не менее 20 мм и не менее 2,4 ширины паза. При эксплуатации в агрессивных средах арматура защищается путем наклейки на кромки балок досок или фанеры (рис. 28, г). Возможно армирование на части длины. В этом случае несколько уменьшается жесткость балки. Армированные балки рассчитывают по приведенным к древесине модулям упругости. Для упрощения расчетных формул считают, что ось арматуры находится на крайних гранях балки (рис. 28, д). Схема конструктивного расчета армированных балок. 1. Определяют высоту (табл. 24) и ширину балки с учетом сортамента досок и монтажных условий (см. 1.1). 2. Определяют приведенные к древесине геометрические характеристики по формулам: для балок с двойным симметричным армированием /пр = №(1 + 3/гц)/12; W„, = 2I,,/h- (67) S„p = bhl + 2пц)/8; f„p bh{l+ nil); для балок с одиночным армированием (1 + 4пц) "Р 12(1-Ьпц) „ № (1 -f Зпц) 8 (1 + nil) F„p = bh{l +nii), (68) где n = Ea/E; p, = Fal{bh) - процент армирования. 3. Проверяют прочность принятого поперечного сечения по формулам (11) и (13), прогиб по формуле (14) и устойчивость плоской формы деформирования по формулам (16) и (17), в которых значения геометрических характеристик принимают приведенными к древесине. 4. Проверяют прочность клеевого шва, соединяющего арматуру с древесиной, Т = QSa. пр/(/пр S /1ш) < RcK, (69) где Sa. пр = nFah/i - при симметричном армировании и Sa. пр == = nFahp - при несимметричном армировании (здесь hp = h/2 (1 -f 4-rtfi)); 2 - поверхность сдвига арматуры, равная половине периметра клеевого шва, который соединяет арматуру с древесиной. 5.4. ФАНЕРНЫЕ КЛЕЕНЫЕ БАЛКИ В зависимости от профиля здания фанерные балки применяют с параллельными поясами (с плоской и волнистой стенками) и двускатные (с плоской стенкой) - с прямолинейными или криволинейным верхним поясом (табл. 24). Балки с плоской стенкой проектируют двутаврового или коробчатого поперечного сечения. Пояса изготавливают из вертикально расположенных досой. в балках с прямолинейной верхней кромкой и горизонтально - в балках G криволинейным поясом. При высоте поясов (принимают hn= (1/6...1/10) h) более 100 мм в середине высоты наружных досок делают прорези шириной не менее 5 мм или принимают узкие доски (рис. 29, б, в). Стенки балок выполняют из водостойкой фанеры марки ФСФ или бакелизированной фанеры марки ФБС (ГОСТ 11539-83) толщиной не менее 1/130 высоты стенки, но не менее 8 мм. Фанеру располагают волокнами рубашек либо перпендикулярно к поясам, либо параллельно. В первом случае она лучше работает на скалывание между шпонами и на срез, но вертикальные стыки ее могут устраиваться только с помощью фанерных накладок. Во втором случае фанера лучше работает на сжатие и растяжение при изгибе балки, а стыки легко выполняются склеиванием листов «на ус» (рис. 29, а). Выбор того или иного расположения волокон рубашек фанеры зависит от действующих нормальных и касательных напряжений. При больших сосредоточенных грузах фанеру располагают волокнами рубашек перпендикулярно к поясам. Поперечную устойчивость плоской фанерной стенки обеспечивают дощатыми ребрами, которые ставят по длине балки на рас-ктоянии 1/8-1/10 ее пролета. Опорные ребра принимают такой же Iширины, как пояса, а промежуточные-вдвое уже (рис. 29, а). 1 Ребра, как правило, устанавливают на равных расстояниях, а у опор, при необходимости, их ставят чаще, но не ближе, чем на расстоянии, равном высоте стенки. Возможно укрепление фанеры в опорной панели диагональным ребром (рис. 29, ж). Ребра должны совпадать со стыками фанерной стенки и располагаться в местах приложения сосредоточенных нагрузок (прогоны, ребра плит и т. п.). Для обеспечения устойчивости двутавровых Iбалок опорные ребра снаружи укрепляют с двух сторон дощатыми 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |