Введение

Конструкции из дерева относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых в строительстве является одним важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.

Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе клееных деревянных конструкций сооружаются здания с покрытиями как малых, так и больших пролетов. Из цельных лесоматериалов строятся небольшие жилые дома, общественные и производственные здания.

Древесина – относительно легкий и прочный материал, особенно в направлении вдоль ее волокон, где действуют наибольшие усилия от внешних нагрузок. Плотность сухой сосновой и еловой древесины равна всего 500 кг/м³. Это позволяет возводить деревянные конструкции пролетом до 100м и более. Древесина - микропористый материал с хорошими теплоизоляционными и санитарно-гигиеническими свойствами. Это важно для стен и покрытий жилых малоэтажных домов.

Древесина надежно склеивается синтетическими водостойкими клеями. Благодаря этому изготавливаются клеедеревянные элементы крупных сечений, больших длин и разных форм. Из таких элементов изготавливаются конструкции больших пролетов. Из древесины склеивается водостойкая строительная фанера, из которой изготавливаются легкие клеефанерные конструкции.

Деревянные конструкции имеют также существенные недостатки. При неправильном применении и эксплуатации, в результате длительного увлажнения они разрушаются гниением. Однако современные конструктивные и химические методы защиты от гниения обеспечивают их сохранность при многолетней эксплуатации. Деревянные конструкции являются сгораемыми. Однако современные деревянные конструкции имеют предел огнестойкости выше некоторых других. Они могут быть дополнительно защищены от возгорания специальными покрытиями.

Основным направлением развития конструкций из дерева в нашей стране является разработка, производство и применение новых клеедеревянных конструкций. Благодаря склеиванию должны использоваться пиломатериалы ограниченных размеров, сечений и длин, их сорта должны повышаться путем вырезки участков с пороками, с последующим стыкованием их зубчатыми шипами. Строгий лабораторный и технологический контроль должен обеспечивать высокое качество и надежность этих конструкций.

1 Исходные данные

Задана схема поперечного сечения (рисунок 1):

• пролет здания l=21,3м;

• высота до низа стропильной конструкции Н=5,2м;

• шаг несущих конструкций а_н=4м;

• длина здания равна 11 шагам;

• тепловой режим здания – теплый;

• место возведения здания – город Полоцк;

• конструкция кровли – неразрезные дощатые прогоны, двойной дощатый настил.

Рисунок 1 – Схема поперечного сечения рамы

Ригелем является пятиугольная ферма со сжатыми опорными раскосами, колонна – клеефанерная стойка.

2 Расчет и конструирование ограждающих конструкций покрытия

2.1 Расчет дощатого настила

Заданный уклон настила i=1:10, , , .

Высота фермы в середине пролета принимаем 1/6 длины пролета здания:

Высота фермы на опорах:

Находим длину верхнего пояса фермы:

Рисунок 2 – Конструкция кровли

Статическая схема дощатого настила – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом 1,5м.

Рисунок 3 – Статическая схема плиты

Шаг ферм – 4м. Следовательно, щиты имеют следующий размер 2 3м (кратно 0,25м). Щиты опираются на прогоны, постеленные с шагом 1,5м. Сплошной косой настил из досок сечением b h=10 1,6 см прибит под углом к рабочему настилу гвоздями. Нагрузки, действующие на настил, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Сбор нагрузок

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка. кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка. кН/м2
Рулонный ковер	0,06	1,1	0,066
Стяжка – 1см	0,18	1,1	0,198
Собственный вес настила	0,2	1,1	0,22
Минераловатные плиты – 10см	0,125	1,1	0,138
Пароизоляция	0,01	1,1	0,011
Итого	0,575		0,633
Снеговая нагрузка	1	1,6	1,6

Расчетная ширина полосы рабочего настила – двухпролетная шарнирно-опертая неразрезная балка с горизонтальными проекциями пролетов.

(1)

Подбор сечения рабочего настила при первом сочетании расчетных нагрузок от собственного веса и веса снега распределенного по всей длине щита.

q=g+s=0,633+1,6=2,233кН/м (2)

Принимаем древесину 2-го сорта. Расчетное сопротивление ее изгибу R_н=13 МПа.

Расчетный изгибающий момент в сечении над средней опорой:

(3)

где q – нагрузка, действующая на настил;

l – длина пролета.

Требуемый момент сопротивления:

(4)

где R_н – нормативное сопротивление древесины.

Принимаем доски сечением 10 2,5см.

Требуемая общая ширина досок на полосе шириной 1м:

Шаг расстановки досок:

Для упрощения сборки щитов настила принимаем расстояние между рабочими досками = 20см.

Проверка несущей способности настила при втором сочетании расчетных нагрузок от собственного веса q=g=0,633 кН/м и веса двух человек с грузами P=1,2 2=2,4 кН, приложенного на расстоянии от крайней опоры.

Максимальный изгибающий момент, возникающий в сечении под грузом:

(5)

Расчетное сопротивление изгибу с учетом кратковременного действия сосредоточенной силы:

Проверка прогиба при первом сочетании нагрузок от собственного веса и веса снега:

Момент инерции:

(6)

Относительный прогиб настила:

(7)

Следовательно, условие выполняется.