Введение.

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

Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными.

Достоинство древесины как материала конструкций – требуемая прочность при малой массе, достаточная долговечность, относительная простота добывания материала, технологичность изготовления конструкций, малые значения коэффициентов температурного расширения и теплопроводности, стойкость к некоторым химически агрессивным средам.

К основным недостаткам можно отнести низкую огнестойкость, низкую биологическую стойкость, сильную зависимость физико-механических свойств от температурно-влажностных условий и длительности нагрузок, значительную неоднородность.

1. Исходные данные

Поперечная рама проектируемого здания представляет собой трехшарнирную раму, состоящую из стоек и ригеля. Соединение ригеля со стойками шарнирное, стоек с фундаментами–жесткое.

Рама рассчитывается на вертикальные и горизонтальные нагрузки, которые в зависимости от продолжительности действия подразделяются на постоянные и временные. К постоянным относятся собственный вес ограждающих и несущих конструкций, к временным – ветровая нагрузка, снеговая нагрузка и т.д. Рама является однажды статически неопределимой системой. Раздельно рассчитывается: ригель как ферма, стойка как защемленная балка.

Исходные данные для проектирования конструктивной схемы здания :

• пролет l – 17,6 м ;

• место возведения здания – г. Барнаул;

• снеговой район II ;

• ветровой район II ;

• класс ответственности –2 ;

• покрытие – трехслойная панель с обшивками;

• прогоны консольно-балочные брусчатые ;

• температурный режим – холодный ;

• шаг несущих конструкций – 5,0 м ;

• длина здания – 11 шагов.

2. Расчет настила

Запроектируем и рассчитаем сплошную трехслойную плиту, состоящую из двух металлических листов, между которыми расположен утеплитель. Плита длиной L=3,63м и шириной b=1м опирается на прогоны покрытия.

1 – металлические обшивки;

2 – пенополиуретан

Рисунок 2.1 – Трехслойная панель с металлическими профилированными обшивками

Таблица 1.1 - Нормативная и расчётная нагрузка на 1м² покрытия.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент нагрузки	Расчётная нагрузка
Металлические обшивки	0,32	1,05	0,6
Пенополиуретан 60x80мм	0,096	1,3	0,1248
ИТОГО:	Gk = 0,416		Gd =0,725

Для 2 снегового района S₀=0,7кН/м² (табл.4[2]). Следовательно:

Q_k= S₀·µ₁ =0,7·1=0,7кПа,

где µ₁=1 – коэффициент, учитывающий форму покрытия (прил.3,схема 1[2]).

При G_k / S₀=0,416/0,5=0,83>0,8 коэффициент надежности для снеговой нагрузки =1,4 согласно п.5.7[2].

Тогда Q_d= Q_k· =0,5·1,4=0,7кПа.

Статическая схема плиты – однопролетная шарнирная балка пролетом

ℓ=L-0,05=3,63-0,05=3,58м.

Расчетные максимальные усилия в плите – изгибающий момент и поперечная сила:

Принимаем для обшивок алюминиевые листы со следующими параметрами: толщина t=1мм; расчетное сопротивление алюминия f=125МПа; модуль упругости Е=71000МПа; коэффициент линейного расширения k_α=23·10⁶ .

Принимаем для среднего слоя пенополиуретан плотностью 60кг/м³; расчетным сопротивлением скалыванию f_v=0,025МПа и модулем сдвига E_v=7МПа.

Требуемую высоту сечения плиты определяем из условия сопротивления утеплителя скалыванию:

h = , принимаем высоту панели h=120мм.

Геометрические характеристики сечения плиты:

Момент инерции ,

Момент сопротивления ,

Статический момент .

Проверка растягивающих и сжимающих напряжений в обшивке при изгибе:

.

Проверка скалывающих напряжений в среднем слое:

.

Проверка прогиба плиты:

- коэффициент сдвиговой податливости.

Прогиб от нормативной нагрузки:

, условие выполняется.