1 Конструирование и расчет ограждающей конструкции

1.1 Исходные данные

Производится проектирование деревянного каркаса одноэтажного производственного здания в г. Вилейка. Класс условий эксплуатации – 2.

Основной несущей конструкцией является гнутоклееная трехшарнирная рама с пролетом равным 36м. Длина здания составляет 66,3м, шаг несущих конструкций – 5,1м.

Ограждающие конструкции покрытия и стен выполняются из плит с двумя обшивками. Материал обшивки плит – асбестоцементные листы плоские ЛП-П по ГОСТ 18124-95; порода древесины ребер (согласно заданию) – кедр Красноярского края. Для соединения обшивок с каркасом используются шурупы диаметром 6мм (п. 4.6. [1]). Утеплитель (согласно заданию) – пенополиуретановая плита ПМ толщиной 70мм. Кровля – (согласно заданию) мастичная, применяем теплостойкостью не ниже 90°С (согласно таблице 3 [5]), в качестве армирующего материала применяем стеклосетки, отсюда (согласно таблице 4 [5]) кровля – двухслойная.

1.2 Компоновка рабочего сечения панели

рис. 1 – Асбестоцементная плита с двумя обшивками

Ширину панели делаем равной ширине листа асбестоцемента марки ЛП-П (таблица 2.14 [1]). Толщину верхней и нижней асбестоцементной обшивки принимаем равной 10 и 8мм соответственно. Длина плиты принимается на 20мм меньше, чем шаг несущих конструкций (по конструктивным требованиям) и составляет:

где:

– шаг несущих конструкций.

Длина листа недостаточна на всю длину плиты, т.е. предусматриваем стыкование листов по длине плиты, лишнюю часть листа обрезаем. Ориентировочная высота панели рассчитывается по формуле:

где:

– шаг несущих конструкций.

Принимаем высоту плиты 168мм. Тогда требуемая высота бруска:

В соответствии с сортаментом пиломатериалов (по ГОСТ 24454) принимаем брус сечением 100х150мм (таблица 2.1 [1]). Размеры сечения черепных брусков принимаем равным 40х75мм (по ГОСТ 24454).

Каркас панели состоит из четырех ребер. Шаг продольных ребер принимаем из расчета верхней асбестоцементной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы, который не должен превышать предельно допустимого расстояния между продольными ребрами равное 500мм. Для придания жесткости каркасу продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, по конструктивным требованиям расстояние между поперечными ребрами не должно превышать 1500мм. Первые и последние ребра (по конструктивным требованиям) устанавливаются во внутренней части плиты на 50мм от края. В месте стыковки плит проектируем поперечное ребро.

Асбестоцементную обшивку прикрепляют к каркасу оцинкованными шурупами, которые обладают податливостью, необходимой для соединения разнородных материалов.

1.3 Определение нагрузок на плиту покрытия

На плиту покрытия действуют следующие нагрузки:

– постоянные: кровля, собственный вес плиты;

– временная: снеговая:

Таблица 1 – Нагрузки, действующие на 1 м² площади покрытия

Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка кН/м2
Постоянная:
Кровля мастичная, в 2 слоя, (таблица 1.1 [1]);	0,056	1,3	0,073
Утеплитель – плиты пенополиуретановые ПМ (таблица 1.2 [1])	0,028	1,2	0,034
Пароизоляция – полиэтиленовая пленка (таблица 1.2 [1])	0,003	1,2	0,004
Каркас деревянный (таблица 6.2 [2])	0,318	1,1	0,350
Обшивка – асбестоцементный лист марки ЛП-П (таблица 2.15 [1])	0,324	1,1	0,356
Всего:		—
Временная:
Снеговая нагрузка (таблица 4 [3]) приложение 3 [3] при	1,2	1,6	1,92
Итого:	1,929	—	2,737

Нормативная нагрузка на 1м² от:

– кровли, определяется по таблице 1.1 [1] для мастичной кровли;

где:

– плотность мастичного ковра (таблица 1.1 [1]);

– толщина мастичного ковра (таблица 1.1 [1]).

– утеплителя:

где:

– плотность утеплителя (таблица 1.2 [1]);

– толщина утеплителя (согласно заданию).

– каркаса, объем каркаса и масса каркаса:

Для кедра Красноярского края и условий эксплуатации 2-го класса (таблица 6.2 [2]), отсюда масса каркаса:

где:

– площадь плиты.

– асбестоцементные листы марки ЛП-П:

где:

– плотность асбестоцементного листа марки ЛП-П (таблица 2.15 [1]);

– толщина нижнего и верхнего асбестоцементного листа марки ЛП-П соответственно.

Временная нагрузка на 1 м² от веса снегового покрова:

Временная нагрузка от снега устанавливается в соответствии с географическим районом строительства и профилем покрытия.

Полное нормативное значение снего­вой нагрузки на горизонтальную проекцию пок­рытия s следует определять по формуле (5) [3]:

где:

− нормативное значение веса снегово­го покрова на 1 м² горизонтальной по­верхности земли;

− коэффициент перехода от веса сне­гового покрова земли к снеговой на­грузке на покрытие.

Город Вилейка расположен во IIБ районе (согласно [3]), нормативное значение веса снегового по­крова на 1 м² горизонтальной поверхности земли для IIБ района принимается равным (таблица 4 [3]). Т.к. по проекту кровля мастичная то в соответствии с таблицей 1 [5] требуемый уклон кровли составляет 1°÷25°. Принимаем уклон кровли 22°, тогда в соответствии с приложением 3 [3] при .

Т.к. отношение нормативной нагрузки от покрытия к полному нормативному значению от снеговой нагрузки составляет:

, то коэффициент надежности по нагрузке, для снеговой нагрузки, составит .

Полная расчетная и нормативная нагрузка от суммы постоянной и временной нагрузки:

рис. 2 – Расчетная схема плиты

Подсчет усилий и :

рис. 3 – Расчетная схема ребра плиты

– изгибающий момент:

– поперечная сила: