Л. А. Мейгал
Деревянные конструкции
в скатных крышах и перекрытиях зданий
Методические указания
Петрозаводск
2007
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования Петрозаводский государственный университет
Л. А. Мейгал
Деревянные конструкции в скатных крышах и перекрытиях зданий
Методические указания
для самостоятельной работы
студентов по дисциплине
«Конструкции из дерева и пластмасс»
Петрозаводск
Издательство ПетрГУ
2007
Рассмотрены и рекомендованы к печати на заседании кафедры строительных конструкций ………….2007 года.
Печатаются по решению редакционно-издательского совета Петрозаводского государственного университета.
Составитель
ст. преподаватель Мейгал Л. А.
Рецензент
доцент, к. т. н. Селютина Л. Ф.
Введение
Деревянные наслонные стропила − конструкции массового применения. Их широко используют при устройстве крыш гражданских зданий вне зависимости от их этажности.
Наслонные стропила просты по устройству и выполнению, они долговечны, т. к. работают в условиях сквозного проветривания, что в значительной степени устраняет возможность их загнивания.
Деревянные стропила допускается применять (при наличии чердака) в зданиях всех степеней огнестойкости. Покрытия по стропилам состоят из следующих конструктивных элементов: настила или обрешетки, стропильных ног и подстропильной конструкции.
Все элементы стропильной системы построечного изготовления с использованием механизированного инструмента и шаблонов. Материалы − доски, брусья, из древесины хвойных пород. Основной материал − доски, брусья, что характерно для индивидуального строительства. Круглый лес имеет некоторые преимущества: дешевле, расчетные сопротивление больше, предел огнестойкости выше, но требует дополнительной работы (подтеска элементов, выполнение врубок).
Расчет и конструирование элементов стропильной системы
1.1 Настилы и обрешетка
Настилы и обрешетка − наиболее материалоемкий элемент покрытия, на их изготовление расходуется до 70 % объема древесины, поэтому проектирование рациональных конструкций настилов во многом определяет экономическую эффективность покрытий в целом.
Под мягкую кровлю (catepal, полимерно-битумная черепица и др.) устраивают настилы, состоящие из одного или двух слоев: верхнего защитного (доски под ∟ 45° или слой фанеры) и рабочего (расчетного) разреженного, укладываемого поперек стропил.
Жесткую кровлю укладывают на обрешетку с шагом в зависимости от кровельного материала.
Обрешетка − конструкция из брусков, досок, жердей. Она располагается поперек стропил. При больших площадях обрешетку сбивают в кровельные щиты.
СНиП II-25-80 "Деревянные конструкции" рекомендуется применять для настилов и обрешетки доски 3 сорта, а расчетное сопротивление принимать по второму сорту (R = 13 МПа) [3, табл. 3, прим. 5].
Основные положения расчета настилов и обрешетки
Нагрузки: при проектировании следует учитывать нагрузки, возникающие при возведении (например, монтажная нагрузка) и эксплуатации зданий. Расчетные значения нагрузки следует определять как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γf [2, табл.1]. В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные нагрузки.
Расчет настилов и обрешеток, работающих на поперечный изгиб, производится по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузки:
Нагрузка от собственной массы покрытия и снеговой нагрузки − на прочность и прогиб (рис. 3):
,
где
Нагрузка от собственной массы покрытия и сосредоточенной (монтажной) нагрузки (человек с инструментом) в одном пролете, равная Рн = 1 кН, а с учетом коэффициента надежности по нагрузке 1,2 − равна Р = 1,2 кН − только на прочность (рис. 4).
Максимальный изгибающий момент опрелеляется в сечении на расстоянии от левой опоры х = 0,432l
Мmax = 0,07 ql2 + 0,207 Pl.
где mн − коэффициент, учитывающий кратковременное действие нагрузки Р.
mн = 1,2 [3, табл.6]
При расчете настила необходимо учитывать следующие особенности:
При одинарном настиле сосредоточенный груз Р = 1,2 кН считается приложенным к одной доске полностью, при шаге досок > 15 см, а при шаге < 15 см − к одной доске прикладывается 0,5Р (рис. 1).
P/2cosα
P/2cosα
Pcosα
Pcosα
≥ 15
<
15
Рис. 1. Схемы сосредоточенных нагрузок на настил
При двойном перекрестком настиле рассчитывают на изгиб только рабочий (нижний) настил и только от нормальных составляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие воспринимаются защитным настилом, при этом расчетную ширину настила принимают 50 см с учетом всех входящих в нее досок (сосредоточенный груз распределяется на ширину 50 см).
Обрешетка и настилы могут быть выполнены из готовых щитов [4,6,7].
При углах наклона кровли < 10° косой изгиб не учитывают, а при α ≥ 10° − учитываются, при этом собственная масса кровли и обрешетки равномерно распределена по скату крыши, а снег − по ее горизонтальной поверхности, поэтому снеговая нагрузка умножается на cosα.