2. Конструирование и расчет элементов покрытия

   1. Конструирование и расчет настила

      1. Конструктивная схема настила

Настил служит основанием под кровлю, выполняется из досок или брусков. Рассчитывается на прочность и жёсткость. Доски настила работают на поперечный изгиб и рассчитываются на два сочетания нагрузок: собственный вес и снег; собственный вес и человек.

Состав теплой крыши (рис. 2.1.1):

1 – трехслойный рубероидный ковер

2 – утеплитель

3 – пароизоляция

4 – рабочий настил

1

2

3

4

Рис. 2.1.1. Теплая крыша

2. Расчетная схема настила

Для обеспечения достаточной жёсткости каждая доска настила должна работать, как двухпролетная неразрезная балка, то есть опираться минимум на три опоры (стропило). Мысленно вырежем в настиле балку, шириной 1 м (рис. 2.1.2).

Рис. 2.1.2. Расчетная схема настила

Произведем расчет шага настила l_н.

, где n = 4, 5, 6… - число шагов стропил

Тогда, . Назначим шаг с = 1,2 м.

3. Определение нагрузок на балку настила

Первое сочетание нагрузок

Собственный вес – q_n; q

Нагрузка от веса снега – P_n; P

Рис. 2.1.3. Первое сочетание нагрузок

Собственный вес

Рассчитывается для каждого элемента настила (таблица 2.1) исходя из нормативной нагрузки от собственного веса элемента на 1 м² и коэффициента надёжности по нагрузке _f.

Разложим нагрузку на нормальную и скатную составляющие. При этом угол 0, тогда (cos ) = 1.

Таблица 2.1. Сбор нагрузок от собственного веса

Элемент настила	gn, кг/м2	f	g, кг/м2
3-х слойный рубероидный ковер	10	1,3	13
Утеплитель (tн = 90 мм)	9	1,3	11,7
Пароизоляция	3	1,3	6,5
Рабочий настил (25 мм)	12,5	1,1	13,8
Суммарная нагрузка	0		0

где g_n – нормативная нагрузка от собственного веса (кг/м²);

γ_f – коэффициент надёжности по нагрузке;

g – расчётная нагрузка от веса элемента.

Произведем расчет нагрузки от утеплителя.

ρ_y = 100 кг/м³; t_у = 90 мм = 0,09 м

кг/м

кг/м

Ширину грузовой площадки принимаем B = 1 м. Нормативное q_n и расчетное q значение погонной нагрузки собственного веса соответственно на метр длины балки определяем по формулам:

кг/м

кг/м

Нагрузка от снега

На 1 м² кровли рассчитывается по формуле:

S_o – нормальная нагрузка от веса снега на 1 м²,

C_l – коэффициент, учитывающий сдувание снега ветром (C_l = 1),

C_t – коэффициент, учитывающий таяние снега (C_t = 1),

µ – коэффициент, учитывающий конфигурацию кровли (µ = 1),

S_g – вес снега на 1 м² на поверхности земли, зависящий от климатического района (S_g = 100 кг/м²).

кг/м²

Нормативная и расчётная нагрузки от веса снега с учётом уклона кровли:

кг/м² кг/м²

Нормативная и расчётная снеговые нагрузки на 1 м длины балки:

кг/м кг/м

Второе сочетание нагрузок

Собственный вес – q_n; q

Нагрузка от веса человека – P_чn; P_ч

Рис 2.1.4. Второе сочетание нагрузок

Собственный вес q_n = 34,5 кг/м q = 45 кг/м

Нагрузка от веса человека

Нагрузка от веса человека представляет сосредоточенную силу: P_чn – нормативная нагрузка, P_ч – расчетная нагрузка от веса человека.

кг кг

Так как расчёт ведётся при ширине 0,5 м, а мы приняли в качестве длины балки 1 м, то нагрузка удваивается, 2 Р_ч = 240 кг. Максимальный изгибающий момент наблюдается на расстоянии 0,43с = 0,52 м.