7.8. Проектирование клеефанерной панели под холодную рулонную кровлю

Исходные данные. Номинальные размеры панели в плане–1,54,5 м; верхняя обшивка из водостойкой фанеры марки ФСФ из берёзы толщиной 12 мм; продольные рёбра из сосны 2-го сорта; район строительства– г.Уфа (4-й район по снегу); уклон кровли– 1:10.

Эскизный расчёт панели

Определим предельное расстояние в свету между рёбрами:

см.

Требуемое число продольных рёбер n_p=b_пан/а+1=1,5:1,248+1=2,2 шт. Принимаем 3 продольных ребра шириной 44 мм. Определим ориентировочную высоту рёбер h_p из условия устойчивости сжатой верхней обшивки при а/=67,9:1,2=56,6>50, где а=(149-34,4):2= =67,9 см; k_pf=1250:56,6²=0,39; =0,9149=134,1 см. Требуемая высота рёбер по формуле (3.10) при =0,9

h_p=M/(k_pff_p,0,d_в)=0,91065:(0,391,2134,11,2)=12,7 см, где М=l²/8=4,324,44²:8=10,65 кНм; =(0,41,2+1,51,6)1,5=4,32 кН/м; l=4,5-0,06=4,44 см. Принимаем 3 ребра из досок: в заготовке– 44150 мм, в чистоте– 40145 мм после острожки.

Поверочные расчеты ребристой панели

Нагрузки определяем в табл. 7.5.

Т а б л и ц а 7.5 – Нагрузки на кровельную панель, кПа

Наименование нагрузки	Нормативная величина нагрузки	f	Расчетная величина нагрузки
1 Постоянная от собственного веса: а) трехслойного рулонного ковра б) верхней обшивки из фанеры, в=12мм, =700кг/м3 в) продольных ребер 40145(30,040,145500:1,5=6кг/м2) д) приборов освещения (5 кг/м2)	0,12 0,084 0,06 0,05	1,3 1,1 1,1 1,2	0,16 0,093 0,066 0,06
И т о г о постоянная: 2 Снеговая для г.Уфа (4-й район) S0=1,5кПа	0,32 1,5	1,6	0,37 2,4

Погонные нагрузки на панель (нормальные составляющие):

нормативная–;

расчётная–,

где =arctg0,1=5,71^o ;cos=cos5,71^o=0,995.

Изгибающий момент и поперечная сила

кНм;

кН.

Геометрические характеристики приведенного сечения

Коэффициент приведения для древесины n_ф=Е_д/Е_р=10000:9000=1,11.

Коэффициент приведения для фанеры n_д=Е_р/Е_д=9000:10000=0,9.

Приведенная площадь сечения при =0,9b=0,9149=134,1 см, так как l>6a, 4,44 м>60,679=4,07 м.

.

Приведенный статический момент сечения относительно верхней грани

160,90,51,2+1,113414,5(0,5

14,5+1,2)=1728,5см³.

Координаты нейтральной оси приведенного сечения:

=1728,5:354=4,9 см; h=h_p+_в=14,5+1,2=15,7 см; h-=15,7-4,9=10,8 см.

Приведенный к фанере момент инерции

=160,9(4,9-0,6)²+1,113414,5(10,8-7,25)²+1,113414,5³/ /12=8793 см⁴.

Приведенный к древесине момент инерции

/12= =0,9160,9(4,9-0,6)²+3414,5(10,8-7,25)²+3414,5³/ /12=7920 см⁴.

Проверим соотношение:

I_d=I_dp/n_ф=I_dpn_ф=8793:1,11=87930,9=7922 см⁴.

Момент сопротивления для верхней грани (для фанеры)

=8793:4,9=1794 см³.

Момент сопротивления для нижней грани (для древесины)

=7920:10,8=733 см³.

Проверка прочности верхней обшивки на местный изгиб:

M_M=Pa/8=1,267,9:8=10,2 кНсм; W_ф=1001,2²=24 см³;

=M_M/W_ф=10,2:24=0,425 кН/см²=4,25 МПа<f_pf,90=6,51,2=7,8 Мпа.

Проверка устойчивости сжатой верхней обшивки при общем изгибе при k_pf=0,39:

=M₀/(k_pf)=1011:(0,391794)=1,44 кН/см²=14,4 МПа>f_p,0,d=120,95= =11,4 Мпа.

Условие устойчивости сжатой верхней обшивки не выполняется.

Принимаем 4 ребра 40145 (h) мм, в этом случае пролёт обшивки в свету уменьшится до а₁=(149-44):3=44 см. И тогда =а₁/_в=44:1,2=37<50, и коэффициент k_pf возрастёт:

k_pf=1-(а₁/_в)²/5000=1-(37²/5000)=0,727.

Пересчитаем геометрические характеристики приведенного сечения при 4-х рёбрах:

;

160,90,6+1,114414,5(7,25+1,2)=2273 см³;

=2273:418,4=5,4 см; h-=15,7- 5,4=10,3 см;

160,9(5,4-0,6)²+1,114414,5(10,3-7,25)²+1,114414,5³/12= =9468 см⁴;

=0,99468=8546 см⁴;

=9486:5,4 =1757 см³;

=8546:10,3=829,7 см³.

При 4-х продольных рёбрах условие устойчивости сжатой обшивки имеет вид

_с=M/()=1011:(0,7271757)=0,079 кН/см²=7,9 МПа<f_p,0,d= =120,95=11,4 МПа.

Условие устойчивости обеспечено.

Проверка прочности древесины рёбер по нормальным напряжениям при изгибе

_р=M/W_d=1011:829,7=1,22 кН/см²=12,2 МПа<f_m,d=12,35 МПа.

Проверка прочности древесины рёбер на скалывание при изгибе

=9,1848,7:(854644)=0,056 кН/см²=0,56 МПа, что меньше f_v,0,d=1,60,95==1,52 МПа, где =0,54410,3²=848,7 см³.

Проверка прочности клеевого шва:

=9,1772,3:(9486 44)=0,046 кН/см²=

=0,46 МПа<f_рv,0,d=0,80,95=0,76 МПа, где = =160,9(5,4-0,6)= =772,3 см³.

Проверка жёсткости ребристой панели:

10^-8)=1/250==1/250.

Все проверки выполняются, следовательно, окончательно принимается панель из обшивки _в=12мм и 4 продольных ребер 40145 (h) мм.При этом приведенные расходы материалов составят

v_ф=_в=1,2 см/м²=0,012 м³/м².

Окончательно сечение панели принято по рис. 7.4.

Рис. 7.4. Конструкция ребристой кровельной панели под холодную рулонную кровлю.