7.11. Проектирование кровельного щита заводского изготовления

под холодную кровлю из волнистых асбоцементных листов

Исходные данные. Уклон кровли– 1:2,5; расстояние между стропильными фермами– 3 м; район строительства– г.Орша (3-й район по снегу); материал– сосна 3-го сорта; кровля из листов 40/150.

Эскизный расчёт щита . Щит проектируем из прогонов, выполняющих одновременно роль обрешётки под кровлю, которые соединяются гвоздями с элементами решётки, тремя стойками и двумя диагональными раскосами из брусков для придания геометрической неизменяемости щиту при перевозке и монтаже (см. рис. 3.5).

Для асбестоцементных волнистых листов 40/150 при нахлёстке 20 см требуется расстановка обрешётки через 50 см. Принимаем ширину щита 450=200 см (см. рис. 3.5). Длину щита назначаем равной шагу стропильных ферм с учётом зазора, т.е. 300-1=299 см. Принятые внешние габариты щита соответствуют размерам кузова грузовых автомобилей, что обеспечивает удобство транспортировки щитов.

Т а б л и ц а 7.8 – Нагрузки на кровельную панель, кПа

Наименование нагрузки	Нормативная величина нагрузки	f	Расчетная величина нагрузки
1 Постоянная от собственного веса: а) асбоцементных листов марки 40/150 15кг/м2 б) обрешётки ориентировочно 50100 с шагом 0,5м 0,050,1 500:0,5=5 кг/м2 в) решётки щитов (ориентировочно 50% веса обрешётки)	0,15 0,05 0,025	1,2 1,1 1,1	0,18 0,055 0,03
И т о г о постоянная 2 Снеговая для г.Орша (3-й район) S0 = 1,0 кПа	0,23 1,0	1,6	0,27 1,6

Бруски крайних стоек-поперечин щита при его укладке прибиваются к верхнему поясу стропильных ферм гвоздями, чем обеспечивается передача скатной составляющей нагрузки и устойчивость сжатых поясов стропильных ферм из их плоскости.

Для предотвращения кручения прогонов-обрешётин под действием скатной составляющей нагрузки в месте каждого пересечения прогонов со стойками устраивают упоры из бобышек– коротких брусков, прибиваемых к стойкам двумя гвоздями 4100 мм.

Вычисляем поверхностные нагрузки на кровлю в табл.7.8.

Для уклона i=1:2,5, =arctg i=arctg 0,4=21,8^o;;; ctg=1/I=1:0,4=2,5; =1,58.Принимаем n=h/b=2.

Вычислим

_xl²/8)(cos +nsin ) =(0,882,9²:8)(0,928+20,371)=1,54 кНм, где l=299-29:2=290 см;

=(g+scos )a₀=(0,27+1,60,928)0,5=0,88 кН/м;

_xl²/8+0,25Pl)(cos +nsin ) =(0,270,52,9²:8+0,251,22,9) (0,928+20,371)=1,59 кНм.

Нетрудно видеть, что размеры обрешётки лимитирует 1-е загружение, для которого требуемый момент сопротивления и требуемые размеры

=154:(1,30,95)=124,7 см³;

=159:(1,31,2)=101,9 см³;

см; b_тр=h_тр/n=11,2:2=5,6 см.

Учитывая, что в плоскости кровли обрешётка работает на уменьшенный вдвое пролёт, так как она на средней стойке щита имеет дополнительную опору, принимаем сечение обрешётки из брусков 50100 (h) мм.

Проверка прочности обрешётки

Составляющие погонных расчётных нагрузок:

Изгибающие моменты при 1-м загружении:

_xl²/8=0,812,9²:8=0,852 кНм;

=0,3261,45²:8 =0,086 кНм, где l₁=l/2=2,9:2=1,45 м.

Моменты сопротивления обрешётины:

W_x= bh²/6=510²/6=83 см³; W_y= hb²/6=105²/6=42 см³.

Напряжения косого изгиба

12,4 МПа =

Прочность обрешётки при монтаже кровли проверим на действие только монтажной нагрузки Р=1,2 кН, приложенной в середине пролёта. В этом сечении момент от сосредоточенной скатной составляющей нагрузки равен нулю. Тогда

=Pcosl/4=1,20,9282,9:4=0,81 кНм.

Напряжение изгиба во 2-м загружении составит

9,8 МПа<=.

Прогиб обрешётины в середине пролёта вызывается лишь действием нормальной составляющей нагрузки, перпендикулярной скату, т.е.

0,54 кН/м.

Относительный прогиб

10⁷41710^-8)= =1/243<=1/200,

где I_x=bh³/12=510³:12=417 см⁴; [/l]=1/200, так как обрешётка одновременно является и прогоном (см. табл. 16 СНиП 2-25-80).

Расчёт прикрепления элементов щита

Обрешётины вместе с решёткой образуют в плоскости ската ферму, которая передаёт на стропильную конструкцию скатную составляющую нагрузки. Полная скатная составляющая нагрузки, приходящаяся на весь щит, Q_y=n_обl=0,32642,9=3,78 кН, где n_об=4– число обрешётин. Часть этой нагрузки, собранная примерно с одной четверти площади щита, ограниченной на рис.3.5 (а) пунктиром, передаётся непосредственно от прогонов на крайние стойки. Оставшаяся часть скатной составляющей передаётся через раскосы на упорные бобышки. Усилие, воспринимаемое одной бобышкой, Q₁=0,75Q_y/2=0,753,78:2=1,42 кН. Бобышку крепим к стойке гвоздями К 4,5100 мм. Несущая способность односрезного гвоздя d=4,5 мм=0,45 см на изгиб вычислим по формуле (9.9) СНБ 5.05.01-2000 (см.пример 7.2) при _{n max}=0,7746, тогда

R_n,d=f_n,dd²(1+_{n max})=2,50,45²(1+0,7746)=0,875кН.

Необходимое число гвоздей для крепления упорных бобышек n_гв=Q₁/R_n,d=1,42:0,875=1,63 шт. Принимаем 2 гвоздя К 4,5100.

На среднюю стойку от прогона передаётся нагрузка, равная средней опорной реакции двухпролётной неразрезной балки пролётом l₁=1,45 м:

Q=1,25l₁=1,250,3261,45=0,59 кН.

В каждое пересечение элемента решётки с прогоном-обрешётиной ставим по одному гвоздю К 4,5100 мм, для которого R_n,d=0,875>Q= =0,59 кН.

Приведенный расход древесины на кровельный щит

1,42+355:300)+510:50=1,59 см/м²=0,016 м³/м².