29. Клеефанерные панели

Панели покрытий состоят из деревянного несущего каркаса и фанерных обшивок, соединенных с каркасом водостойким клеем в одно целое, и образующих коробчатое сечение. Для их изготовления применяют фанеру повышенной водостойкости марки ФСФ, а для конструкций не защищенных от увлажнения, - бакелизированную фанеру.

Целесообразность применения клеефанерных панелей определяется малой массой при высокой несущей способности, что обеспечивается совмещением в фанерной обшивке ограждающих и несущих функций как поясов панели, так и настила, который воспринимает местную нагрузку. Клеефанерные панели являются жесткой коробчатой конструкцией, которая состоит из дощатых ребер толщиной после острожки 33 или 43 мм и фанерных обшивок толщиной не менее 8 мм (см. рис.). При необходимости ребра можно делать клееными.

Вкачестве утеплителя применяют, как правило, несгораемые и биостойкие теплоизоляционные материалы, например пенопласт или стекломаты. При изготовлении панели на верхнюю обшивку наклеивают один слой рубероида, образующий кровельное покрытие, второй и третий слои рубероида приклеивают после установки панелей на место.

Клеефанерными панелями можно перекрывать пролеты 3 – 6 м, а если их ребра клееные – более 6 м. Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания. Высота панели обычно составляет 1/30 – 1/40 пролета. Волокна наружных шпонов панелей должны быть направлены вдоль оси панели, так как при этом создается возможность, во-первых, стыковать фанерные листы по длине “на ус” и, во-вторых, лучше использовать прочность фанеры.

Количество продольных ребер определяют в основном по условию расчета на изгиб поперек волокон наружных шпонов верхней фанерной обшивки при действии расчетной сосредоточенной нагрузки 1000 Н с коэффициентом перегрузки 1,2. При этом считается, что действие сосредоточенной нагрузки распределяется на ширину 100 см. учитывая сопротивление повороту в опорных сечениях верхней обшивки со стороны ребер, можно в качестве расчетной схемы при расчете на временную сосредоточенную нагрузку принять балку с обоими защемленными концами (см. рис.). Тогда максимальный момент будет M_max = Pc/8.

Изгибные напряжения в верхней обшивке поперек волокон наружных шпонов фанеры

_и = M_max/W_ф = 6Pc/8100_ф² = 9c/_ф²  m_иR_и.ф

Здесь m_и = 1,2. Если приравнять _и = 1,2R_и.ф, то 9(c/_ф²)  1,2R_и.ф, откуда расстояние между осями ребер с  0,13R_и.ф_ф².

Клеефанерные конструкции рассчитывают с учетом различных модулей упругости древесины и фанеры по приведенным геометрическим характеристикам, причем приводят к такому материалу конструкции, в котором находят напряжения. Приведенные характеристики определяют по формулам:

момент инерции, приведенный к фанере I_прив = I_ф + I_д(E_д/E_ф);

статический момент S_прив = S_ф + S_д(E_д/E_ф);

площадь поперечного сечения F_прив = F_ф + F_д(E_д/E_ф);

момент сопротивления W_прив = I_прив/y;

где y – расстояние до наиболее удаленных волокон (при симметричном поперечном сечении y = h/2, (где h – высота); I_ф, S_ф, F_ф, E_ф – соответственно моменты инерции, статический момент, площадь поперечного сечения и модуль упругости материала элемента, к которому делают приведение (в данном случае к фанере); I_д, S_д, F_д, E_д – то же, для материала приводимых элементов (древесины).

Неравномерность распределения нормальных напряжений в обшивках в ребристых клеефанерных конструкциях учитывают введением в геометрические характеристики приведенной ширины b_расч, меньшей действительной ширины b₀. Расчетную ширину сечения b_расч вычисляют по формуле b_расч = 0,9b₀, в случае, если l  6a; и по формуле b_расч = 0,15(l/a)b₀ при l < 6a.

Нормальные напряжения в обшивках определяют по следующим формулам:

• для верхней сжатой обшивки с учетом ее устойчивости

_с = M_max/W_пр _ф  R_ф.с, где  _ф – коэффициент продольного изгиба:

при c/_ф  50,  _ф = 1250/( c/_ф)²;

при c/_ф < 50,  _ф = 1-(c/_ф)²/5000.

• для нижней растянутой обшивки с учетом ослабления стыком “на ус”

_р = M/W_прk_ф  R_ф.р, где k_ф = 0,6 – коэффициент, учитывающий ослабление сечения стыком “на ус”; при отсутствии стыка k_ф = 1.

Касательные напряжения проверяют в местах приклеивания фанеры к ребрам:

по скалыванию между шпонками фанеры _ф = QS_ф/I_пр_р  R_{ф. ск},

где S_ф – статический момент обшивки относительно оси панели; _р – ширина ребра.

по скалыванию ребер  = QS_пр/I_пр_р  R_{ск. max},

где S_пр – приведенный статический момент половины сечения относительно нейтральной оси.

Относительный прогиб панели f/l = kP_нl²/0,7E_фI_пр  1/250.

Для равномерно распределенной нагрузки k = 5/384; P_н = q_нl.

Для того чтобы соседние панели покрытия имели одинаковый прогиб, особенно при неравномерном нагружении, они должны быть соединены. Соединять можно, например, глухими нагелями, которые ставят через 1,5 – 2 м, или гвоздями, прибиваемыми сквозь соединительную планку через 50 см (см. рис.). Панели прикрепляют к несущим конструкциям, например, так, как это показано на рис. Внутреннюю полость панелей следует проветривать, для чего устраивают осушающий продух.