Ограждающие конструкции с применением древесины Общие сведения
Применение в виде: Настилов Обрешетки Кровельных щитов Плит покрытия Плит подвесных потолков Стеновых панелей
Использование в: Сельских производственных зданиях Промышленных зданиях с химической агрессивной средой Общественных зданиях Спортивных зданиях Малоэтажных жилых домах
Особенности • На ограждающие конструкции расходуется значительная часть древесины, используемой в строительстве поэтому: • От их правильного и рационального конструирования во многом зависит эффективность всего здания или сооружения в целом.
Ограждающие конструкции с применением древесины Настилы
Виды настилов Поперечные Продольные Однослойные Двойные Сплошные Разряженные
Настилы • Настилы участвуют в обеспечении пространственной жесткости и устойчивости покрытий зданий и сооружений. • Вместе с тем, они относятся к менее ответственным конструкциям, для изготовления которых допускается использовать древесину 3 сорта.
Настилы • Сплошные дощатые настилы применяют при рулонной кровле в неутепленных покрытиях. • В утепленных покрытиях поверх этих настилов укладывают твердый плитный утеплитель, непосредственно по которому или по выравнивающему слою наклеивают рулонный ковер. • Сплошные дощатые настилы бывают однослойные и двухслойные.
Настилы • Разреженные дощатые настилы (обрешетки) применяют при чешуйчатой кровле из асбестоцементных или стеклопластиковых листов в неутепленных покрытиях. • Чешуйчатая кровля является проницаемой благодаря неплотностям стыков, поэтому разряженный настил обеспечивает проветривание полостей под ней и высыхание древесины в процессе эксплуатации. • Разряженный настил может служить так же основанием черепичной кровли из стальных листов.
Варианты настилов деревянных покрытий • а- под холодную рулонную кровлю; • б- под рулонную утепленную кровлю; • в- под холодную асбестоцементную кровлю: 1 - рулонная кровля; 2 - утеплитель; 3 - настил; 4 - асбестоцементная кровля; • 5 - обрешетка. • •
Настилы • Дощатые настилы изготавливают из досок на гвоздях и укладывают на прогоны или основные несущие конструкции покрытий при расстоянии между ними (L) не более 3 м. • Рабочие доски настилов должны иметь длину, достаточную для опирания их не менее чем на три опоры для увеличения их изгибной жесткости по сравнению с однопролетным опиранием. • Рабочие доски - несут на себе все нагрузки, действующие на покрытие.
Настилы • Если доски рабочего настила располагаются перпендикулярно коньку кровли, то такой настил – продольный. • Если доски рабочего настила располагаются параллельно коньку кровли, то такой настил – поперечный.
Разряженный настил (обрешетка) • • • 1 - доски; 2 - гвозди; 3 - прогоны. Шаг разряженного настила b определяется типом кровли и расчетом. Зазоры между кромками досок для их лучшего проветривания должны быть не менее 2 мм. Для ускорения сборки и увеличения жесткости этот настил целесообразно собирать из заранее изготовленных щитов, соединенных снизу поперечинами и раскосами.
Настилы из сплошных однослойных щитов • • 1 - доски настила; 2 - раскосы; 3 - поперечины; 4 - прогоны.
Настилы сплошные двойные перекрестные • Двойной перекрестный сплошной настил состоит из двух слоев – верхнего защитного и нижнего рабочего. • Защитный настил представляет собой сплошной ряд досок минимальной толщиной 16 мм, до 32 мм, шириной не менее 100 мм. Он укладывается на рабочий настил под углом 45 о – 60 о и крепится к нему гвоздями. • Рабочий настил представляет собой разряженный или сплошной ряд более толстых досок и несет на себе все нагрузки, действующие на покрытие.
Настилы сплошные двойные перекрестные • Двойной перекрестный настил имеет значительную жесткость в своей плоскости и служит надежной связью между прогонами и основными несущими конструкциями покрытия. • Этот настил целесообразно собирать тоже из заранее изготовленных крупных щитов.
Щиты двойного перекрестного настила • 1 - косой защитный настил; • 2 - рабочий настил; • 3 - гвозди; • 4 - прогон.
Щиты двойного настила • Для устройства покрытия по несущим конструкциям криволинейного очертания применяют двойные дощатые настилы с расположение защитного и рабочего настила в параллельных плоскостях. • Щиты изготавливают из «продороженных» досок – одновременно с острожкой досок по пласти выбираются две полукруглые выемки, которые служат для лучшего стока воды по доскам защитного слоя, а в досках рабочего настила – для вентиляции.
Щиты двойного настила • а- конструкция щита; б- продольный стык щитов: 1 - распределительные бруски; 2 -доски рабочего слоя; 3 - доски защитного слоя; 4 - брусок для создания продольного стыка щитов; 5 - диагональный подкос; 6 - рубероид; 7 - нащельник
Ограждающие конструкции с применением древесины Расчет дощатых настилов
Расчет дощатых настилов • Расчет дощатых настилов производят по прочности и прогибам при изгибе на действие расчетных и нормативных нагрузок: • - постоянных от собственной массы покрытия g, к. Н/м 2 • - временные от массы снега S, к. Н/м 2 • - от веса человека с грузом Р, к. Н • Нагрузки определяются с учетом формы покрытия и коэффициентов перегрузки. • Сосредоточенная нагрузка от массы человека с грузом имеет величины: • Рн=1 к. Н (100 кг. ), а с учетом коэффициента перегрузки: • Р=1, 2 к. Н (120 кг).
Расчет дощатых настилов • Настилы условно рассматриваются как двухпролетные неразрезные балки. • Расчет ведется для полосы настила, шириной 1 метр с учетом числа досок рабочего слоя на этой ширине (доски защитного слоя учитываются только при сборе нагрузок).
Расчет дощатых настилов • При углах уклона кровли более 10 считается, что: • - Постоянная нагрузка от покрытия, g (включая собственную массу настила) - равномерно распределяется по поверхности кровли; • - Снеговая нагрузка, S – зависит от формы покрытия и распределяется на горизонтальную проекцию кровли; • - Ветровая нагрузка, при углах наклона кровли до 30 , разгружает настилы и в расчетах не учитывается;
Расчет дощатых настилов • При углах уклона кровли более 10 считается, что: • - Временная от сосредоточенного груза, Р распределяется: • - при разряженном настиле с шагом досок а > 15 см – на одну доску (брусок) (а); • - при разряженном настиле с шагом досок а <15 см и при сплошном настиле – на две доски (б); • - при двойном настиле (рабочем и защитном) – на ширину 0, 5 м настила (в).
Расчет продольных настилов • а- схема приложения нагрузки; • б- расчетная схема; • 1 - верхний пояс несущей конструкции; • 2 - прогон; • 3 - защитный косой настил
Расчет поперечных настилов • а- схема приложения нагрузки; • б- расчетная схема; • 1 - верхний пояс несущей конструкции; • 2 - рабочий настил; • 3 - защитный косой настил
Расчет дощатых настилов • Настилы рассчитываются на два сочетания нагрузок: • I сочетание: постоянная + временная снеговая (g/p=g/пост+s/) • II сочетание: постоянная + временная от сосредоточенного груза (g/p=g/пост+Р/) • , • где Р/ - расчетная нагрузка от сосредоточенного груза; • lp – расчетный пролет настила.
Расчет дощатых настилов • На первое сочетание нагрузок расчет ведется на прочность и жесткость. • На прочность: , • где МIp - расчетный изгибающий момент от I сочетания нагрузок; • Wнт - момент сопротивления нетто, • b - ширина досок рабочего настила; • δ - толщина досок рабочего наcтила; • n - число досок на расчетной ширине 1 м, • с - расстояние между досками в свету.
Расчет дощатых настилов • На первое сочетание нагрузок расчет ведется на прочность и жесткость. • На жесткость: • При втором сочетании нагрузок проверяется только прочность: • где МIIp - расчетный изгибающий момент от II сочетания нагрузок; • тн - коэффициент, учитывающий кратковременность действия нагрузок (тн = 1, 2).
Ограждающие конструкции с применением древесины Проектирование деревянных прогонов
Классификация прогонов • Прогоны служат для восприятия нагрузок от дощатых настилов покрытия или обрешётки, или непосредственно от листовой кровли. • В зависимости от перекрываемого пролёта, действующих нагрузок и лесоматериала различают прогоны: • - разрезные, выполненные из досок, брусьев, брёвен; • - консольно-балочные, выполненные из брусьев, брёвен, досок; • - спаренные дощатые неразрезные, выполнен-ные из двух рядов досок, поставленных на ребро.
Ограждающие конструкции с применением древесины Разрезные прогоны конструирование и расчет
Разрезные прогоны • Разрезной прогон представляет собой однопролётную балку покрытия, опираемую на несущие конструкции покрытия. • Разрезные прогоны перекрывают пролёты до 6 м. Более экономичны разрезные прогоны при пролётах до 4 м. • Сечение прогонов назначают в зависимости от нагрузки, перекрываемого пролёта в соответствии с существующим сортаментом на пиломатериал (ГОСТ 24454 -80) и лесоматериал (ГОСТ 9463 -88, ГОСТ 8486 -86).
Разрезные прогоны • Предварительно высоту сечения прогона назначают равной h=(1/30… 1/40) L от пролёта L. • Наиболее выгодным сечением из условия прочности является отношение ширины сечения к высоте b / h = 5 / 7, а из условия жесткости b / h = 7 / 12. • Для ускорения монтажа применяют разрезные прогоны, объединённые скатными связями в монтажный блок.
Щитовые прогоны • 1 - прогон; • 2 - стойка щита; • 3 - раскос; • 4 - стойка щита; • 5 - опорная бобышка.
Разрезные прогоны • Шаг прогонов назначается от 0, 5 до 1, 5 м и зависит от действующих нагрузок на прогон, его пролёта, конструкций кровельного покрытия и ригеля. • Например, - применении асбестоцементных волнистых листов обычного профиля шаг прогонов принимается равным 0, 5 м; • - применении асбестоцементных листов усиленного профиля шаг прогонов принимается равным 1, 5 м. • При длине панели верхнего пояса ( 2… 3) м прогоны целесообразно размещать по узлам и симметрично между узлами.
Разрезные прогоны • При длине панели верхнего пояса до 6, 5 м прогоны можно располагать без привязки к узлам ригеля , так как в этом случае при расчёте панели верхнего пояса сосредоточенная нагрузка от прогона может быть заменена эквивалентной равномерно-распределённой нагрузкой интенсивностью • • • : кгс/м где Р – сосредоточенная нагрузка, действующая на ригель через прогон; a – шаг прогонов, м.
Разрезные прогоны • Прогоны могут располагаться только по узлам сквозных конструкций, когда: • - их длина панели не превышает 1, 5 м или когда • - по прогонам укладываются стропила.
Разрезные прогоны - расчет • По расчётной схеме разрезные прогоны представляют собой однопролётную балку. • Нагрузками на прогон являются постоянные нагрузки ( настил, кровля, прогон) и снег. •
Разрезные прогоны - расчет • Интенсивность равномерно-распределённой нагрузки на прогон определяют путём умножения нагрузки (нормативной и расчётной), приходящейся на 1 м 2 поверхности покрытия, на шаг прогонов: • ; • , • где - соответственно нормативная и расчётные нагрузки, приходящиеся на квадратный метр поверхности покрытия, к. Н/м 2; • - соответственно нормативная и расчётные нагрузки, приходящиеся на метр длины прогона, к. Н/м; • а - шаг прогонов, м.
Разрезные прогоны - расчет • На прочность прогоны рассчитывают по формуле • , • где - максимальный изгибающий момент, кгс. м; • - момент сопротивления сечения прогона, м 3; • b – ширина сечения прогона, м; • h – высота сечения прогона, м; • Rи – расчётное сопротивление древесины, Мпа.
Разрезные прогоны - расчет • Прогибы прогонов определяют по формуле: • , • где - максимальный прогиб прогона, определяемый без учёта влияния сдвигающих усилий, м; • E = 10000 Мпа (100000 кгс/см 2) - расчётный модуль упругости древесины ; • • - момент инерции сечения прогона, см 4. Допустимый прогиб для прогонов принимается:
Ограждающие конструкции с применением древесины Консольно-балочные прогоны - конструирование и расчет
Консольно-балочные прогоны • Консольно-балочные прогоны представляют собой неразрезную многопролётную балку. • Их применение целесообразно в случаях действия равномерно-распределённой нагрузки по всей длине прогона. • Стыки консольно-балочных прогонов располагают по два через пролёт, образуя схему со встречным расположением шарниров.
Консольно-балочные прогоны • Стык консольно-балочного прогона решается косым прирубом. • Во избежание смещений под действием случайных усилий в середине косого прируба, в прогонах из брусьев и брёвен ставят конструктивный болт. • Если стык прогона расположен на расстоянии от опор Х=0, 15 ( - пролёт прогона), болты не должны быть плотно затянуты, чтобы обеспечить перелом упругой линии, образующейся в шарнире, между консолью и подвесной частью прогона. • При расположении стыка на расстоянии от опор Х=0, 21 болты плотно затягивают, т. к. упругая линия в шарнире проходит плавно и не имеет перелома.
Консольно-балочные прогоны расчет • Консольно-балочные прогоны рассчитываются как неразрезные балки. • При Х=0, 15 консольно-балочные прогоны рассчитывают по моментам в пролётах: •
Консольно-балочные прогоны расчет • При Х=0, 21 консольно-балочные прогоны рассчитывают по равнопрогибной схеме. • По этой схеме максимальные изгибающие моменты возникают на промежуточных опорах: •
Консольно-балочные прогоны расчет • При одинаковых пролётах по всей длине прогона изгибающий момент и опорная реакция первой промежуточной опоры будут больше остальных, что потребует усиления крайнего пролёта прогона и опорной конструкции (ригеля). • Для выравнивания изгибающих моментов и опорных реакций в крайних пролётах надо уменьшить величину этих пролётов на 15% и принимать • • где - крайний пролёт и • - пролёт в средней части прогона, что не требует дополнительного усиления крайнего пролёта прогона и первой промежуточной опорной конструкции.
Ограждающие конструкции с применением древесины Клеефанерные панели покрытия конструирование и расчет
Клеефанерные панели покрытия • Относятся к облегченным конструкциям индустриального изготовления. • Состоят из деревянного несущего каркаса и фанерных обшивок, соединенных каркасом водостойким клеем в одно целое, и образующих коробчатое сечение. • Для обшивок применяют фанеру повышенной водостойкости марки ФСФ, а для конструкций, не защищенных от увлажнения, - бакелизированную фанеру ФБС. • Целесообразность применения клеефанерных панелей определяется малой массой при высокой несущей способности, что обеспечивается совмещение в фанерной обшивке ограждающих и несущих функций, как поясов панели, так и настила, который воспринимает местную нагрузку.
Клеефанерные панели покрытия - древесина ребер В качестве утеплителя применяют, как пра-вило, несгораемые и биостойкие теплоизоля-ционные материалы, например пенопласт или стекломаты. • При изготовлении панели на верхнюю обшивку наклеивают один слой рубероида, образующий кровельное покрытие, другие слои кровли приклеивают после монтажа панели. • Клеефанерные панели покрытия находят применение в отапливаемых и не отапливае-мых зданиях в условиях эксплуатации А 1, А 2 , А 3, Б 1 , Б 2 , Б 3. •
Материал конструкций панели • Продольные и поперечные ребра панелей изготовляют из древесины преимущественно хвойных пород не ниже 2 – го сорта. • Пиломатериал должен удовлетворять требованиям ГОСТ 24454 – 86, ГОСТ 8486 – 86*. • В зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации влажность древесины составляет 9…. 15%
Материал конструкций панели - фанера • Наружная и внутренняя обшивка панелей выполняются из строительной и бакелизированной фанеры. • К строительной фанере относится клееная фанера (ГОСТ 3916 – 86) марок ФСФ, ФК сортов не ниже В/ВВ. К бакелизированной фанере относится фанера марок ФБС и ФБСВ. • Внешние слои фанеры называются рубашками, внутренние – серединками. Марку фанеры определяют применяемые смолы (фенолоформальдегидными, карбамидными), сорта фанеры определяют качеством древесины.
Материал конструкций панели - фанера • Фанера марок ФСФ, ФБС и ФБСВ обладает повышенной водостойкостью. • Фанера марки ФК является средневодостойкой и рекомендуется для изготовления конструкций, устанавливаемых внутри помещений. Клееная фанера имеет толщину (1, 5. . . 12)мм; формат листа 725 х1220, 725 х1625 мм. , 1625 х1220 мм. , 1525 х1525 мм. , 1825 х1220 мм. • Плотность строительной фанеры следует принимать равной плотности древесины шпонов, а бакелизированной – 1000 кг/м 3.
Материал конструкций панели – клеи • Синтетические клеи для изготовления элементов клееных деревянных конструкций делятся на группы, учитывающие назначение клеев, их свойства. • Для склеивания древесины и древесины с фанерой, древесноволокнистыми и древесностружечными плитами должны применяться клеи I – IV групп в зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации. Для склеивания фанеры с деревянными ребрами применяют водостойкие и средневодостойкие клеи.
Материал конструкций панели – клеи • Наиболее распространенными водостойкими клеями являются: алкилрезорциновые ФР– 100; фенолоформальдегидные КБ– 3, ДФК– 1 АМ, Бф. Ж 3016, СФХ; феноло-резорциновые ФРФ-50; резорциновые ФР-12. • В защищенных от увлажнения панелях могут быть применены средневодостойкие клеи: карбамидные КФ-5, КФ-Ж, КФ-БЖ и карбамидно-меламиновые КС -В-СК. • Прочность клеевого шва на скалывание должна быть больше прочности древесины на скалывание.
Клеефанерные панели покрытия • Панели I типа. Нормальные усилия в этих панелях воспринимаются жесткими ребрами (из металла, дерева, пластмасс и т. д. ) и обшивками. Для панелей I типа необходимо выполнение условия, чтобы отношение суммарной жесткости ребер к жесткости двух обшивок было больше 0, 8 а/l, где а – шаг продольных ребер, см; l – расчетный пролет панели, см.
Клеефанерные панели покрытия • Панели II типа. К этому типу относятся ребристые панели с изгибной жесткостью ребер, для которых отношение жесткостей ребер и обшивок меньше или равно 0, 8 а/l. При расчете панелей II типа можно принять, что нормальные усилия воспринимаются только обшивками.
Клеефанерные панели покрытия • Панели IV типа. Имеют сплошной средний слой, но выполняются без ребер, поэтому они характеризуются большой деформативностью. Обшивки воспринимают нормальные напряжения, вызванные изгибающим моментом, при этом в панели, работающей по схеме простой балки, верхняя обшивка сжата, а нижняя – растянута.
Клеефанерные панели покрытия • Панели III типа. Имеют ребра и сплошной средний слой из пенопласта, приклеиваемый к верней и нижней обшивкам. Средний слой обеспечивает совместность работы обеих обшивок, повышает устойчивость сжатой обшивки из тонких металлических и стеклопластиковых листов, участвует совместно с обшивкой в восприятии местных сосредоточенных нагрузок, выполняет роль тепло- и звукоизоляции.
Клеефанерные панели покрытия • Клеефанерные панели могут быть (по назначению): • - холодными.
Клеефанерные панели покрытия • Клеефанерные панели могут быть (по назначению): • - полутеплыми.
Клеефанерные панели покрытия • Клеефанерные панели могут быть (по назначению): • - теплыми.
Клеефанерные панели покрытия – конструирование панелей • Панели обычно имеют размеры в плане: ширину (0, 5…. 1, 5) м; длину (3…. 6) м. • При применении клеедощатых ребер клеефанерные панели могут быть изготовлены шириной до 3 м и длиной до 12 м. • Толщина панели назначается по теплотехническим расчетам (для отапливаемого здания), а также из условия жесткости в пределах (1/30…. 1/40) от длины панели. • По теплотехническому расчету определяется толщина утеплителя, из экономических условий и по санитарно-гигиеническим нормам.
Клеефанерные панели покрытия • • • 1. слой мягкой кровли; 6. утеплитель на битумной мастике; 2. фанерная обшивка; 7. продольное ребро; 3. поперечное ребро; 8. фанерная обшивка; 4. торцевое ребро; 9. крепежный брус; 5. слой пароизоляции; 10. продольный нащельник;
Клеефанерные панели покрытия • Расчет клееных элементов из фанеры с древесиной следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения.
Клеефанерные панели покрытия • Прочность растянутой фанерной обшивки плит и панелей следует проверять по формуле • где М - расчетный изгибающий момент; • Rф. р - расчетное сопротивление фанеры растяжению; • mф - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двусторонними накладками: mф = 0, 6 для фанеры обычной и mф = 0, 8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков mф = 1; • Wпр - момент сопротивления поперечного сечения, приведенного к фанере, который следует определять в соответствии с указаниями п. 4. 25 СНи. П ДК.
Клеефанерные панели покрытия • Приведенный момент сопротивления поперечного сечения клееных элементов из фанеры с древесиной следует определять по формуле • где yо - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани обшивки; • Iпр - момент инерции сечения, приведенного к фанере: • где Iф - момент инерции поперечного сечения фанерных обшивок; • Iд - момент инерции поперечного сечения деревянных ребер каркаса; • Ед /Еф - отношение модулей упругости древесины и фанеры.
Клеефанерные панели покрытия • При определении приведенных моментов инерции и приведенных моментов сопротивления расчетную ширину фанерных обшивок следует принимать равной bрас = 0, 9 b при l 6 a и bрас = 0, 15 b, при l < 6 а (b - полная ширина сечения плиты, l - пролет плиты, а - расстояние между продольными ребрами по осям).
Клеефанерные панели покрытия • Устойчивость сжатой обшивки плит и панелей следует проверять по формуле • где при 50; • при <50 • (а - расстояние между ребрами в свету; - толщина фанеры). • Верхнюю обшивку плит дополнительно следует проверять на местный изгиб от сосредоточенного груза Р = 1 к. Н (100 кгс) (с коэффициентом перегрузки n = 1, 2) как заделанную в местах приклеивания к ребрам пластинку.
Клеефанерные панели покрытия • Проверку на скалывание ребер каркаса плит и панелей или обшивки по шву в месте примыкания ее к ребрам следует производить по формуле • где Q - расчетная поперечная сила; • Sпр - статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси; • Rсп - расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон или фанеры вдоль волокон наружных слоев; • bрас - расчетная ширина сечения, которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.
Скачать презентацию Ограждающие конструкции с применением древесины Общие сведения
покрытие.pptx