Проектирование элементов покрытия для легких деревянных сооружений: Методические указания

Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра городского строительства

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЛЕГКИХ ДЕРЕВЯННЫХ СООРУЖЕНИЙ Методические указания для студентов специальности 290500 – городское строительство и хозяйство

Санкт-Петербург 2007 1

УДК 624.07 Рецензенты: канд. техн. наук, доцент Б. М. Аллахвердов (Петербургский государственный университет путей сообщения); канд. техн. наук, доцент В. М. Никитин (Петербургский государственный университет путей сообщения) Проектирование элементов покрытия для легких деревянных сооружений: метод. указания/ Сост.: С. А. Корзон, Н. Н. Литвиненко; СПб. гос. архит.строит. ун-т. – СПб., 2007. – 32 c. Содержатся сведения по конструктивным решениям и расчетам легких покрытий, которые могут быть применены при проектировании общественных и промышленных зданий с использованием деревянных конструкций. Разработано для студентов специальности 290500 – городское строительство и хозяйство. Табл. 3. Ил. 14. Библиогр.: 5 назв.

Введение В последние годы все больше развивается строительство, где целесообразно использовать легкие деревянные конструкции, – коттеджное, временные постройки складского и промышленного назначения, спортивные и зрелищные сооружения и т. д. Однако в связи с тем, что за прошедшие годы в нашей стране было в значительной мере утрачено искусство возведения легких деревянных конструкций построечного изготовления, эти сооружения возводились с использованием металла и монолитного железобетона.

© Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2007

Составители: Корзон Сергей Александрович Литвиненко Наталья Николаевна ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЛЕГКИХ ДЕРЕВЯННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Редактор А. В. Афанасьева Корректор К. И. Бойкова Компьютерная верстка И. А. Яблоковой Подписано к печати 28.12.07. Формат 60´84 1/16. Бум. Офсетная. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,12. Тир. 200 экз. Заказ 221. «С» 108. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 4. Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, 5.

2

3

1. Состав крыши Обычно крыша состоит из основных несущих конструкций и кровельного покрытия. Основные несущие конструкции – это стропильные фермы, балки, арки и т. д. Кровельное покрытие – это непосредственно кровельный ковер и набор элементов, обеспечивающих нормальную эксплуатацию крыши. Сюда могут входить элементы, определяющие требуемый тепловой режим подкрышного пространства (различные виды утеплителей); элементы, препятствующие проникновению влаги в утеплитель (пароизоляция) и обеспечивающие нормальное проветривание утеплителя (продухи). Кроме того, в состав кровельного покрытия входят элементы, воспринимающие внешнюю нагрузку и нагрузку от веса слоев кровельного пирога и более равномерно передающие ее на основные несущие конструкции. Их принято называть несущими элементами кровельного покрытия. В зависимости от способа передачи нагрузки непосредственно на основные несущие конструкции кровельные покрытия делят на прогонные и беспрогонные. В первом случае несущая конструкция покрытия выполняется из отдельных настилов, последовательно передающих усилия от вышерасположенного элемента на нижележащий. Нижним элементом покрытия и является прогон. Это решение целесообразно использовать при изготовлении всех деталей на стройплощадке с применением малой механизации. Такое кровельное покрытие принято называть покрытием построечного изготовления. При изготовлении всех деталей в заводских условиях обычно конструкцию делают в виде единой системы – панели или жесткого щита, где все элементы работают совместно. Такая система обладает достаточной жесткостью, чтобы обходиться без прогонов. Это беспрогонное покрытие принято называть покрытием индустриального типа. Несущими элементами покрытия в прогонном решении являются: · настилы, воспринимающие через кровлю внешние нагрузки и передающие их на прогоны или скатные брусья; · скатные брусья (стропильные ноги), укладываемые по прогонам в случае большого шага между ними (свыше 2 м) или под обрешетку из штучных материалов. 4

Конструкции крыши в деревянных покрытиях могут быть весьма разнообразны. На рис. 1, 2 показано несколько вариантов конструкций утепленной и холодной крыши по прогонам.

Д иагональный брус а

П рогон

Рулонная кровля Н астил кровельного щ ита Н есущ ие бруски кровельного щ ита Воздуш ная прослойка (продух) У теплитель П ароизоляция Oпалубка основного рабочего щ ита П одш ивка основного рабочего щ ита

б

П рогон

Pулонная кровля Bыравнивающ ий слой У теплитель П ароизоляция Oпалубка основного рабочего щ ита П одш ивка основного рабочего щ ита

Рис. 1. Схемы утепленных кровель: а – проветриваемых; б – непроветриваемых 5

–

2

Гвозди

1

– Ось прогона

Рис. 3. Схема двойного перекрестного настила: 1– рабочий настил; 2 – косой защитный настил –

Рис. 2. Конструкция холодной крыши с кровлей: а – из стали; б – рубероида; в – волнистой асбофанеры; 1 – прогон; 2 – стропильная нога; 3 – рабочий настил из досок 19–32 мм; 4 – защитный косой настил из досок 16 –19 мм; 5 – рубероид; 6 – уголок; 7 – подушка; 8 – обрешетка; 9 – доска под лежачий фалец; 10 – кровельная сталь; 11 – упор; 12 – волнистая асбофанера; 13 – решетка кровельного щита

2. Конструкции и расчет настилов Конструкция деревянных настилов зависит от вида кровли. Настилы могут состоять из отдельных досок, уложенных плашмя вплотную, – сплошная опалубка (рис. 3) или из брусков, уложенных с шагом, не превышающим в осях 25 см, – обрешетка (рис. 4). В покрытиях зданий при шаге стропильных ферм менее 3 м доски или бруски настилов могут опираться непосредственно на эти конструкции, при шаге 3 м и более – на прогоны или уложенные на них скатные брусья. 6

Настилы кровель проектируются обычно из досок толщиной 16 – 25 мм, а обрешетка – из брусков с размерами сторон 40–60 мм. Для этих элементов крыши может использоваться низкосортная древесина. Двойные настилы применяют в качестве основания под холодные рулонные кровли. Нижний рабочий настил выполняют из обзольных досок толщиной 19–25 мм. Длина досок рабочего настила должна быть не менее двух шагов прогона. Верхний защитный из узких и тонких досок (ширина 60–100 мм, толщина в заготовке – 16 мм) настилается под углом 30–45° к рабочему настилу и плотно сшивается с ним гвоздями. Перед наклейкой рулонной кровли доски защитного настила строгают, поэтому их толщина в деле принимается равной 13 мм. Защитный настил обеспечивает повышенную жесткость основания под кровлю и пространственную жесткость покрытия в плоскости кровли. При холодных кровлях из волнистых асбоцементных листов, кровельного железа или черепицы применяется разреженная обрешетка из брусков (см. рис. 4), укладываемая по верхним поясам (в. п.) основных несущих конструкций или по скатным брусьям (см. рис. 2). Бруски обрешетки укладываются в направлении продольной оси здания. Расстояние между осями брусков принимается кратным размерам штучных кровельных материалов. При проектировании настилов под стальную кровлю в местах расположения лежачих фальцев брусок заменяют доской, равной ему по высоте, но имеющей удвоенную ширину. При теплых рулонных проветриваемых кровлях (см. рис. 1, а) применяют одиночные деревянные настилы (основные рабочие щиты), ук7

ладываемые по прогонам или верхним поясам стропильных ферм при малом их шаге. На верхнюю поверхность этих настилов наклеивают слой пароизоляции и укладывают утеплитель. Для лучшего распределения сосредоточенной нагрузки и создания геометрической неизменяемости снизу к ним подшивают доски под углом 30–45°. При этом необходимо соблюдать правило, чтобы каждая доска участка настила, расположенного между смежными прогонами, опиралась не менее чем на два раскоса. О сь в. п. несущ ей конструкции

1

Для этой цели на опалубку основного несущего щита под углом 30–60° к продольной оси крыши укладываются диагональные брусья. Высота их должна быть не менее суммы высот утеплителя и продуха, ширина не менее 1/3 высоты. По диагональным брусьям монтируются кровельные щиты, состоящие из опалубки и несущих брусков. Опалубка, на верхнюю плоскость которой наклеивается рулонная кровля, выполняется из тонких и узких (ширина 75–100 мм, толщина – 16 мм) досок. Перед наклейкой кровли ее поверхность прострагивается. Поперечное сечение несущих брусков определяется расчетом и обычно колеблется в пределах от 40´40 мм до 60´60 мм. Конструкции основного несущего и кровельного щитов приведены на рис. 5.

2

3000–4000 3000 - 4000

2 1

1000–1500 1000 - 1500

3

1500–3000 1500 - 3000

4

Оси прогонов 5 6

1000–2000 1000 - 2000

б

7

О сь в. п. несущ ей конструкции 1 51500–2000 00 - 2000

Рис. 4. Щит обрешетки для кровли из волнистых асбоцементных листов: 1 – бруски обрешетки; 2 – связи

Для возможности удаления случайной влаги из утеплителя между его верхней поверхностью и кровельным щитом организуется свободное пространство (продух). Его высота должна быть не менее 50 мм. 8

2000–3000 2000 - 3000

Рис. 5. Щиты утепленной проветриваемой кровли: а – кровельный щит; б – основной несущий щит; 1 – опалубка кровельного щита; 2 – несущие бруски; 3 – доска для поперечного соединения щитов; 4 – бруски для продольного соединения щитов; 5 – опалубка основного несущего щита; 6 – диагональная подшивка; 7 – фиксаторы 9

Настилы, обрешетка, скатные бруски рассчитываются на прочность и жесткость. В соответствии с требованиями СНиП II-25–80 настилы и обрешетку под кровлю следует рассчитывать на следующие сочетания нагрузок: · постоянную и временную от снега (расчет на прочность и прогиб); · постоянную и временную от сосредоточенного груза 1 кН (100 кгс) с умножением последнего на коэффициент перегрузки n = 1,2 (расчет только на прочность). Первое сочетание нагрузок соответствует периоду нормальной эксплуатации конструкции, второе – периоду монтажа или ремонта (рис. 6). а

p

q

сн

с.м

l.р Mmах1 =

M max 1 £ Rи . Wрасч

2 2 ((q q с.м++p p) сн В )l рBl p с.м

сн

8 8

Результирующая эпюра моментов

б

груза следует передавать на две доски или два бруска, а при расстоянии более 150 мм – на одну доску или брусок. При двойном настиле (рабочем и защитном, направленном под углом к рабочему) сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500 мм рабочего настила. Допускается это же условие распространять на настил основного рабочего щита при наличии у него диагональной подшивки. Расчет настила и обрешетки рекомендуется производить с учетом неразрезности по схеме двухпролетной неразрезной балки (см. рис 6). При этом выбирается наиболее невыгодное приложение нагрузок. Для первого сочетания это равномерно распределенные нагрузки, приложенные по всей длине обоих пролетов. Для второго – это равномерное распределение нагрузки от собственной массы по всей длине и сосредоточенный груз на расстоянии х = 0,432 lр от крайней опоры. Тогда условие прочности для первого сочетания нагрузок запишется в виде

Условие жесткости (проверка по прогибу) с учетом двухпролетной схемы изгибаемого элемента, загруженного равномерно распределенной нагрузкой, имеет вид f

P x = 0.432lр

(1)

l

q

с.м

p

£

éfù . êë l úû

(2)

В формуле (1)

l.р Эпюра моментов от P

2

Mmax2 = 0.07qс.м. lр + 0.21Pl р

М max 1 =

Эпюра моментов от q

с.м

Результирующая эпюра моментов

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

– максимальный изгибающий момент отт 8 действия равномерно распределенных на ширину нагрузочной площадки В и длину двух пролетов lр расчетных нагрузок от снега и собственной массы конструкции;

При сплошном или при разреженном настиле с расстоянием между осями досок или брусков не более 150 мм нагрузку от сосредоточенного

b × h2 – расчетный момент сопротивления настила из досок 6 толщиной h и шириной расчетного сечения b; Rи – расчетное сопротивление древесины досок настила. Обычно для настилов и обрешетки под кровлю допускается использовать доски

10

11

Рис. 6. Расчетные схемы и эпюры моментов кровельных настилов: а – на период эксплуатации; б – на период монтажа

Wрасч =

наиболее низкого, 3-го, сорта. В табл. 3, прил. 5 действующего СНиП для этих элементов приведено конкретное сопротивление изгибу, равное 13 МПа. В формуле (2) f =

н 2,13( pсн

н + qс.м ) B × lр4

384 Е × I расч

1

b × h3 – расчетный момент инерции настила из досок тол12 щиной h и шириной расчетного сечения b. Так как при равномерно распределенной нагрузке ширина расчетного сечения совпадает с шириной нагрузочной площадки, то в формулах (1) и (2) эти величины сокращаются. Следовательно, при расчете эти величины можно принимать произвольно. Условие прочности при втором сочетании нагрузок (на период монтажа) имеет вид I расч =

M max 2 £ Rи × mн , Wрасч

(3)

где М max 2 = 0,07 qс.мlр2 + 0,21 P × lр – максимальный изгибающий момент от действия равномерно распределенной на ширину нагрузочной площадки В и длину двух пролетов lр расчетной нагрузки от собственной массы конструкции и расчетной сосредоточенной силы от веса плотника, действие которой распространяется на две доски или 0,5 м (см. с. 11); mн – коэффициент условия работы, учитывающий воздействие кратковременной (монтажной) нагрузки 3. Конструкции и расчет прогонов Прогоны в покрытиях зданий проектируются по разрезной, консольно-балочной и неразрезной схемам (рис. 7). 12

l

l

2а 2а

– максимальный прогиб в неразрезном м

изгибаемом элементе от действия равномерно распределенных на ширину нагрузочной площадки В и длину двух пролетов lр нормативных нагрузок от снега и собственной массы конструкции; Е – модуль упругости древесины вдоль волокон;

l

l х = 0.15 l

l1

l

2б 2б l

l1

l

х = 0.21l

33

х = 0.21l l1

l

l

Рис. 7. Схемы прогонов: 1 – разрезная; 2а – консольно-балочная равномоментная; 2б – консольно-балочная равнопрогибная; 3 – неразрезная

Разрезные прогоны Разрезные прогоны наиболее просты в изготовлении и монтаже. Они выполняются из обзольных брусьев или бревен, отесанных на два канта. Однако этот вид прогонов является наиболее материалоемким, поэтому при большой протяженности крыши целесообразно применять неразрезные или консольно-балочные прогоны. Сопряжение разрезных прогонов осуществляется непосредственно над поясами основных несущих конструкций с помощью косого прируба (рис. 8, а), впритык с накладками (рис. 8,б) или щекового прируба в полдерева (рис. 8,в). Расчет этих прогонов производится на прочность и жесткость при вертикальном их расположении (рис. 9,а) по схеме плоскоизогнутых элементов, а при наклонном расположении (рис. 9,б) – по схеме элементов, работающих на косой изгиб. Эксплуатационная нагрузка на прогоны, как правило, значительно превышает монтажную, потому здесь можно ограничиться только расчетом на период эксплуатации. 13

a

Г во зд и

1 1–1 - 1

1

Расчет разрезного прогона выполняется по двум схемам. 1. Расчет разрезного прогона по схеме плоскоизогнутого элемента осуществляется следующим образом: · проводится сбор нагрузок; · определяются максимальные внутренние усилия: максимальный изгибающий момент

h

0 .1 5 h

0 .1 5 h 2h 1

б

Г во зд и

Схемы расчета разрезных прогонов

h

Н акладка

М max =

в

22–2 - 2

Г во зди

h

2

Рис. 8. Способы сопряжения разрезных прогонов: а – косым прирубом; б – впритык с накладками; в – щековым прирубом в полдерева

а

б z

8 максимальная поперечная сила Qmax =

2

a z q

q

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

;

(4)

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

(5) ; 2 · вычисляются основные геометрические характеристики: момент инерции Iy; момент сопротивления Wy; статический момент полусечения Syb/2 (для определения геометрических характеристик двухкантных, обзольных брусьев, пластин и т. д. могут быть использованы формулы из прил. 2); · определяется величина максимального прогиба прогона c учетом влияния поперечной силы по формуле 2 æh ö ù f0 é ê1 + cçç ÷÷ ú , (6) k ê è l p ø úû ë где f0 – прогиб, вычисленный по правилам строительной механики

f =

y

y

a

Рис. 9. Расположение поперечных сечений прогонов: а – вертикальное положение сечения; б – наклонное положение сечения

14

f0 =

н н 5( pсн + qс.м ) B × lp4

384 × E × I y

(7)

(Е – модуль упругости древесины вдоль волокон (п. 3.5 [1]); k – коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения. Для элементов, имеющих постоянную высоту сечения, k = 1; с – коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы. Значения коэффициентов c и k приведены в табл. 3 прил. 4 [1]; 15

· выполняется проверка принятого сечения по первой группе предельных состояний: проверка прочности по нормальным напряжениям: M max £ Rи , Wнт проверка прочности по скалыванию: Qmax Sбр I бр bрасч

(8)

£ Rск ,

(9)

M max £ Rи j M Wбр

(10)

(коэффициент продольного изгиба jМ следует определять в соответствии с требованиями п. 4.14 [1]); · выполняется проверка принятого сечения по второй группе предельных состояний – по прогибу: f éfù £ê ú . lp êë lp úû

(11)

éfù Величина предельного прогиба ê ú принимается по табл. 16 [1]. êë l p úû 2. Расчет разрезного прогона по схеме элемента, работающего на косой изгиб (см. рис. 9,б), составляется следующим образом: · проводится сбор нагрузок; · определяются максимальные внутренние усилия: максимальный изгибающий момент относительно оси y Му

=

р + qс.м ) B × lр2

cos a;

8 максимальный изгибающий момент относительно оси z max

z М max =

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

8 16

x Qmax =

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

cos a, 2 максимальная поперечная сила по оси х y Qmax =

проверка устойчивости плоской формы деформирования:

р ( pсн

максимальная поперечная сила по оси у

sin a,

(12)

(13)

(14)

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

(15) sin a; 2 · определяются основные геометрическиехарактеристики: моменты инерции Iy, Iz; момент сопротивления Wy, Wz; статические моменты полусечения Szh/2 и Syb/2 (для определения геометрических характеристик двухкантных, обзольных брусьев, пластин и т. д. могут быть использованы размеры из прил. 2); · определяется величина максимального прогиба прогона c учетом влияния поперечной силы по формуле f =

f x2 + f y2 ,

(16)

где осевые прогибы находятся по формулам fx =

2 æh ö ù f x0 é ê1 + cçç ÷÷ ú ; k ê è l p ø úû ë

(17)

2 f y0 é æb ö ù ê1 + cçç ÷÷ ú ; fy = (18) k ê è l p ø úû ë · выполняется проверка принятого сечения по первой группе предельных состояний: проверка прочности по нормальным напряжениям y M max Mz + max £ Rи ; Wy Wz

проверка прочности по скалыванию z y /2 Qmax S yh./бр2 Qmax S zb.бр + £ Rск ; I y.бр bрасч I z.бр hрасч 17

(19)

(20)

· выполняется проверка принятого сечения по второй группе предельных состояний – по прогибу f éfù £ê ú lp êë lp úû .

(21)

Рис. 11. Расчетная схема и эпюры усилий консольно-балочного прогона: а – расчетная схема; б – эпюра М; в – эпюра Q

éfù Величина предельного прогиба ê l ú принимается по табл. 16 [1]. ëê p úû

Консольно-балочные прогоны

2h

0.15 h

h

0.15h

Консольно-балочные прогоны выполняются из бревен или обзольных брусьев. Они состоят из консольно-балочных и подвесных частей. Соединение этих элементов осуществляется косым прирубом (рис. 10).

Рис. 10. Сопряжение элементов консольно-балочного прогона косым прирубом

Достоинство этих прогонов по сравнению с разрезными заключается в снижении материалоемкости за счет уменьшения размеров поперечного сечения. Как уже говорилось ранее, консольно-балочные прогоны проектируют по двум схемам: равнопрогибной и равномоментной. Равнопрогибная схема используется при небольших нагрузках (обычно для I или II снегового района) и значительных пролетах. При малых пролетах и значительных нагрузках рациональней оказывается применение равномоментной схемы. Окончательное решение по применению той или иной схемы принимается на основании технико-экономического сравнения. Расчетная схема, эпюры усилий и изогнутая ось таких прогонов приведены на рис. 11, 12. 18

19

При организации прогона по равномоментной схеме принимается расстояние от опоры до шарнира х = 0,14645lp (@ 0,15lp). При этом максимальные изгибающие моменты в промежуточных пролетах М1 оказываются равными по величине и обратными по знаку опорным моментам М2:

Рис. 12. Схема прогибов консольно-балочного прогона: а – по равномоментной схеме; б – по равнопрогибной схеме

М1 = -М 2 =

р р ( pсн ) B × lр2 + qс.м

р р ) B × lр2 . = 0,0625( pсн + qс.м

(22) 16 Максимальный момент в пристенном пролете М3 оказывается несколько больше: р р M 3 = 0,0957( pсн + qс.м ) B × lр2 .

(23)

Для того чтобы обеспечить равнопрочность прогона на пристенном участке с остальными, можно воспользоваться одним из конструктивных мероприятий: уменьшить пролет l1р до 0,85 lр или увеличить ширину сечения прогона в этом пролете в 1,54 раза путем набивки по бокам дополнительных досок. В последнем случае происходит перегрузка на 6,25 % крайних основных несущих конструкций. Максимальный прогиб в этом случае в консольной части средних пролетов f0 =

н н 2 × ( pсн + qс.м ) B × lp4

384 E × I y

.

(24)

Максимальный прогиб в подвесных частях средних пролетов f пр =

н н 0,828( pсн + qс.м ) B × lp4

384 E × I y

.

(25)

При организации прогона по равнопрогибной схеме расстояние от опоры до шарнира принимается х = 0,2113lp (@ 0,21lp). При этом на опорах возникают максимальные изгибающие моменты М2 = -

р р ( pсн + qс.м ) B × lр2

р р ) B × lр2 . = 0,0833 ( pсн + qс.м

(26) 12 В промежуточных пролетах моменты М1 оказываются равными по величине половине опорных моментов М2 и обратными им по знаку. Максимальный момент в пристенном пролете р р M 3 = 0,089( pсн + qс.м ) B × lр2 .

20

21

(27)

1

Допускается встречная забивка гвоздей меньшего диаметра. При этом перехлест гвоздей должен быть не менее 1/3 толщины доски, в которой он осуществляется (рис. 14).

2

(28)

2

.

>2/3C

384 E × I y

C

f о = f пр =

н н ( pсн + qс.м ) B × lp4

>2/3C

2

C

Перегрузка крайних основных несущих конструкций достигает 13 %. Для того чтобы обеспечить равнопрочность прогона на пристенном участке с остальными, можно уменьшить пролет llр до 0,8 lр или увеличить ширину сечения прогона в этом пролете в 1,1 раза путем набивки по бокам дополнительных досок. Максимальные прогибы в этом случае

lгв = Sci + n 2 +1,5d, .

(29)

C

Неразрезные прогоны выполняются из спаренных досок, установленных на ребро. Доски соединяются между собой гвоздями, забиваемыми в шахматном порядке в два ряда по высоте с шагом 500 мм. Эти гвозди устанавливаются без расчета. Диаметр гвоздей не должен превышать 0,25 минимальной толщины пробиваемых элементов. Длина гвоздя, мм, обеспечивающая выход его конца из пакета, принимается не менее

3

Неразрезные прогоны

Рис. 14. Схема встречной забивки гвоздей по одной риске

Рис. 13. Схема забивки гвоздя, пробивающего весь пакет

Как и для равнопрогибной консольно-балочной системы в многопролетном неразрезном прогоне при наличии равномерно распределенной нагрузки во всех пролетах рекомендуется назначать крайний пролет lкр = 0,8l. Тогда изгибающий момент и опорное давление на вторую опору становятся равными изгибающим моментам и давлениям на средние опоры. Если lкр = l, то сечение крайнего прогона должно быть усилено, а пристенная основная несущая конструкция проверена на увеличенную нагрузку. Усиление крайнего прогона обычно осуществляется путем добавления третьей доски. Продольные стыки досок выполняются в сечениях с нулевыми моментами (расстояние от опоры x = 0,21l). Для восприятия поперечной силы, пытающейся повернуть незакрепленные доски, в месте стыка организуется гвоздевой забой с расчетной установкой гвоздей. Требуемое количество гвоздей определяется по формуле M оп nгв ³ , (30) 2 xгв nсрTmin

22

23

где Sci – суммарная толщина пробиваемых досок; n – число швов; d – диаметр гвоздя (рис. 13) .

C

3

C

2

C1

dгв

где nгв – количество гвоздей с каждой стороны стыка прогона; Моп – расчетный изгибающий момент на опоре прогона; хг – расстояние от опоры до центра размещения гвоздей в стыке, ближайшем к опоре; nср – число срезов гвоздя (при двух досках nср = 1); Tmin – минимальная несущая способность одного среза гвоздя. Полученное количество гвоздей следует располагать в четное число рядов по высоте прогона. Расстановка гвоздей выполняется в соответствии с требованиями п. 5.21 СНиП II-25–80.

а1 = 120 – (8 + 4) = 108 см. Расчетная несущая способность односрезного гвоздя 2 = 4·0,42 = 0,64 кН. Тгв = 4d гв

Необходимое число гвоздей с каждой стороны стыка, шт., nгв =

10,44 = 7,6 . 2 × 1,08 × 0,64

Пример. Рассчитать и сконструировать многопролетный спаренный дощатый прогон с равными пролетами l = 6 м (рис. 15, а). Нагрузка на прогон: нормативная qн = 2,3 кН/м; расчетная q = 2,9 кН /м. Решение. Расчетный изгибающий момент, кН /м, ql 2 2,9 × 6 2 = = 10,44 . 10 10 Требуемый момент сопротивления сечения M=

М 10,44 × 10 4 Wтр = = = 803 см3 . Rи 13 Принимаем сечение прогона из двух досок 6´20 см с

W = 800 см3 и J = 8000 см4. Напряжение изгиба 10,44 М = = 13,05 × 10 -3 » 13 МПа . 6 W 800 ×10 Относительный прогиб в крайнем пролете по формуле s=

f 2,6 ql 3 2,6 × 2,3 × 63 1 1 = × = = < . l 384 EJ 384 × 10 4 × 8000 × 10-8 238 200

Рис. 15. Многопролетный спаренный прогон; 1 – доски прогона; 2 – накладки стыка в крайнем пролете; 3 – верхний пояс несущих конструкций; 4 – упорная бобышка; 5 – прибоины; 6 – гвозди 4´120 мм; 7 – гвозди 5´150 мм

а = 0,2l = 0,2·600 = 120 см. Гвозди, скрепляющие стык, принимаем 4´120 мм. Расстояние от оси опоры до центра размещения гвоздей при двухрядной их расстановке (рис. 15, в):

Принимаем восемь гвоздей. Расставляем их в два ряда по четыре гвоздя в каждом ряду. В остальной части прогона ставим без расчета по два гвоздя размером 4´120 мм через 50 см. Поскольку стандартная длина пиломатериала ограничивается 6,5 м, то одна из досок прогона должна стыковаться вблизи крайней опоры. Стык перекрывается накладкой, скрепляемой со стыкуемой доской гвоздями.

24

25

Расстояние от оси опоры до стыка

До подъема прогона в проектное положение во время сборки на бойке два полупрогона на участке нахлестки сбивают гвоздями, образуя монтажный элемент (рис. 15, б). Остальные гвозди забивают на бойке на глубину лишь одной из досок и добивают до отказа в доски набегающих полупрогонов только после подъема на месте установки.

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 ПИЛОМАТЕРИАЛЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД (по межгосударственному стандарту ГОСТ 24454–80) Номинальные размеры толщины и ширины, мм Толщина 16 19 22 25 32 40 44 50 60 75 100 125 150 175 200 250

Ширина 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 – – – – – –

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 – – – – –

125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 – – – –

150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 – – –

175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175 – –

– – 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 –

– – 225 225 225 225 225 225 225 225 225 225 225 225 225 –

– – – 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250

– – – 275 275 275 275 275 275 275 275 – – – – –

Примечание. По требованию потребителя допускается изготовлять пиломатериалы с размерами, не указанными в таблице. Ширина узкой пласти, измеренная в любом месте длины необрезных пиломатериалов, должна быть: для толщин от 16 до 50 мм . . . . . . . не менее 50 мм; для толщин от 60 до 100 мм . . . . . . . не менее 60 мм; для толщин от 125 до 300 мм. . . . . . . не менее 0,6 толщины. Ширина пласти обрезных пиломатериалов с непараллельными кромками в узком конце должна быть: для толщин от 16 до 50 мм. . . . . . . . не менее 50 мм; для толщин от 60 до 100 мм. . . . . . . не менее 60 мм; для толщин от 125 до 300 мм. . . . . . . не менее 0,7 толщины. 26

27

Приложение 3

Приложение 2 ПИЛОМАТЕРИАЛЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД (по межгосударственному стандарту ГОСТ 2695–83)

Размеры и вес строительных гвоздей

Размеры 1. Пиломатериалы разделяют на обрезные, односторонние обрезные и необрезные, доски и бруски. Термины и определения – по ГОСТ 18288–87. 2. Номинальные размеры пиломатериалов устанавливают: по длине: из твердых лиственных пород от 0.5 до 6.5 м с градацией 0.10 м; из мягких лиственных пород и березы от 0.5 до 2.0 м с градацией 0.10 м, от 2.0 до 6.5 м с градацией 0.25 м; по толщине: 19, 22, 25, 32, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мм; по ширине: обрезные: 60, 70, 80, 90, 100, 110, 130, 150, 180, 200 мм; необрезные и односторонние обрезные: 50 мм и более с градацией 10 мм. Ширина узкой пласти в необрезных пиломатериалах не должна быть менее 40 мм. 3. Номинальные размеры пиломатериалов по толщине и ширине установлены для древесины влажностью 20 %. 4. Допускается изготовление пиломатериалов из мягких лиственных пород и березы, предназначенных для использования взамен хвойных, с размерами по ГОСТ 24454–80. 5. Условное обозначение должно состоять из наименования предмета стандартизации (пиломатериалы, доска, брусок, брус), цифры, обозначающей сорт, наименование породы древесины, цифрового обозначения поперечного сечения пиломатериалов и обозначения настоящего стандарта. Пример. Пиломатериалы – 2 – дуб – 40´60 ГОСТ 2695–83.

28

Диаметр гвоздя, мм 3 3 3.5 3.5 4 4 4.5 5 55 60 60 80

Длина, мм 70 80 80 90 100 110 125 150 175 150 200 250

29

Масса 1000 шт., кг 3.95 4.50 6.15 6.90 9.90 10.90 15.7 23.20 32.8 32.9 43.9 73.2

Рекомендуемая литература 1. СНиП II-25–80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1983. 2. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат, 1987. 3. Конструкции из дерева и пластмасс / Под ред. Г. Г. Карлсена. – М.: Стройиздат, 1986. 4. Зубарев Г. Н., Лялин М. Н. Конструкции из дерева и пластмасс. – М.: Высшая школа, 1980. 5. Гринь И. М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. – Киев: Вища школа, 1975.

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………………………………………………………3 1. Состав крыши ………………………………………………………………….4 2. Конструкции и расчет настилов ………..……………………………………6 3. Конструкции и расчет прогонов ………..…………………………………..12 Приложения …………………………………………………………………………27 Рекомендуемая литература ……………….…………………………………………30

30

31

32