Порядок расчета клеефанерных панелей и щитов
Предварительно назначаются все геометрические размеры конструкции, руководствуясь выше изложенными рекомендациями. При этом, в первой стадии расчета высоту сечения конструкции, а также сечение обшивок и ребер целесообразно принимать минимальными, увеличивая их в случае необходимости (по результатам расчета). При определении необходимого количества продольных рёбер из условия обеспечения устойчивости верхней обшивки при действии сосредоточенной силы (вес человека с инструментом) можно руководствоваться следующей формулой:
n= , (2.6)
где b – полная ширина сечения панели в мм;
fpm,90,d. – расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек волокон наружных слоев в МПа;
kmod – коэффициент условий эксплуатации при учёте кратковременного действия монтажной нагрузки;
– принятая толщина фанеры верхней обшивки в мм.
Расчет принятого сечения выполняется в следующей последовательности:
1. Определяются приведенные геометрические характеристики поперечного сечения:
Ad,ef=Ap+(Е0/Еp)´Aд (2.7)
Id,ef =Ip+(Е0/Еp)´Aд (2.8)
где Ap, Ip, Ep – соответственно площадь, момент инерции и модуль упругости фанеры верхней обшивки;
Aд, Iд, E0 – то же, для древесины продольных ребер.
При этом расчетная ширина панели или щита принимается bd=0,9´b при l³6´a и bd=0,15´(b/a)´l при l<6´a,
где b – полная ширина сечения панели;
а – расстояние между осями продольных рёбер.
2. Определяются приведенные моменты сопротивления сечения относительно нижней и верхней грани сечения:
(2.9)
(2.10)
где y0=Sd,ef/Ad,ef – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до его нижней грани;
h – полная высота сечения панели или щита.
3. Принятое поперечное сечение проверяется из условия прочности:
— для панели – на растяжение нижней обшивки:
sf,t,d=Мmax/ £kp´fpt,0,d; (2.11)
— для щита – на растяжение нижней кромки ребра:
st,0,d=Мmax/ £ft,0,d, (2.12)
где: Мmax – максимальный изгибающий момент;
fpt,0,d – расчетное сопротивление фанеры на растяжение;
kp=0,6 – при наличии в фанере обшивок стыков “на ус” (п. 7.3.1.9 [1]);
ft,0,d – расчетное сопротивление древесины ребер на растяжение (табл. 6.5 [1]).
4. Верхняя сжатая обшивка проверяется:
а) на устойчивость:
sf,c,d=Мd/( ´kpf)£fpc,0,d, (2.13)
где: kpf=1–(а1/ )2/5000 при а1/
<50, kpf=1250/(а1/
)2 при а1/
³50;
а1 – расстояние между продольными ребрами в свету;
– толщина фанеры сжатой обшивки;
fpc,0,d – расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа фанеры.
б) на местный изгиб от действия сосредоточенной силы (монтажной нагрузки) Pk=1 кН с gf=1,2. При этом фанерная обшивка рассчитывается как балка шириной bd=100 см, защемленная в местах приклейки к ребрам (рис. 2.5.в):
sf,m,d=Md/Wd£ fpm,90,d, (2.14)
где: Мd=Pd´a/8;
fpm,90,d – расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек волокон наружных слоев.
5. Проверяются клеевые швы между шпонами фанеры на скалывание (в пределах ширины продольных ребер):
£fpv,0,d, (2.15)
где Vd – максимальная поперечная сила;
Ssd – статический момент верхней обшивки относительно центра тяжести приведенного сечения панели или щита;
åbw – суммарная ширина сечения продольных ребер;
fpv,0,d – расчетное сопротивление скалыванию клеевых швов между шпонами фанеры.
6. Определяется относительный прогиб панели или щита от нормативной нагрузки:
, (2.16)
где: Fk – суммарное значение постоянной и снеговой нормативной нагрузки;
0,7 – коэффициент, учитывающий снижение жесткости клеефанерного элемента (вследствие длительности нагрузки и ползучести клеевых соединений);
– предельный относительный прогиб (табл. 19 [3] ).
Пример 5
Рассчитаем и запроектируем клеефанерную панель под рулонную кровлю по сегментным фермам пролётом L=20 м. Шаг несущих конструкций В=3,2 м. Утеплитель плотностью rh=150 кг/м3 и толщиной dh=50 мм. Класс условий эксплуатации – 2, класс ответственности здания – II, район строительства по снегу – II. Древесина каркаса – пихта 2-го сорта, обшивки из березовой фанеры марки ФСФ, сорта В/ВВ.