1.4 Определение расчетных характеристик материалов

Для фанеры бакелизированной марки ФБС (табл. 6.11, /2/) имеем:

Расчётное сопротивление растяжению фанеры вдоль волокон наружных слоев:

f_p.t.0.d· k_mod·k_s= 32·1,2·0,9= 34,56МПа;

Расчётное сопротивление изгибу фанеры поперек волокон наружных слоев:

f_p.m.90.d· k_mod·k_s=33·1,2·0,9= 35,64МПа;

Расчётное сопротивление скалыванию фанеры:

f_p.v.0.d· k_mod·k_s=1,8·1,2·0,9=1,94 МПа;

где k_mod = 1,2 - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 6.4 /2/;

k_s=0,9 – коэффициент, принимаемый согласно п.6.1.4.4.7 /2/;

Модуль упругости фанеры (в соответствии с табл. 6.12 /2/)

E_р· k_mod·k_t=12000·1,2·1=14400 МПа.

Расчётные характеристики древесины

Для изготовления каркаса плиты применена древесина II сорта сосна веймутовая.

Расчетные характеристики определены согласно табл. 6.5 /2/:

Расчётное сопротивление изгибу:

f_md· k_mod·k_s·k_x =13·1,2·0,9·0,65=9,126 МПа;

Расчётное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон:

f_v.0.d· k_mod·k_s·k_x =1,6·1,2·0,9·0,65=1,12 МПа;

Модуль упругости древесины в соответствии с п.6.1.5.1 /1/ вдоль волокон:

E₀· k_mod·k_t =10000·1,2·1 = 12000 МПа;

где k_mod =1,2 – коэффициент условий работы (класс условий эксплуатации – 1), принимаемый по табл. 6.4 /2/;

k_t =1 – коэффициент, принимаемый согласно п.6.1.4.4.2 /2/;

k_x =0,9 – коэффициент принимаемый согласно п.6.1.1 /2/;

k_s =0,9 – коэффициент, принимаемый согласно п.6.1.4.4.7 /2/.

1.5 Определение геометрических характеристик расчетного поперечного сечения

Для удобства ведения последующих расчетов запишем основные размеры плиты в табличной форме.

Таблица 1.2 – Основные размеры плиты, учитываемые в расчете

Показатели	Значение, мм
Размеры, мм:
плиты
высота	h =122
пролет	Ld =5500
расстояние между осями продольных ребер	a = 480
расстояние между продольными ребрами в свету	a1 =448
ребер
ширина	bw.i=32; bw=32·4=128
высота	hw=105
нижней обшивки
ширина	bsup=1472
толщина	htsup = 10
нижней обшивки
ширина	binf=1530
толщина	ht.inf = 7
расчетная ширина фанерной обшивки (учитывая концентрацию напряжений в обшивке в зоне соединения ее с ребрами)	bd = 0,9b=0,9·1530=1377 т.к. Ld ≥ 6a

Рисунок 1.4 – Основные геометрические характеристики расчетного сечения плиты

Геометрические характеристики расчетного сечения, приведенные к фанере:

• площадь приведенного сечения:

,

где - коэффициент приведения сечения к фанере;

• статический момент сечения относительно верхней грани обшивки:

;

• положение нейтральной оси

• момент инерции относительно нейтральной оси:

• момент сопротивления в крайних сжатых волокнах обшивки:

мм³;

• момент сопротивления в крайних растянутых волокнах обшивки:

мм³.

Геометрические характеристики расчетного сечения, приведённые к древесине:

• площадь приведенного сечения:

мм²,

где - коэффициент приведения сечения к фанере;

• статический момент сечения относительно нижней грани обшивки:

• положение нейтральной оси мм;

• момент инерции относительно нейтральной оси:

• момент сопротивления в крайних сжатых волокнах ребер каркаса:

мм³;

• момент сопротивления в крайних растянутых волокнах ребер каркаса:

мм³.

1.6 Расчет плиты по первой группе предельных состояний

Рисунок 1.5 – Расчётные схемы плиты, верхней обшивки

Расчётные усилия в сечениях плиты (рис.1.4):

• изгибающий момент:

;

• поперечная сила:

;

• местный изгибающий момент в верхней обшивке:

.

1.6.1 Проверка на прочность растянутой (нижней) обшивки

Проверка нижней обшивки ведется по формуле:

,

где f_p.t.0.d = 34,56 МПа – расчетное сопротивление фанеры растяжению (см п.1.4);

k_p = 1 – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки (стыки отсутствуют).

_f.t.d – расчетное растягивающее напряжение в обшивке панели, определяемое по формуле:

- условие прочности выполняется

1.6.2 Проверка сжатой верхней обшивки

На прочность и устойчивость

Проверка верхней обшивки проводится по формуле:

,

Так как , следовательно: ;

– прочность и устойчивость сжатой обшивки обеспечена.

На местный изгиб

Проверка верхней обшивки проводится по формуле:

,

где ;

– момент сопротивления обшивки шириной 1 м.

1.6.3 Проверка на скалывание клеевого шва обшивки в пределах ширины ребер

Проверка клеевого шва обшивки производим в пределах ширины ребер по формуле:

_f.d  f_pv.o.d ,

где ,

– статический момент сдвигаемой фанерной обшивки относительно нейтральной оси;

b_d =b_w – расчетная ширина сечения (суммарная толщина стенок).

1.6.4 Проверка продольных ребер

На прочность при изгибе

Проверку прочности ребер производим по формуле,

где ;

На скалывание вдоль нейтральной оси при изгибе:

Проверку производим по формуле _w.d f_v.o.d ,

где ,

– статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;

1.7 Расчет плиты по второй группе предельных состояний (проверка на прогиб)

Проверку производим по формуле ; где U₀ – прогиб балки постоянного сечения высотой (h) без учета деформаций сдвига; U_lim/l – максимально допустимый предельный прогиб плиты, определяемый по таблице 4.1, с.53 /1/ .

При .

.

Проведенные расчеты показали, что плита удовлетворяет требованиям СНБ 5.05.01-2000 по первой и второй группе предельных состояний. Следовательно, изначально принятые геометрические характеристики элементов плиты (фанерные обшивки, клееный деревянный каркас) не нуждаются в коррекции.

2 Конструирование и расчёт рамы

В основном применяют однопролётные двускатные рамы при пролётах 12…24 м. Трёхшарнирная рама является статически определимой. Преимуществом этой схемы является независимость действующих в её сечениях усилий от осадки фундаментов и относительная простота решений шарнирных опорных узлов. К недостаткам относится возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях или узлах.

Трёхшарнирные клеедеревянные рамы заводского изготовления являются одним из основных видов деревянных рам. Элементы этих рам имеют прямоугольные клеедеревянные сечения постоянной ширины и переменной высоты.

Гнутоклееная рама состоит из двух полурам. Полурама представляет собой гнутый элемент переменного сечения. Имеет следующие достоинства: состоит из двух элементов, соединенных тремя шарнирами, переменная высота сечения позволяет экономить древесину. Недостатки: большая трудоемкость при изготовлении, расчётное сопротивление изгибу уменьшается, т.к. .