Разработка технического проекта

Разработка конструктивной схемы должна сопровождаться вычерчиванием схематических планов и разрезов здания с размещением всех конструктивных элементов каркаса и схем связей (рис. 1).

В техническом проекте студент должен выбрать схему и установить основные геометрические размеры элементов несущих конструкций, разместить конструкции в плане, на продольном и поперечном разрезах показать конструктивные элементы, обеспечивающие пространственную устойчивость конструкций.

Назначение связей – создание жесткости каркаса, обеспечение устойчивости элементов конструкций, восприятие ветровых усилий, создание условий пространственной работы каркаса, обеспечение необходимых условий монтажа элементов здания.

Для обеспечения устойчивости применяют скатные связи, располагаемые в плоскости ригелей рам, и вертикальные связи, располагаемые по торцам зданий, а в некоторых случаях – в плоскости сжатых стоек.

Связи в плоскости крыши представляют собой решетчатую ферму, поясами которой являются ригели рам, а решеткой – раскосы и распорки между двумя соседними несущими конструкциями.

Вертикальные связи между стойками рам в плоскости продольных стен предназначены для восприятия ветра на торец здания и обеспечения жесткости каркаса здания в продольном направлении, а также раскрепления стоек от потери устойчивости плоской формы деформирования рамы.

Связи между стойками выполняются в виде раскосных или крестовых вертикальных ферм. Горизонтальными элементами этих ферм являются брусчатые обвязки, подкосы выполняются из досок или брусков, прикрепляемых к обвязкам при помощи болтов. Эти связи устанавливаются в крайних пролетах здания и далее через 25…30 метров по длине здания, образуя вместе со скатными связями жесткие связевые блоки.

. а)

 

б) в)

Рис.1. Конструктивная схема сооружения со связями:

а – поперечный разрез; б – совмещенный план покрытия;

в – продольный разрез здания

 

Проектирование и расчет элементов покрытия

Настилы и обрешетка

Сплошные дощатые настилы и обрешетка укладываются по прогонам покрытия и являются основанием для рулонной (в первом случае) или штучной кровли (асбестоцементные листы, металл, черепица).

Двойной перекрестный сплошной настил состоит из двух слоев: нижнего – рабочего и верхнего – защитного (рис. 2. а). Рабочий настил выполняется из более толстых досок (с размерами 2,5…3 см, на 10…15 см.) уложенных с зазорами, защитный косой слой выполняется из досок толщиной 16…25 мм, шириной не менее 100 мм, укладываемых под углом 45° по отношению к рабочему настилу. Защитный настил обеспечивает совместную работу досок рабочего настила, пространственную жесткость покрытия (в этом случае не нужны связи в покрытии) и защищает рулонное покрытие от разрывов при короблении рабочего настила.

Одинарные настилы могут быть разреженными с зазорами между досок 2 – 3 см и сплошными. Однослойные настилы выполняются из досок толщиной 2,5…4 см и шириной не более 12…15 см. (рис. 2. б).

Рис. 2. Виды настилов под кровлю:

1 – рулонная кровля; 2 – защитный косой настил; 3 – рабочий разреженный настил; 4 – несущая конструкция; 5 – кровля; 6 – однослойный разреженный настил; 7 – волнистые асбестоцементные листы; 8 – обрешетка

 

 

Разреженный настил или обрешетка представляет собой доски или бруски, поставленные с частым шагом, соответствующим размерам элемента покрытия (рис. 2. в). Например, при использовании асбестоцементных унифицированных листов волнистого профиля марки УВ 7.5-1750 шаг обрешетки – 500 мм.

Дощатый щит представляет собой сплошной дощатый настил под рулонную кровлю, подкрепленный поперечными и диагональными брусками для жесткости щита и покрытия в целом.

Щит-обрешетка представляет собой систему брусков подкрепленных поперечными и диагональными брусками (рис. 3).

Рис. 3. Щит-обрешетка.

Прогоны

Прогонами обычно называют балки, направленные вдоль оси здания. Различают прогоны разрезные, консольно-балочные, неразрезные.

Разрезные прогоны представляют собой балку цельнодеревянную или клееную, работают на изгиб в своей плоскости или на косой изгиб. Стыкуются разрезные балки над опорами. Для уменьшения расчетных усилий разрезные балки усиливаются подбалками. (рис. 4.)

 

Рис. 4. Разрезной прогон

 

Консольно-балочные прогоны представляют собой разрезную статически-определимую балку с промежуточными шарнирами. Стыки прогонов выполняются в виде косого прируба и соединяются одним вертикальным болтом.

Крайние пролеты уменьшают до (0,8…0,85)ℓ с целью выравнивания изгибающих моментов.

В зависимости от постановки шарниров различают равномоментную схему и равнопрогибную (рис. 5. а, б).

 

Равномоментная схема. Все опорные и наибольшие пролетные моменты равны. Расстояние до шарнира х = 0,15ℓ.

М_оп = М_пр = qℓ²/16.

Наибольший прогиб f = 2qℓ⁴ /384EI.

 

Равнопрогибная схема. Прогибы во всех пролетах приблизительно равны. Расстояние до шарнира х = 0,21ℓ.

М_оп = qℓ²/12, М_пр = qℓ²/24.

Наибольший прогиб f = qℓ⁴ /384EI.

 

Рис. 5. Консольно-балочный прогон: а – равномоментная схема;

б – равнопрогибная схема

Неразрезные прогонывыполняются из двух спаренных досок, соединенных между собой по всей длине гвоздями (рис. 6). Крайние пролеты уменьшают до (0.8…0,85)ℓ с целью выравнивания изгибающих моментов или усиливают третьей доской.

 

 

Рис. 6. Внешний вид, расчетная схема и эпюра изгибающих моментов неразрезного прогона

 

Прогоны при углах наклона кровли α ≤ 10º рассчитываются по несущей способности по формуле:

 

 

и по деформациям

При углах наклона кровли α > 10 º прогоны чаще всего работают при косом изгибе и рассчитываются по формуле:

 

Стропильные ноги

В тех случаях, когда расстояние между прогонами велико, рационально ввести в состав покрытия стропильные ноги. Стропильные ноги, чаще всего выполняют из досок размером 5˟10 см, поставленных на ребро, или брусьев (рис. 7). Стропильные ноги укладываются по прогонам на расстоянии 0,5 …1,0 м, причем в каждом пролете прогона должно быть не менее 4 – 5 стропильных ног. Для предупреждения сползания стропильные ноги крепят между собой в коньке и к прогонам гвоздями.

Стропильные ноги рассчитывают как балки, свободно лежащие на двух опорах с наклонной осью. При углах наклона кровли α ≤ 10º стропильные ноги рассчитывают как балки с горизонтальной осью, а при углах α > 10º – как балки с наклонной осью.

 

Рис.7. Конструкция покрытия по стропильным ногам;

1 – волнистые асбестоцементные листы; 2 – обрешетка;

3 – стропильные ноги; 4 – прогон