Рекомендации по обеспечению долговечности и защиты от возгорания деревянных конструкций
Исходные данные
Место строительства г. Вологда
Шаг несущих конструкций 5,5м.
Расчетный пролет рамы 21м.
Высота рам 4,6
Длина здания 100.
Материал обшивок панелей Асбестоцемент
Средний слой панели пенопласт ПСБ-с( 
Индивидуальное задание:
рис.1 Конструктивная схема рамы.
1.Расчет плиты покрытия
Исходные данные
Условия эксплуатации нормальные.
Уклон кровли 1:4.
Кровля из стального профилированного настила (Н60-782-0,8)
Шаг несущих конструкций – 5,5м.
Каркас плиты из древесины сосны 2-го сорта.
Нижняя обшивка из плоских асбестоцементных листов сорта А размерами 1,5*2,75 толщиной 8мм (по ГОСТ 18124-75*).
Утеплитель – пенопласт ПСБ-с объемной массой 0,3кН/м3.
Толщина утеплителя принята по теплотехническому расчету – 60мм.
Район строительства – г. Вологда.
;класс-I.
Относительная влажность воздуха -60%, температура - 
;
Компоновка плиты
Плиты покрытия укладываются непосредственно по несущим конструкциям, соответственно, длина плиты равна шагу несущих конструкций – 5,5м, а с учетом припусков при изготовлении – 5,48м. Ширина плиты принимается равной ширине стандартного листа асбестоцемента-1,5м.
Высота плиты 
Толщину ребер принимаем 75мм. По сортаменту принимаем доски 75*225мм(ГОСТ 24454-80). Нижняя обшивка из плоского асбестоцементного листа крепится к деревянному каркасу оцинкованными шурупами с потайной головкой через раззенкованые отверстия. Шурупы ставятся конструктивно с шагом (30-60)d-где d-диаметр шурупа и работают на выдергивание с большим запасом. При таком способе крепления строгать бруски не надо.
По ширине плиты ставим 4 ребра (продольные)
По длине плиты, учитывая стандартные размеры листа асбестоцемента, ставим одно поперечное ребро в месте стыка листов.
Пароизоляция выполняется с внутренней стороны по нижней обшивке из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2мм по ГОСТ 10354-73.
Сбор нагрузок
| Наименование нагрузки | Нормативная Н/м2 | коэффициент надежности | Расчетная Н/м2 |
| А. Постоянные | |||
| Кровля из оцинкованного стального профнастила t=0.8мм. | 1,05 | ||
| Собственная маса плиты покрытия | |||
| продольные ребра 0,075*0,225*4*5000/1,5=225 | 1,1 | 247,5 | |
| поперечные ребра 0,075*0,225*3*5000/5,5=46,02 | 46,02 | 1,1 | 50,625 |
| Утеплитель 300*0,06=18 | 1,2 | 21,6 | |
| Нижняя обшивка из плоского асбестоцементного листа t=8мм. 0,008*18000=48 | 1,1 | ||
| ИТОГО: | 593,725 | ||
| Б. Временные | |||
| Снеговая 1000*1=1000 | 1000*0,7=700 | ||
| ВСЕГО: | 1593,725 |
Полные погонные нагрузки:
Расчетная 
Статический расчет
Ширина площадки опирания на верхний пояс несущей конструкции – 6см, тогда расчетный пролет плиты равен 
Плита рассчитывается как балка на двух опорах.
Расчетный изгибающий момент: 
Расчетная поперечная сила: 
Составляющие моменты относительно главных осей сечения( 
)
1.5.1. Геометрические характеристики сечения ребра 75х225.
Нормальные напряжения при косом изгибе.
< 
Прогиб плиты определяется по формуле:
<[1/250]*l
Предельный прогиб для плит с асбестоцементными обшивками
Нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты:
Моменты инерции продольных ребер:
<[1/250]*l=2.168
Подобранное сечение удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.
2.Расчет трехшарнирной рамы из прямолинейных элементов.
рис.2 Расчетная схема рамы.
2.1. Сбор нагрузок
| Наименование нагрузки | Нормативная Н/м2 | коэффициент надежности | Расчетная Н/м2 |
| А. Постоянные | |||
| Кровля из оцинкованного стального профнастила t=0.8мм. | 1,05 | ||
| Собственная маса плиты покрытия | |||
| продольные ребра 0,075*0,225*4*5000/1,5=225 | 1,1 | 247,5 | |
| поперечные ребра 0,075*0,225*3*5000/5,5=46,02 | 46,02 | 1,1 | 50,625 |
| Утеплитель 300*0,06=18 | 1,2 | 21,6 | |
| Нижняя обшивка из плоского асбестоцементного листа t=8мм. 0,008*18000=48 | 1,1 | ||
| ИТОГО: | 593,725 | ||
| Б. Временные | |||
| Снеговая 1000*1=1000 | 1000*0,7 =700 | ||
| ИТОГО: | |||
 Собственная масса рамы
| 1,1 | 251,9 | |
| Всего: | 1845,6 |
Определяем расчетные погонные нагрузки:
Ветровая нагрузка при данной схеме рамы не учитывается, т.к. разгружает раму.
Для определения усилий в раме необходимо установить положение ее оси, для чего задаемся размерами сечения. Ригель и стойку изготавливаем из досок толщиной 45мм (после острожки) в виде прямоугольных пакетов с последующей распиловкой.
Для ригеля пакет состоит из 27 досок:4,5*27=121,5см;
для стойки из 28 досок: 4,5*28=126см.
Высота сечения 
; 
, что составляет l/14; 
> 
; 
> 
; 
Определяем усилия в сечение карнизного узла, возникающие от полной расчетной нагрузки:
2.2 Проверяем биссектрисное сечение 1-1.
Приведенные высоты сечений:
1) стойки:
высота сечения в опоре.
2) ригеля:
Приведенная высота сечения полурамы по формуле:
Приведенная гибкость:
;
;
Напряжения:
< 
;
-при 
;
2.3Проверяем сечение 1-2
< 
2.4Проверяем клеевые швы на скалывание в опорном сечении:
< 
2.5Проверяем на смятие древесину в сечениях 0 и 4.
< 
< 
Расчет узлов рамы
3.1Расчет конькового узла.
Коньковый узел рассчитывается на поперечную силу от односторонней снеговой нагрузки:
где S – расчетная нагрузка от веса снегового покрова на 1 пог. м ригеля рамы, определяется по формуле:
S = S0 B
здесь S0 – нормативная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной поверхности:
S0 = 1 кН/м2;
= 1 – см. Приложение 3 [2];
B – шаг рам, B = 5,5 м;
S =115,5= 5,5 кН/м
– пролет рамы, = 21 м;
Принимаем диаметр болтов, скрепляющих ригели рамы через накладки, 20 мм.
Накладка рассчитывается как балка.
Согласно п.5.18 [1] расстояния между осями болтов вдоль волокон древесины S1, поперек волокон S2 и от кромки элемента S3:
S1 = 7d = 72 = 14 см
S2 = 3,5d = 3,52 = 7 см
S3 = 3d = 32 = 6 см
Рис.8. Расчетная схема накладки
Количество болтов в одном ряду определяется по формуле:
где nc – количество плоскостей среза, nc = 2;
[T]б,min – минимальная несущая способность одного болта, принимается согласно п.5.13 [1]:
1) Несущая способность на смятие древесины среднего элемента под углом :
Tc = 0,5 c d k
здесь c – толщина среднего элемента, c = 20 см;
d – диаметр болта, d = 2 см;
k – коэффициент, определяемый по табл. 19 [1]: k = 0,45
Tc = 0,52020,45 = 9 кН
2) Несущая способность на смятие древесины крайнего элемента под углом :
Ta = 0,8 a d k
здесь a – толщина крайнего элемента, a = 7,5 см;
Ta = 0,87,520,45 = 5,4 кН
3) Несущая способность болта на изгиб:
Несущая способность болта на изгиб не должна превышать величины:
Количество болтов в первом ряду:
Принимаем 3 болта.
Количество болтов во втором ряду:
Принимаем 2 болта.
3.2 Расчет опорного узла.
Опорный узел ввиду относительно небольших усилий выполняют в виде простейших лобовых упоров с накладками на болтах или металлических башмаков.
Рис. 7. Опорный узел рамы
1) Проверка на смятие вдоль волокон выполняется по формуле:
где N – усилие в стойке рамы, N = 104, 8 кН;
Fсм – площадь смятия:
Fсм = b a = 2050 = 1000 см2;
Rсм – расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон, определяется по табл. 3 [СНиП]:
Rсм = 1,5 кН/см2;
< 
Прочность на смятие вдоль волокон торца стойки выполняется.
2) Проверка на скалывание торца стойки от действия распора выполняется по формуле:
где H – распор в раме от действия вертикальной нагрузки, H = 72,4 кН;
– статический момент инерции сечения брутто:
Jбр – момент инерции сечения брутто:
Rск – расчетное сопротивление древесины скалыванию, определяется по табл. 3 [СНиП]:
Rск = 0,07 кН/см2
< 
Прочность опорного узла на скалывание силой распора обеспечена.
Уголки, фиксирующие стойку поперечной рамы, принимаются из условия расположения болтов. Согласно табл. 39 [Стальные конструкции]: минимальные расстояния от центра болта до края уголка должны быть не менее 1,5d = 1,516 = 24 мм.
Для обеспечения удобства монтажа принимаем уголок L160x12.
1) Проверка ребра жесткости на действие распора Н=72,4:
; 
-для стали С-235
; 
-принимаем толщину ребра 12мм.
Рекомендации по обеспечению долговечности и защиты от возгорания деревянных конструкций
4.1.Обеспечение долговечности КДК.
Для изготовления конструкций рекомендуется использовать сухой пиломатериал с влажностью W= 12%.
В период транспортировки защищать конструкции, от увлажнения используя специальный укрывной материал и соблюдая правила хранения и транспортировки конструкций.
Опорный узел стойки устраивается на 300 мм выше уровня чистого пола.
При проектировании учесть обеспечение свободного доступа к опорным узлам конструкций для осмотра и проветривания.
4.2. Защита КДК от возгорания
Соединительные стальные детали снижают предел огнестойкости деревянных конструкций, поэтому нужно их обрабатывать огнезащитными составами.
Несущие КДК обладают хорошей био- и огнестойкостью, поэтому для них применяют только локальную защиту торцов и опорных частей тиоколывыми мастиками (УМ-30м, УТ-32) и поверхностную окраску пентофталевой эмалью ПФ-115 при помощи краскопульта или кистями за 2 раза.
Для продольных и поперечных ребер плит покрытия применять пропитку в горячехолодных ваннах в течении 2-4 часов.
Список используемой литературы
1. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия: М., 1987.
2. СНиП 2-25-80 Деревянные конструкции: М., 1983.
3. СНиП II-23-81* Стальные конструкции: М., 1990.
4. Пособие по проектированию деревянных конструкций к СНиП II-25-80: М.,1986.
5. А..В. Калугин Деревянные конструкции: Пермь., 2001
6. И. М. Гринь Строительные конструкции из дерева и пластмасс: Стройиздат., 1979
7. В. Е. Шишкин Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс: Стройиздат., 1974.