Разработка модели кровли здания. Расчет стропильной ноги Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 711

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КРОВЛИ ЗДАНИЯ. РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ НОГИ

А. М. Апаев

Донской государственный технический университет (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация)

Описана разработка модели кровли здания дачи в городе Севастополь. Проведен расчет стропильной ноги. Предложены способы защиты деревянных конструкций здания дачи от возгорания и биоразрушения.

Ключевые слова: деревянные конструкции, кровля, воздействие, устойчивость, расчет, нагрузка, биоразрушение, возгорание.

DEVELOPMENT OF A BUILDING ROOF MODEL. CALCULATION OF THE ROOF RAFTER

A. M. Apaev

Don State Technical University (Rostov-on-Don, Russian Federation)

The paper describes the development of a roof model for a dacha building in Sevastopol. The calculation of the roof rafter is carried out. Methods of protection of wooden structures of dacha buildings from fire and biodegradation are proposed.

Keywords: wooden structures, roof, impact, stability, calculation, load, biodegradation, combustion occurrence.

Введение. В городе Севастополь на Западном берегу Балаклавской бухты в Крыму в горной местности находится дача графа М. А. Апраксина. В данной области преобладает умеренный теплый климат с выпадающими осадками, рельеф с перепадами. Среднегодовая температура составляет 12 градусов.

Целью данной статьи является разработка модели кровли здания дачи. В частности, проводится расчет стропильной ноги.Описана защита деревянных конструкций здания дачи от возгорания и биоразрушения.

Основная часть. Расчет кровли здания дачи производится при следующих условиях:

- ширина здания — 12,4 м;

- длина — 26,0 м;

- древесина — сосна;

- стены — кирпичные, толщиной 510 мм;

- тип кровли — холодная, с уклоном 27°(50,95%)

В качестве несущих конструкций принимаем двускатные наслоенные стропила с шагом 1= 1,2 м. Бруски обрешетки с шагом Ь = 0,25 м размещены по стропильным ногам, нижними концами опираются на мауэрлат, уложенные по внутреннему обрезу наружных стен, а верхними на прогон.

Геометрические размеры элементов стропил

Угол наклона кровли к горизонтуа=27°. Угол между раскосом и стойкой в = 45°. Ось мауэрлата смещена относительно оси стены на 250 мм. Толщина стены 510 мм, сечение мауэрлата 150x150 мм.

Рис. 1. Геометрические размеры элементов стропил Расчет стропильной ноги

Согласно СП 64.13330.2011 расчет наслонных стропил при угле наклона покрытия менее 35° можно вести без учета продольной силы[1].

Нагрузка на 1 погонный метр длины стропильной ноги, перпендикулярна скату при шаге стропил l = 1,2 м:

нормативная

qnB =( qn + S0 cos a) cos a- a-1,05 = (1,9 + 0,84 • 0,891)- 0,891-1,2-1,05 = 2,97кН /

м

расчетная

qB =( q + S cos a) cos a-a-1,05 = (1,98 + 1,2 - 0,891)-0,891-1,2-1,05 = 3,42кН / где 1,05 — коэффициент, учитывающий собственный вес стропила.

м

Рис. 2. Расчетная схема стропил

Стропильную ногу рассматриваем как неразрезную балку на 3-х опорах. Опасным сечением стропильной ноги является сечение в месте примыкания подкоса. Максимальный изгибающий момент в этом сечении:

ая (¡3 + ¡3) 3,42 •(4,1753 +1,4253)

= -ц = J-^-,__)_ = 5,775

в 8 (I + ¡2 ) 8 •(4,175 +1,425)

нормальные напряжения при изгибе:

Мп „ ° = —^ R,

W и

х

л

где Яи = 1,4 кН/см2— расчетное сопротивление древесины сосны второго сорта изгибу. Требуемый момент сопротивления сечения:

Мв 5,775400 с . 3ч

Ж = —-= 412,5 (см3).

х Я 1,4

Согласно СП 64.13330.2011 задаемся шириной сечения Ь = 125 мм. Тогда высота сечения: к = у/6Жх /Ь =у/6• 412,5/12,5 = 14,07см=140,7 мм.

Согласно [1],принимаем высоту сечения Ь=150мм.

Проверяем сечение в середине нижнего участка под действием пролетного момента М . Значение М определяем как для простой балки на двух опорах пролетом ^, считая в запас прочности, что вследствие возможной осадки среднего узла опорный момент будет равен нулю:

М =

_ 3,42 • 4,1752

8 8 Прочность по нормальным напряжениям:

= 7,45 (кН-м).

М „ а =— < Я К "

7,45-100

т =

468,75 Ъ • к 12,5 • 152

= 1,6 < 1,4;

6

6

= 468,75 см3

1,6кН/см2 < 1,4 кН/см2— условие не выполняется, Увеличиваем высоту сечения Ь=175мм. Прочность по нормальным напряжениям:

М

а = ■

К

< Я.

7,45-100 638,02

= 1,16 < 1,4;

... Ь^ 12,517,52 __ 3

где:Шх = — =-= 638,02 см3

6 6

1,1кН/см2 < 1,4 кН/см2 — условие выполняется, принимаем Ь=175мм.

Проверяем подобранное сечение на жесткость:

/

<

/ У я

/ 5аП соб а /,3

где: ¿- = -2*--

/ 384Е1

5 • 2,97 • 0,891-417,53

= 0,00449;

384-100-1000 • 5582,68

Е = 1000 кН/см2 (п. 5.3 [2]);

I =

Ьк 12,5 -17,53

4ч.

12

12

1_ / У я

1

120 • 1

= 5582,68 (см4)

= 0,008.

( г

— = 0,00449 <— = 0,008 — условие выполняется.

/ г'Уп

Защита деревянных конструкций от возгорания и биоразрушения

Так как данный объект относится к категории «Общественные здания и сооружения», равновесная влажность при эксплуатации конструкций не должна превышать 15%.Согласно СП 20.13330,для защиты от загнивания необходимо создать осушающий режим эксплуатации для элементов конструкции стропильной системы объекта[2]. Конструкции должны быть открытыми,

хорошо проветриваемыми и доступными для осмотра. Необходимо обеспечить надежную гидроизоляцию конструкции.

Для защиты от биологической коррозии при неагрессивных воздействиях сред следует применить лакокрасочные водозащитные материалы на акрилово-алкидной химической основе. Деревянные балки покрытий, чердачных и междуэтажных перекрытий, мауэрлаты, стропильные ноги и другие конструкции из цельной древесины защищаются поверхностной обработкой антисептиком(фтористый натрий, кремнефтористый аммоний, ББ-11 и др.), подогретым до температуры 60-80°С, два раза с перерывом 1-2 часа. Опорные части конструкций дополнительно обрабатывают антисептическими пастами или мастиками. Также следует применить трудновымываемый водоразбавляемый антисептик; нанесение раствора производить краскопультом.Согласно СП 20.13330, для защиты металлических элементов конструкции от коррозии следует применить лакокрасочные покрытия группы Ц2].Для защиты деревянных конструкций от возгорания необходимо обработать деревянные элементы стропильной системы огнезащитными составами I и II групп огнезащитной эффективности, в том числе препаратом МБ-1. Применяемые антипирены для пропитки деревянных элементов: препарат МБ-1, препарат МС, фосфатный состав ОФП-9, покрытие ВПМ-2Д, состав ТХЭФ.Мероприятия по защите деревянных конструкций должны заноситься в «Журнал защитной обработки древесины».

Заключение. Описана разработка модели кровли здания дачи графа М. А. Апраксина. Проведен расчет стропильной ноги. Описана защита деревянных конструкций здания дачи от возгорания и биоразрушения. Данная модель, проведенные расчеты и предлагаемые способы защиты конструкций могут быть полезны при проведении реконструкции и реставрации, являющихся обязательными этапамии элементами сохранения историко-культурных памятников.

Библиографический список

1. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции [Электронный ресурс] / Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. — URL :http://docs.cntd.ru/document/871001029 (дата обращения :19.01.2020).

2.СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции [Электронный ресурс] / Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. — URL :http://docs.cntd.ru/document/871001029 (дата обращения :19.01.2020).

Об авторе:

Апаев Арсен М., магистрант Донского государственного технического университета (344000, РФ, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1), arsen1995arsen@yandex.ru

Author:

Apaev Arsen M., master's degree student, Don State Technical University (344000, Russian Federation, Rostov-on-Don, Gagarin sq. 1), arsen1995 arsen@yandex. ru