Прогиб стропила под действием сосредоточенной нагрузки (веса рабочего)
f = Р∙l3/48∙Е∙J
Относительный прогиб стропила под действием сосредоточенной нагрузки (веса рабочего) Рр = 100 кг,
f/l = (Р∙l3/48∙Е∙J)/l = Р∙l2/48∙Е∙J = 100∙4202/48∙100000∙4860 = 0,00076.
Общий прогиб 0,004 + 0,00076 = 0,00476 = 1/210
1/210 < 1/200, значит прогиб стропила находится в норме.
Другим наиболее нагруженным элементом конструкции является межэтажное перекрытие, размеры сечения которого определим на следующем примере.
Нагрузка на перекрытие складывается из веса перекрытия и его полезной нагрузки. Полезная нагрузка, учитывая вес перегородок, сантехнического оборудования и системы отопления, принимается в 300 кг/м2, при коэффициенте перегрузки п1 = 1,3.
Вес перекрытия с учетом веса подвесного потолка принимается 220 кг/м2, при коэффициенте перегрузки п2 = 1,1.
Как показано на рис. 14, нижние брусья стропильных ферм одновременно используются как балки перекрытия. С учетом этого шаг балок принимается за 0,75 м. Пролет балок l = 5 м.
При решении этого примера использованы методика и формулы, приведенные ранее, поэтому расчет будет вестись в более краткой форме.
q = (1,1∙220 + 1,3∙300)∙0,75 = 632 кг/пог. м;
M = q∙l2/8 = 632∙52/8 = 1975 кг/м = 197500 кг/см.
Требуемый момент сопротивления сечения
Wтр = 197500/130 = 1519,2 см3.
Принимаем брус h = 25 см, b = 15 см (см. рис.).
W = b∙h2/6 = 15∙252/6 = 1562,5 см3,
1562,5 см3 > 1519,2 см3.
Прочность бруса достаточна. Проверяем балку на прогиб. Предельный прогиб (1/250)∙l
J = b∙h3/12 = 15∙253/12 = 19531 см3
Нормативная нагрузка Рп = (220 + 300)∙0,75 = 390 г/пог. м = 3,9 кг/пог. см.
f/l = (5/384)∙(Pн∙l3/E∙J) = (5/384)∙[3/(100000∙19531)] = 1/308
1/250 > 1/308
Вывод: брус 15х25 см вполне удовлетворяет требованиям по прочности и жесткости.
Элементы стропильных ферм, работающие на сжатие или знакопеременную нагрузку, кроме гвоздевого соединения в узлах, должны иметь упорные площадки. Место соединения желательно укреплять металлическими накладками с двух сторон на болтах, как это показано на рис. 15, а если это невозможно, то соединение нужно сделать на строительных скобах.
Рис. 15. Примерная конструкция стропильной фермы
Гвоздевое соединение представлено на рис. 16.
Рис. 16. Гвоздевое соединение
Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон (S1) для пробиваемых гвоздем элементов должно быть не менее:
S1 = 15drb — при толщине пробиваемого элемента С >= 10drb;
S1 = 25drb — при толщине пробиваемого элемента С = 4drb.
Для элементов, не пробиваемых гвоздями насквозь, при любой толщине С, S1 >= 15drb. Расстояние до торца при любой толщине элемента С, S0 >= 15drb. Расстояние между осями гвоздей поперек волокон при прямой расстановке должно быть: S1 >= 4drb, а при шахматной расстановке или расстановке косыми рядами — S2 >= 3drb. Расстояние от крайнего ряда до продольной кромки элемента S0 >= 4drb.
Если крыша будет покрываться оцинкованным гофрированным железом, обрешетка может быть выполнена из теса или брусьев, но зазор между ними не должен превышать 200 мм. Перекрой листа должен быть выдержан на одну волну, как это показано на рис. 17, а по скату — на 150 мм.
Рис. 17. Выпуск соседних листов при стыковании их на крыше
Крепление листов должно производиться оцинкованными шурупами в гребне волны по 3 шт. на сторону. Под головки шурупов должны подкладываться шайбы из оцинкованного железа. Отверстия под шурупы просверливаются дрелью. Конек закрывается гладкими оцинкованными листами, соединенными между собой, а излом крыши — за счет напуска, как это показано на рис. 18.