Плиты покрытия

В индустриальном строительстве эффективно используются плиты покрытия заводского изготовления. Плита покрытия состоит из деревянного каркаса, обшивок, утеплителя и пароизоляции (при использовании плит покрытия в отапливаемых зданиях).

В качестве обшивок могут использовать водостойкие фанеры, плоские асбестоцементные листы, плоские или волнистые стеклопластики для светопрозрачных покрытий.

В качестве утеплителей используются материалы из несгораемых или трудносгораемых материалов (минераловатные плиты, стекломаты, пенопласты и другие современные утеплители). Пароизоляция – пленочная или окрасочная.

Чаще всего используются клеефанерные плиты покрытия. Целесообразность применения этих плит определяется их малым весом при высокой несущей способности. Плиты выполняют одновременно функции прогонов и настилов с обеспечением теплозащиты здания. Клеефанерными плитами, которые опираются на верхние кромки основных несущих конструкций, можно перекрывать пролеты 3-6 м, если ребра из цельной древесины, и до 12 м при использовании клееных ребер.

Длина l_n плит покрытия соответствует шагу B основных несущих конструкций и принимается равной l_n = B-20 мм, где 20 мм – зазор между торцами стыкуемых плит. Ширина b_n плиты соответствует стандартной ширине фанерного листа (b_n = 0,7; 1,2; 1,5 м). Высота панели h равна h = (1/20-1/40) l_n.

Каркас клеефанерной плиты состоит из продольных и поперечных ребер (Рис. 4.12). Ребра изготавливают из древесины 2-го сорта или из клееной древесины. Обшивка состоит из листов фанеры повышенной водостойкости ФСФ или бакелизированной ФБС толщиной не менее 8 м. Из условия работы на изгиб верхней обшивки от сосредоточенных грузов продольные ребра ставят на расстоянии 50 см друг от друга, поперечные ребра устанавливаются с шагом не более 1,5 м, как правило, в местах расположения стыков фанеры. Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль оси панели.

Одним из основных требований при длительной эксплуатации трехслойных плит покрытия с деревянным каркасом является осуществление осушающего режима работы. В плитах под рулонную кровлю вентиляция осуществляется через отверстия в торцевых и поперечных ребрах каркаса. В плитах с одной нижней обшивкой вентиляция осуществляется через волны и гофры кровельных листов – от карниза к коньку кровли.

Плиты покрытий могут выполняться с двумя или с одной фанерными обшивками (Рис. 4.11). Для плоских покрытий с уклонами 1/10-1/12 и криволинейных покрытий с кровлей из рулонных материалов рекомендуются клеефанерные плиты с двухсторонними обшивками. Для плоских покрытий с уклонами 1/3-1/4 рекомендуется использовать клеефанерные плиты с нижней обшивкой. После монтажа плит кровельное покрытие (волнистые асбестоцементные листы, профилированный настил, металлочерепица или другие аналогичные материалы) укладывается на деревянный каркас плиты.

Рис. 4.11. Клеефанерные ребристые плиты покрытия: а) план плиты 1,5х6 м; б) поперечное и расчетное сечения плит коробчатого типа; в) то же, с одной нижней обшивкой; 1 – фанерная обшивка; 2 – продольные несущие ребра; 3 – поперечные ребра; 4 – утеплитель; 5 – пароизоляция; 6 – вентиляционный продух в торцах.

Для защиты от загнивания древесина ребер панелей пропитывается антисептиком. Фанерные листы окрашиваются водостойкими эмалями.

Клеефанерные плиты рассчитываются как шарнирно опертые однопролетные балки с пролетом равным расчетной длине плиты покрытия. Поперечные сечения плит с двумя обшивками благодаря жесткости клеевых соединений рассматриваются как двутавр, а плит с одной обшивкой – как тавр (рис. 4.11). Расчетная ширина обшивок принимается равной 0,9 всей ширины плиты.

Поскольку панели выполнены из двух материалов (древесины и фанеры), обладающих различными механическими свойствами, то они (панели) рассчитываются по приведенным геометрическим характеристикам.

Поперечные сечения клеефанерных плит подбирают из расчета на изгиб по следующим приведенным к фанере характеристикам:

F_пр=F_ф+ F_дE/E_ф;

S_пр=S_ф+ S_дE/E_ф;

I_пр=I_ф+ I_дE/E_ф;

W_пр=I_пр /y₀.

В этих формулах F_ф, S_ф, J_ф– соответственно площадь, статический момент и момент инерции поперечного сечения фанерных обшивок; F_д, S_д, I_д – площадь, статический момент и момент инерции поперечного сечения продольных ребер каркаса; E_ф и E – соответственно модули упругости фанеры и древесины; W_пр – приведенный момент сопротивления поперечного сечения плиты; y₀ – расстояние от центра тяжести приведенного до внешней грани обшивок (нижней или верхней).

Прочность нижней растянутой фанерной обшивки проверяют по формуле:

где – расчетный изгибающий момент;

– приведенный момент сопротивления сечения;

- расчетное сопротивление фанеры растяжению;

- коэффициент, учитывающий снижения расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки: =1 – при отсутствии стыков, =0,6 – для фанеры марки ФСФ, =0,8 – для фанеры марки ФБС.

Верхняя сжатая фанерная обшивка рассчитывается на устойчивость:

где - коэффициент продольного изгиба фанеры;

- расчетное сопротивление фанеры сжатию.

При

При

где δ – толщина верхней обшивки, с – расстояние между продольными ребрами в свету.

Верхняя обшивка дополнительно проверяется на местный изгиб от действия монтажной сосредоточенной нагрузки P=1,2 кН по формуле

где - максимальный изгибающий момент. Принимается, что обшивка при местном изгибе работает как балка, защемленная по концам отсека c₁ (рис. 4.11);

- момент сопротивления сечения фанеры с шириной b=100 см и толщиной δ, т.е. ;

- расчетное сопротивление фанеры изгибу;

= 1,2 – коэффициент условий работы, учитывающий кратковременность действия монтажной нагрузки.

Клеевые швы между слоями фанеры в пределах ширины продольных ребер проверяют на скалывание по формуле Журавского:

где - расчетная поперечная сила;

– статический момент верхней или нижней обшивки относительно нейтральной оси сечения;

- суммарная ширина ребер;

- расчетное сопротивление фанеры скалыванию;

I_прф – момент инерции сечения, приведенный к фанере.

Проверку плит на жесткость производят по формуле определения прогиба шарнирно опертой балки с учетом модуля упругости фанеры и пониженной жесткости сечения плиты путем введения в знаменатель коэффициента 0,7:

где = l/250 – предельный допускаемый прогиб.