Пример 5. Стеновая панель с обшивками из древесностружечной плиты [1968 Иванов А.М., Алгазинов К.Я., Мартинец Д.В., Мартемьянов В.И. - Строительные конструкции с применением пластмасс]

Задание. Запроектировать стеновую панель навесного типа для здания деревообделочного цеха. Размеры панели 148×299 см. Материал обшивок - древесностружечная плита. Место строительства - Московская область.

Выбор материалов и конструкции. Применяем для обшивок панели гидрофобизированную биостойкую древесностружечную плиту толщиной 1 см, изготовляемую Карачаровским ДОК № 3 (г. Москва) по специальной технологии на прессах периодического действия^*. Наружная поверхность внешней обшивки панели окрашивается атмосферостойкой краской.

^* (Обычные древесностружечные плиты неводостойки и для наружных конструкций здания не пригодны.)

Конструкцию панели принимаем ребристой, как наиболее простую. Ребра и обрамление панели выполняем из антисептированных сосновых досок.

В качестве утеплителя используем маты из минеральной ваты на фенольной связке объемным весом 150 кг/м³, как весьма эффективный теплоизоляционный материал. Теплотехнический расчет показывает, что для обеспечения внутри здания необходимой температуры достаточен слой минерало-ватной плиты толщиной 4 см. Толщину панели назначаем в 7 см (рис. 40). Утеплитель приклеивается к внутренней обшивке фенолоформальдегидным клеем холодного отверждения КБ-3. Этим же клеем соединяются ребра с обшивками.

Прикрепление панели к каркасу показано на рис. 40, металлические уголки крепятся по углам панели к деревянным продольным ребрам.

Нагрузки. Нормативный ветровой скоростной напор для Московской области (СНиП П-А. 11-62) q₀ = 30 кГ/м². На полосу панели шириной 50 см, равной расстоянию между ребрами В₁, нагрузка составляет:

Расчетную продолжительность разового непрерывного действия ветровой нагрузки принимаем в 3 суток.

Собственный вес панели, действующий в вертикальной плоскости, при расчете не учитываем.

Проверка прогиба и несущей способности панели при изгибе. Расчет панели выполняем по схеме ребристой плиты при свободном ее опирании на короткие стороны, т. е. с расчетным пролетом 299-9 = 290 см (рис. 41). При этом учитываем неравномерность' распределения нормальных напряжений по ширине обшивок.

Рис. 40. Стеновая панель с обшивками из древесностружечной плиты: 1 - древесностружечная плита; 2, 3 - деревянные ребра; 4 - деревянная поперечина; 5 - минерало-ватные маты на фенольной связке; 6 - атмосферостойкая краска; 7 - стойка; 8 - уголки; 9 - гвозди; 10 - минеральная вата; И - наличник; 12 - гвозди

Моменты инерции, сопротивления и статический момент обшивок при определении геометрических характеристик сечения панели вычисляются по приведенной ширине обшивок. При определении расчетных характеристик сечения панели учитываем также различные модули упругости обшивок и ребер.

Вычисление прогиба. Прогиб панели в середине пролета вычисляем по формуле

Момент инерции приводим к материалу обшивок. При отношении пролета панели к расстоянию между ребрами

по рис. 18 находим коэффициент неравномерности для древесностружечной плиты k = 0,75, приравнивая ее фанере. Момент инерции обшивок на ширине выделенной полосы с учетом неравномерности распределения напряжений по ширине обшивки

Рис. 41. Расчетная схема стеновой панели с обшивками из древесностружечной плиты

Определяем расчетный модуль деформаций древесностружечной плиты Е. При продолжительности нагрузки трое суток находим по рис. 107 временной коэффициент n_вр = 0,9. Поправочный коэффициент, учитывающий воздействие атмосферных условий 0,7 (табл. 13), таким образом E = 0,9×0,7×18000 кГ/см² = 11 350 кГ/см². По СНиП П-В. 4-62 модуль упругости древесины сосны при воздействии ветровой нагрузки E =1,2×100 000 = 120 000 кГ/см². Находим приведенный к материалу обшивок момент инерции сечения панели относительно нейтральной оси

Проверка прочности.1) По нормальным напряжениям в обшивках. Максимальный изгибающий момент

Расчетное сопротивление древесностружечной плиты при изгибе с учетом атмосферных воздействий (табл. 13, рис. 106)

Вычисляем нормальные напряжения и сравниваем их с расчетным сопротивлением

2) По напряжениям сдвига по клеевому шву. Расчет на скалывание производим в месте приклейки обшивок к ребрам. Максимальная поперечная сила над опорой

Статический момент обшивки относительно нейтральной оси

Расчетное сопротивление скалыванию клеевого шва при склеивании древесностружечной плиты с другими материалами клеем КБ-3 согласно табл. 23 равно R_CK = 12 кГ/см².

Проверка несущей способности обшивок при местном изгибе.

Расчетной схемой в данном случае является трехпролетная неразрезная балка. Пролеты обшивки равны l₁ = 50 см. Выделяем расчетную полосу шириной 100 см.

Нормативная, приведенная к кратковременной, нагрузка на 1 м длины выделенной полосы при продолжительности трое суток

Расчетная нагрузка, приведенная к кратковременной

Момент инерции обшивки относительно собственной нейтральной оси

где m = 0,7 учитывает снижение модуля упругости при воздействии атмосферных условий.

Изгибающий момент при местном изгибе обшивки

Заключение. Произведенный расчет показал достаточную жесткость и прочность конструкции.

Решающим условием при расчете является прогиб панели.

Панели легки и удобны в транспортировке, достаточно долговечны и надежны в эксплуатации, экономичны, так как для их изготовления использованы дешевые и доступные материалы.

Кроме промышленных зданий, панели рассмотренного вида могут применяться в сельскохозяйственных зданиях производственного назначения, а также в малоэтажном жилом строительстве. На рис. 42 показано экспериментальное отапливаемое здание с панелями из древесностружечных и древесноволокнистых плит. Здание разработано и сооружено Московским отделением Гипрониисельхоза в г. Апрелевка и успешно эксплуатируется в течение нескольких лет.

Рис. 42. Экспериментальное отапливаемое служебное здание с панелями из древесностружечных и древесноволокнистых плит в г. Апрелевка