Конструкції з деревини та пластмас
Граничні стани, поради щодо застосування деревини. Розрахунок стержнів на стиск з вигином і конструювання стикування на болтах. Сортамент і геометричні характеристики дощатих елементів покриттів. Приблизні терміни експлуатації будівель і споруд.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | методичка |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 07.07.2013 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА Й АРХІТЕКТУРИ
Кафедра металевих, дерев'яних і пластмасових конструкцій
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до проведення практичних занять і самостійної роботи з курсу “Конструкції з деревини та пластмас“
студентів будівельних спеціальностей
7.092101, 8.092101, 6.120100, 7.120101, 8.120101, 8.120103
Дніпропетровськ 2008
Методичні вказівки до проведення практичних занять і самостійної роботи з курсу “Конструкції з деревини та пластмас“ студентів будівельних спеціальностей 7.092101, 8.092101, 6.120100, 7.120101, 8.120101, 8.120103.
/ Укладачі: Братусь М.Г., Янкін П.В. ? Дніпропетровськ: ПДАБА, 2008. ? 38 с.
В методичних вказівках наведені:
– приклади розрахунків: щита покрівлі, прогону, колони , арки з прямолінійним верхнім поясом, вузла стикування на болтах та цвяхах;
– перелік основної необхідної нормативно-технічної літератури.
Укладачі: к.т.н, доцент Братусь М.Г., інж. Янкін П.В.
Відповідальний за випуск: д.т.н., професор Єгоров Є.А., зав. кафедрою металевих, дерев'яних і пластмасових конструкцій.
Рецензент: к.т.н., доцент Бабіч В.В.
Затверджено на засіданні кафедриметалевих, дерев'яних і пластмасових конструкцій Протокол №7(15) від 02.07.08 р.
Затверджено на засіданні Методичної ради ПДАБА.
Протокол № 7(53) від 29.08.08 р.
ЗМІСТ
Вступ
1. Граничні стани, поради щодо застосування деревини
2. Структура розрахункового опору
3. Балки - прогони перекриття
4. Центрово-стиснуті стержні
5. Розрахунок стержнів на стиск з вигином
6. Розрахунок і конструювання стикування на болтах
7. Розрахунок дощатого настилу
8. Розрахунок і конструювання нерозрізного багато пролітного прогону з дощок
Перелік посилань
Додаток А. Сортамент і геометричні характеристики дощатих елементів покриттів і перекриттів будинків
Додаток Б. Снігові навантаження
Додаток В. Приблизні терміни експлуатації будівель і споруд
ВСТУП
Практичні заняття і самостійна робота студентів розвиває навики самостійного рішення інженерних задач, закріплює і поглиблює теоретичний матеріал курсу.
Мета даного посібника - закріпити знання курсу “Конструкції з деревини та пластмас“, ознайомитися з методикою проектування дерев'яних конструкцій.
Задача проектування - розрахувати і сконструювати основні елементи будівель з використанням деревини.
Посібник складається з наступних частин:
- розрахунок балкового прогону;
- розрахунок центрово-стиснутої колони;
- розрахунок арки з прямолінійним верхнім поясом;
- розрахунок і конструювання щита покрівлі і багатопролітного спареного прогону із дощок ;
- розрахунок і конструювання вузла стикування на болтах.
Посібник включає необхідні додатки і посилання.
1. Граничні стани, поради щодо застосування деревини
Дерев'яні конструкції повинні задовольняти вимогам розрахунку по несучій здатності (перша група граничних станів) і по деформаціях, що не перешкоджають нормальній експлуатації (друга група граничних станів), з урахуванням характеру і тривалості дії навантажень.
В умовах постійного або періодичного тривалого нагрівання дерев'яні конструкції допускається застосовувати, якщо температура повітря в приміщенні не перевищує 50 С для конструкцій з неклеєної і 35 С для конструкцій із клеєної деревини.
Для виготовлення слід застосовувати деревину переважно хвойних порід 1,2 та 3-го сорту з нормативним опором не нижче даних табл. 3 [3], і з шириною річних шарів не більш 5 мм і змістом у них пізньої деревини не менше 20%. Серцевина не допускається в дошках 1-3-го сорту товщиною 60 мм і менше, що працюють на ребро при вигині або на розтягання, а також у заготівлях з пиломатеріалів 1-го і 2-го сорту для крайньої розтягнутої зони в межах 0,15 висоти клеєного елементу, що згинається.
2 Структура розрахункового опору
Розрахунковий опір для елементів будинків складається з трьох блоків:
1 Перший блок - це розрахунковий опір для зразків з деревини сосни, ялини і модрини (європейською і японської) з об'ємною щільністю 500 кг/м3 - табл. 3 норм [3].
Позначення розрахункових опорів для зразків:
- Rв, Rс, Rр, Rзм- вигинові, стискові, розтяганню і зминанню уздовж волокон;
- Rс90, Rзм90- стискові і зминанню перпендикулярно волокнам;
-Rск, Rск90- сколюванню уздовж і поперек волокон
-Rр90- розтяганню поперек волокон.
Вплив масштабного фактору на величину опорів вигинові, зминанню і стисканню враховане в п.1 табл. 3 трьома підпунктами:
1а - ширина елемента b 11 см,
1б - ширина елемента 11 см b 13 см,
1в - ширина елемента b 13 см.
Таким чином, розрахункові опори вибираємо в залежності від ширини і сорту за п.1 і тільки від сорту за іншими пунктами табл. 3.
2 Другий блок включає коефіцієнти умов роботи з п.3.2 норм [3]. У загальному випадку може бути дев'ять коефіцієнтів, що враховують різні фактори експлуатації конструкцій.
1) Вплив умов експлуатації конструкцій будівлі на несучу здатність враховується коефіцієнтами mв за табл. 5 норм [3].
- А1, А2, А3 конструкції знаходяться усередині опалюваних приміщень,
- Б1, Б2, Б3 - конструкції знаходяться усередині не опалюваних приміщень,
- В1, В2, В3 - конструкції знаходяться на відкритому повітрі,
- Г1, Г2, Г3 - конструкції що знаходяться у воді, або ґрунті, або постійно зволожуються.
2) Зниження несучої здатності з підвищенням температури в приміщенні. При температурі сталій температурі t =35С коефіцієнт m t =1, при t =50С mt = 0,8.
3) Зниження несучої здатності якщо напруження від постійних і тимчасових тривалих навантажень перевищують 80% від усіх напруг - коефіцієнт mД = 0,8.
4) Підвищення несучої здатності при дії тимчасових навантажень (вітрових, сейсмічних, монтажних, навантажень від криги та обриві проводів повітряних ЛЕП …) враховується коефіцієнтами mН за табл. 6.
5) Зниження несучої здатності із збільшенням висоти h клеєного елементу при роботі на вигин і стиск - коефіцієнт mб табл.7.
6) Залежність несучої здатності клеєних елементів від товщину дощок (товщина шару) враховується коефіцієнтом mш за табл. 8.
7) Зниження несучої здатності в залежності від радіус гнуття і товщини дощок гнутих елементів, коефіцієнт mгн знаходимо за табл.9.
8) Зниження несучої здатності при наявності ослаблень в розтягнутих елементах та елементах, що згинаються враховується коефіцієнтом mо = 0,8.
9) Зниження несучої здатності при просоченні антипіренами під тиском враховуємо коефіцієнтом mа = 0,9.
3 Третій блок враховує залежність несучої здатності від породи з якої виготовлено елемент конструкції- табл. 4 норм [3], що враховується коефіцієнтом mперех. Коефіціенти mперех. мають різну величину при дії розтягування, вигину, стискання , зминання і сколювання.
Позначимо повний розрахунковий опір зірочкою, величини розрахункових параметрів для трьох боків перемножуємо
Блок 1 Блок 2 Блок 3
Табл.3 п.3.2 табл. 4
R*=Rзразків х x mперех , або
R*=Rзразків x x
Наприклад:
Rв* = =
=14х0,9х0,8х1,1х0,85х1,3=12,25 МПа
тут Rв=14 МПа- табл. 3, п.1б;
mв =0,9 - табл. 5 - умови В1,
mt =0,8 - п.3.2,б - температура 50 С,
mш = 1,1 - товщина дощок 19 мм, табл. 8,
mб = 0,85 - висота балки 100, див - табл. 7,
mперех= 1,3 - табл. 4, стовпчик 1.
Модуль пружності Е уздовж волокон деревини сосни (крім веймутової), ялини, модрини європейської та японської при розрахунку по граничних станах другої групи варто приймати рівним Е=104 МПа. Для деревини інших порід, а також для різних умов експлуатації, при сталій температурі повітря більш 35 C, а також якщо частка напруг від постійних і тимчасових тривалих навантажень перевищує 80%, модуль пружності варто визначати множенням величини модуля Е на коефіцієнти mперех табл. 4 і відповідні коефіцієнти п.3.2 норм : mв табл. 5, m t та mД за п.п.3.2,б і 3.2,в.
3. БАЛКИ - ПРОГОНИ ПЕРЕКРИТТЯ
Спроектувати балки перекриття з дощок на ребро - мал.3.1.
Вихідні дані:
Будинок 1-го класу відповідальності, n = 1,0.
Крок балок b=0,7 м, відстань між несучими стінами l = 4,9 м. Характеристичне значення корисного навантаження g =3 кПа, постійного - p =1 кПа. Умови експлуатації А1, температура t =+50 С. Матеріал - сосна 2-го сорту.
Для проектування скористаємося дошками сортаменту Канади для житлових будинків, де прогін (балка) прольотом від 2,4 до 6 м може бути виконаний з однієї…п'яти дощок. Товщина дощок t =38 мм, висота балки-прогону h (ширина дошки) змінюється від 140 до 286 мм. Розрахункові параметри для однієї дошки наведені в табл. 3.1.
Табл. 3.1
|
Перетин, мм |
Висота прогону h , мм |
Площа поперечного перерізу А, см2 |
Момент опору Wy, см3 |
Момент інерції Jy, см4 |
|
|
140 |
53,2 |
124 |
869 |
||
|
184 |
69,9 |
214 |
1973 |
||
|
235 |
89,9 |
350 |
4110 |
||
|
286 |
108,7 |
518 |
7408 |
При невиконанні умов міцності прогину для однієї дошки проектуємо прогін з 2-5 дощок на ребро bп =n x 3,8 см, при цьому J* =n x Jy,
W*=n xWy ..
Характеристичне значення корисних навантаження наведене в нормах [1] табл.6.2. Наприклад, для квартир житлових будинків ge = 1,5кПа, книгосховищ - ge = 5,0 кПа. Коефіцієнт надійності за навантаженням для корисного навантаження f 2 = 1,3 при навантаженні менш ніж 2,0 кПа та f 2 =1,2 при ge ? 2,0 кПа - п 6.7 [1]. Постійне навантаження pе приймаємо за завданням, зазвичай воно знаходиться в межах від 0,3 кПа до1,0 кПа. Коефіцієнт надійності за навантаженням для постійного навантаження f 1 = 1,1 - 1,3 - табл. 5.1 [1].
Розрахункова модель балки-прогону - однопролітна шарнірно обперта балка, навантажена рівномірно розподіленим навантаженням інтенсивності qm (див. мал.3.2.).
Збір навантажень
Експлуатаційне та розрахункове погонні навантаження
qе = (pе+gе) b= (1+2)х 0,7= 2,1кН/м
qm = (pе * f 1 + ge * f 2 ) b= (1*1,1+2*1,2)* 0,7= 2,45кН/м
Розрахунковий проліт l =lм + bпід = 4,8 м + 0,16 м = 4,96 м
де bпід- запланована ширина опорної підкладки .
Мал. 3.1. План прогонів (балок) перекриття.
Мал. 3.2. Розрахункова модель, епюри M, Q, вигин f.
Розрахунковий згинаючий момент і поперечна сила
Коефіцієнти м і Q, f враховують збільшення зусиль і переміщень за рахунок сили тяжіння самих балок - табл. 3.2.
Табл. 3.2
|
Коефіцієнти |
Проліт, м |
|||||
|
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
||
|
м , Q , f |
1,03 |
1,035 |
1,04 |
1,05 |
1,06 |
Розрахунковий опір вигинові
Rв* = Rв * mв * mt * mперех=13х1,0х0,8х1,0=10,4 МПа
Тут:
Rв=13,0мПа- табл. 3, п.1а; mв=1,0 - табл. 5 - умови А1,
mt =0,8 - п.3.2,б - температура 50 С, mперех= 1,0 - табл. 4.
Умови міцності при вигині, формула 17 [3]
(1.1)
тут 10-3 і 10-6 - перехід до МН для згинаючого моменту та до м3 для моменту опору відповідно.
Необхідний момент опору
Приймаємо балку з двох дощок висотою 286 мм і товщиною 38 мм.
Момент опору перетину з двох дощок
Площа поперечного перерізу балки А1 із двох дощок висотою 286 мм і товщиною 38 мм А1= 108,7 х 2= 217,4 см2 .
Розглянемо другий варіант прогону, виконаного з трьох дощок висотою 235 мм і товщиною 38 мм
Площа поперечного перерізу прогону А2 із трьох дощок - табл. 3.1
А2=3 х tд x h =3 х Ад =3 х 108,7 = 267,9 см2 .
Більш економічним за витратою матеріалу буде перший варіант, тому що А1 < А2. Призначаємо перетин з двох дощок 286 х 38 мм.
Перевіряємо міцність прийнятого перетину за нормальними напруженнями
Прогин у вертикальній площині
,
Е*= Е*mв*mt*mперех = 104*1*0,8*1 = 0,8*104 МПа;
mв =1 - табл. 5 - умови В1,
mt = 0,8 - п.3.2,б - температура 50 С,
mперех= 1 - табл. 4, колонка 1.
;
Граничне значення прогину для прольоту 4,96 м
fгр = 0,020 + {0,01(4,96-3м)}/3м =0,0256 (м)
f =0,0145 м < fгр=0,0256 м
Згідно [2] табл. 5.1, поз.2а граничні прогини визначаємо за лінійною інтерполяцією
Проліт l 1 м fгр = l /120,
Проліт 1- 3 м
fгр = 0,0083 + {0,0117( l -1м)}/2м (м),
Проліт l=3 м fгр = l /150,
Проліт 3- 6 м
fгр = 0,020 + {0,01( l -3м)}/3м (м),
Проліт l=6 м fгр = l /200,
Проліт 6- 24 м
fгр = 0,030 + {0,066( l -6м)}/18м (м),
Проліт l=24 м fгр = l /250.
Максимальні дотичні напруження на опорі
Rск* = Rск * mв * mt * mперех=1,6*1,0*0,8*1,0=1,28 МПа
Rск=1,6мПа, п.5а для деревини другого сорту при вигині неклеєних елементів
Розрахунок опорної підкладки.
Розрахунковий опір зминанню Rзм90 = 3 мПа тбл. 3, п.4а.
Навантаження на опорну подушку RA = Qmax = 6,14 кН.
,
Rзм90* = Rзм90 * mв * mt * mперех= 3,0*1,0*0,8*1,0=2,4 МПа,
.
При ширині прогону bп = 2.tд.=2 х 3,8 = 7,6 см.
Ширина підкладки bпід,min=Апотрібзм/bп=25,6/7,6=3,4см, приймаємо, з конструктивних міркувань, bпід 100 мм .
4. Центрово-стиснуті стержні
Розрахункові формули та обмеження норм [3]
1 Перевірка стійкості, формула (6)
;
2 Перевірка міцності, формула (5)
;
3 Обмеження площі перерізу
А min =50 см2.
4 Обмеження гнучкості - табл. 14 [3],
- для основних елементів - 120,
- для не основних елементів - 150,
- для конструктивних елементів - 200.
Короткі теоретичні відомості.
При пружній роботі матеріалу л?70 коефіцієнт поздовжнього вигину обчислюємо за формулою Ейлера:
Відношення
Для визначення межі застосування формули Ейлера порівняємо критичну напругу межі пропорціональної роботи деревини:
відкіля:
Для пружно-пластичної роботи матеріалу, що відповідає гнучкості л?70:
Гнучкість формула (9) [3], розрахункова довжина дорівнює:
- формула (10) [3]., 0 -рис. 4.3 і п. 4.21 [3].
Формули для обчислення площі перетину, радіусу інерції, моменту інерції і моменту опори дані табл. 4.1.Несуча здатність елементів з умов:
міцності /n,
стійкості /n,
Приклад розрахунку. Для заданих розмірів і умов експлуатації визначити несучу здатність колони.
Вихідні данні:
- Будинок першого класу відповідальності за нормами [1],
- Тип опорних кріплень 2 за мал.4.1,
- Тип поперечного перерізу 1 за мал. 4.3, ослаблення не виходять на кромки,
- Розміри поперечного перерізу: ширина-b = 100 мм, висота h = 220 мм, розмір ослаблення d1 = 44 мм,
- Умови експлуатації Б3,
- Матеріал - модрина сибірська 2-го сорту,
- Температура в приміщенні - 35 С,
- Глибоке просочення антипіренами,
- Варіант закріплення стержнів по мал. 4.1. варіант 2,
- Висота колони lгеом = 4,2 м.
Обчислюємо площу брутто
;
Площа ослаблення
;
Відсоток ослаблення
що більш ніж 25 % , тому розрахункова площа дорівнює
;
Радіуси інерції ,
, ;
Розрахункова довжина
;
Максимальна гнучкість
;
Колона є основним елементом, так як гнучкість не перевищує 120. При гнучкості більшій ніж 70 коефіцієнт поздовжнього вигину знаходимо за формулою Ейлера:
Розрахунковий опір:
Rс* = Rс * mв * mt * mа * mперех=13*0,9*1,0*0,9*1,2=12,64 МПа,
де:
Rс=13 МПа- табл. 3, п.1а; mв =0,9 - табл. 5 - умови Б3;
mt =1,0 - п.3.2,б - температура 35 С, mа= 0,9 - п.3.2
mперех= 1,2- табл. 4.
Несуча здатність за умовами стійкості:
;
Несуча здатність за умовами міцності:
;
Анетто=А-Ао=220-88=132 см2.
Мінімальна несуча здатність .
Геометричні характеристики простих перерізів
Табл. 4.1
|
Переріз |
Площа А, см2 |
Момент інерції І, см4 |
Момент опору, W,см3 |
Радіус інерції і,см |
Приміт ка |
|
|
b*h |
0,289*h |
вісь х |
||||
|
0,289*b |
вісь у |
|||||
|
2*р*Rc*t |
0,707*Rc |
|||||
|
A |
0,289*h |
вісь х |
Мал. 4.1. Варіанти закріплення кінців стержнів
-
Мал. 4.2. Розрахункові довжини стержнів ,
a) Ослаблення, що не виходять на кромки
b)
|
Арозр.=Абрутто, якщо Арозр.=4/3 Анетто, якщо |
б) Арозр.=Анетто, якщо ослаблення виходять на кромки
Мал. 4.3. Типи поперечних перерізів та розрахункова площа Арозр.
5. Розрахунок стержнів на стиск з вигином
Розрахунок арки з прямолінійним верхнім поясом на дію прямосиметричного навантаження . Схема арки дана на мал. 5.1
Вихідні дані:
- Постійне навантаження pm = 316 Па,
- Снігове навантаження sm = 800 Па,
- Розрахунковий проліт l =10 м,
- Крок арок b = 1,1 м,
- Стріла підйому f= 3 м,
- Матеріал - ялиця 2-го сорту,
- Будинок першого класу відповідальності n =1,0
Довжина верхнього поясу - див. мал. 5.1 і 5.2
Величина постійного навантаження з урахуванням кута нахилу поясу
Граничне розрахункове погонне навантаження
Подовжні зусилля стиску в поясах знаходимо двома способами
1 Через розпір і вертикальну опорну реакцію
Зусилля в верхньому Nп,в та нижньому Nп,н кінцях верхнього поясу
З умови рівноваги сил у ключовому шарнірі
Згинальний момент посередині довжини поясу
Через опорні реакції і погонне навантаження
Верхній пояс розраховуємо на стиск з вигином
Умова міцності поясу за нормальними напруженнями
Мдеф - згинаючий момент з урахуванням деформованої схеми.
Розрахунковий опір
R*с = Rс * mв * mt * mперех=13 * 1,0 * 0,8 * 0,8 = 8,32 МПа.
Вплив першого доданку від стискання поясу оцінимо коефіцієнтом 0,9, величину , що враховує збільшення згинаючого моменту за рахунок деформації осі балки, приймаємо попередньо = 0,8. Наближено формула 4.17 набуває вигляду:
Звідси необхідний момент опору поперечного перерізу верхнього поясу:
.
Приймаємо за Додатком А для верхнього поясу перетин дошки 100 х 200 мм, момент опору і площа
Перевіряємо міцність пояса від дії стиску та згину верхнього поясу за формулою 4.17 [3], для чого знаходимо коефіцієнт о:
Ейлерова розрахункова критична сила
Зменшимо вдвічі розрахункову довжину верхнього поясу , тобто установимо підвищену затяжку-мал. 5.1
,
Необхідний момент опору
Для поперечного перерізу шириною 60 мм і висотою 150 мм (Додаток А).
R*с = Rс * mв * mt * mперех=13 * 1,0 * 0,8 * 0,8 = 8,32 МПа
6. Розрахунок і конструювання стикування на болтах
Обчислити несучу здатність стикування на болтах при наступних вихідних даних - мал.6.1.
Вихідні данні:
- Номер схеми - 1;
- а=45 мм - товщина крайніх елементів, а також більш тонких елементів однозрізних з'єднань;
- с=55 мм- товщина середніх елементів, а також рівних за товщиною або більш товстих елементів однозрізних з'єднань;
- d=16 мм - діаметр болта;
- n=6 - кількість болтів по одну сторону від стику;
- умови експлуатації В1; матеріал - осика 2-го сорту,
- температура в приміщенні - 500 С.
Типи з'єднань - симетричні і несиметричні дані на мал.8 [3], з'єднання зі сталевими накладками - симетричні мал.9а, і несиметричні - мал.9б норм [3].
Розрахункову несучу здатність одного умовного зрізу обчислюємо за формулами табл. 17 і п.5.15[3]. Відповідно до завдання маємо симетричне з'єднання (симетрична деформація нагеля)
1 З умови зминання деревини в більш тонкому елементі товщиною «а»
З умови зминання деревини в більш товстому елементі товщиною «с»
З умови вигину нагеля з урахуванням роботи меншої товщини «а»
Робота нагеля на вигин у пружному середовищі, за табл. 17 норм [3], у нормах ця формула наведена в дужках (але не більш)
З чотирьох умов найменше значення несучої здатності одного умовного зрізу нагеля Тmin = 2,53 кН. Несуча здатність вузла, формула 55 норм [3] ,
, де:
nш=2- число розрахункових швів, за мал. 6.1 - два умовних зріза
Конструювання.
Знаходимо мінімальні відстані між осями болтів s1-s3:
Відстані між осями болтів уздовж волокон:
s1=7* d = 7 * 1,6 = 11,2 см,
Відстані між осями болтів поперек волокон:
s3=3,5 * d = 3,5 * 1,6 = 4,8 см,
s2=3 * d = 3 * 1,6 = 5,6 см.
Мал. 6.1. Тип 1. Симетричне з'єднання на болтах
Мал. 6.2. Тип 2. Несиметричне з'єднання
Мал. 6.3. Тип 3. Симетричне з'єднання на стальних накладках
7. Розрахунок дощатого настилу
Конструкція настилу приведена на мал. 7.1
Вихідні дані:
- Розрахунковий проліт = 1,5 м;
- Снігове навантаження - за 3-м сніговим районом;
- Умови експлуатації В1;
- Температура в приміщенні - 500С;
- Матеріал - ялиця 3-го сорту;
- Будинок 3-го класу відповідальності n = 0,9.
Навантаження на покриття
Табл. 7.1
|
№ п/п |
Найменування елементів покриття |
Характеристичне та експлуатаційне значення, Па |
Коеф. надійн. за навантаж.f |
Граничне розрахункове значення,Па |
|
|
1. |
Металева покрівля товщиною 5 мм, t * * g * квол.= =0,005 * 7850 * 9,81 * 1,4 |
54 |
1,05 |
57 |
|
|
2. |
Гідроізоляція |
30 |
1,3 |
39 |
|
|
3. |
Настил щита з дощок товщиною попередньо 23 мм t * * g = =0,023 * 500 * 9,81 |
113 |
1,1 |
124 |
|
|
4. |
Поперечні і діагональні планки- 50 % від сили ваги настилу |
56 |
1,1 |
62 |
|
|
pе = 253 |
p m =282 |
||||
|
5. |
Характеристичне значення снігового навантаження за п'ятим районом So = 1600 Па |
Sе =784 |
Sm =1664 |
Граничне та експлуатаційне значення снігового навантаження обчислюємо за прикладом Додатка Б.
Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття:
(8.1)
де гfm - коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, що визначається в залежності від терміну експлуатації за табл.1. Для терміну Т=60 років гfm = 1,04.
коефіцієнт С визначається за формулою:
де µ=1, Се=1, Сalt=1
Експлуатаційне розрахункове значення обчислюється за формулою:
де гfe=0,49 - коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження визначається за табл. 3 Додатку Б в залежності від частки часу з=0,02, впродовж якої можуть порушуватися умови другого граничного стану.
S0 і С - те саме, що і в формулі (8.1).
Настили під покрівлю розраховують на два сполучення навантажень - п. 6.14 норм [3].
1 Перше сполучення. Постійне і тимчасове навантаження від снігу. Розрахунок виконуємо на міцність і прогин - мал. 7.2.
Погонне нормативне і розрахункове навантаження на 1 м ширини щита.
Розрахунковий згинальний момент
Момент опору настилу шириною 1 м
Для першого сполучення навантажень розрахунковий опір вигинові деревини 3-го сорту
Rи* = Rи * mв * mt *x mперех=13 * 0,9 * 0,8 * 0,8 = 7,49 МПа
Rи =13 мПа - див. примітка 5 до табл. 3 [3].
Умови міцності при вигині, формула 17 [3]
2 Друге сполучення. Постійне і тимчасове навантаження від зосередженого вантажу масою 100 кг ( монтажник з інструментом), коефіцієнт надійності за навантаженням f =1,2. Розрахунок виконуємо тільки на міцність. Враховуючи роботу діагональних планок, зосереджений вантаж розподіляємо на ширину 500 мм. На умовну ширину щита 1 м ставимо двох монтажників з інструментом - мал. 7.2.
Граничний розрахунковий згинальний момент
Розрахунковий опір другого сполучення
Rи** = Rи * mн * mв * mt * mперех=
13*1,2 * 0,9 * 0,8 * 0,8 = 7,49 мПа
mн =1,2- табл. 6 [3]. враховує тимчасовий характер монтажного навантаження.
З умови міцності при вигині, формула 17 [3]
,
,
Не стругані дошки мають товщину 19, 25, 32, 40 мм., при струганні з однієї сторони розрахункова товщина дощок відповідно дорівнює 16,75; 22,75; 29,25 і 37,25 мм.
З двох сполучень до розрахунку приймаємо більшу товщину 22 мм і округляємо до найближчої більшої товщини за сортаментом - 25 мм.
Максимальний прогин настилу за двопролітною розрахунковою схемою
,
Момент інерції настилу шириною 1 м
Е**= Е*mв*mt*mперех. = 104*0,9*0,8*0,8 = 0,576*104 МПа;
mв =0,9 - табл. 5 - умови В1,
mt =0,8 - п.3.2,б - температура 50 С,
mперех= 0,8 - табл. 4, колонка 1.
Граничне значення прогину для прольоту 1,5 м
fгран = 0,0083 + {0,0117( l -1м)}/2м =
=0,0083 + {0,0117( 1,5м -1м)}/2м = 0,0112 м
.
8. Розрахунок і конструювання нерозрізного багатопролітного прогону з дощок
Навантаження на покриття - Табл. 8.1
Нерозрізний прогін проектуємо спареним із двох дощок на ребро зі стиками, розташованими на відстані 0,21 В від місць обпирання на балки - мал. 8.1,а. Звичайно крок балок В=4, 5, 6 м.
Вихідні дані:
Будинок підвищеного класу відповідальності гn=1.
Покрівля щитова, ухил покрівлі 10%.
Постійне навантаження по сьомому розділу.
Снігове навантаження по четвертому сніговому району.
Крок прогонів 1,5 м, крок балок В=6 м.
Умови експлуатації Б2, температура в приміщенні 50о С.
Матеріал - сосна 2-го сорту.
Табл. 8.1
|
№ п/п |
Найменування елементів покриття |
Характеристичне та експлуатаційне значення, Па |
Коеф. f |
Граничне розрахункове значення,Па |
|
|
1. |
Металева покрівля товщиною 5 мм, t * * g * ккон. = =0,005 * 7850 * 9,81 * 1,4 |
54 |
1,05 |
57 |
|
|
2. |
Гідроізоляція |
30 |
1,3 |
39 |
|
|
3. |
Настил щита з дощок товщиною попередньо 23 мм t * * g = =0,023 * 500 * 9,81 |
113 |
1,1 |
124 |
|
|
4. |
Поперечні і діагональні планки - 50 % від сили тяжіння настилу |
56 |
1,1 |
124 |
|
|
5. |
Прогін із двох дощок товщиною 100 мм і шириною ( висота прогону) 200 мм b * h * * g = =(2 x*0,1 * 0,2 * 500 * 9,81)/1,5 , де 1,5 м - крок прогонів ………………………………………… Разом |
130,8 ……… pе =384 |
1,1 …… |
143,8 ………. pm =426 |
|
|
6. |
Характеристичне значення снігового навантаження за п'ятим районом So = 1600 Па |
Sе =784 |
Sm =1664 |
Граничне та експлуатаційне значення снігового навантаження обчислюємо за прикладом Додатка Б.
Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття:
(8.1)
де гfm - коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, що визначається в залежності від терміну експлуатації за табл.1. Для терміну Т=60 років гfm = 1,04.
коефіцієнт С визначається за формулою:
де µ=1, Се=1, Сalt=1
Експлуатаційне розрахункове значення обчислюється за формулою:
де гfe=0,49 - коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження визначається за табл. 3 Додатку Б в залежності від частки часу з=0,02, впродовж якої можуть порушуватися умови другого граничного стану.
S0 і С - те саме, що і в формулі (8.1).
Погонні граничне та експлуатаційне розрахункові навантаження на прогін:
При наявності щитової покрівлі і 10% ухилі роботу прогону на косий вигин не враховуємо.
Розрахунковий згинальний момент
Розрахунковий опір вигинові
Rи* = Rи * mв * mt * mперех=13 * 1,0 * 0,8*1,0 = 10,4 МПа
Умови міцності при вигині, формула 17 [3]
Необхідний момент опору
;
Приймаємо прогін із двох дощок 2 х 75 х 200 мм, додаток А.
;
Момент інерції
;
Перевіряємо міцність прогону за нормальними напруженнями
;
Максимальний прогин прогону (багатопролітна нерозрізна балка)
;
Е*= Е*mв*mt*mпер. = 104*1*0,8*1*104 = 0,8*104 МПа;
mв =1,0 - табл. 5 - умови В1,
mt =0,8 - п.3.2,б - температура 50 С,
mперех= 1,0 - табл. 4, стовпчик 1.
Граничне значення прогину при розрахунковому прольоті 6 м
fгр = В/200= 6/200=0,03 м.
Розрахунок стикування прогону на цвяхах.
Згинальний момент в опорному вузлі прогону розкладаємо на пару сил, величина сил дорівнює поперечній силі Qцв, прикладеній до цвяхового забою, плече пари сил приблизно дорівнює відстані між стиками прогону - 2 хцв:
М=Qгв х 2х цв,
Поперечна сила сприймається цвяховим забоєм і дорівнює
Приймаємо цвяхи діаметром dцв = 5 мм і довжиною lцв = 150 мм.
З'єднання несиметричне. Розрахункову несучу здатність Т одного умовного зрізу обчислюємо за формулами табл. 17 і п.5.15[3].
З умови зминання деревини в більш тонкому елементі товщиною «ар»
ар=lцв-c-2мм-1,5dцв=150-75-2-1,5*0,5=72мм, згідно табл. 18 для відношення ар/с = 72/75=0,96 коефіцієнт kн = 0,36
З умови зминання деревини в більш товстому елементі товщиною «с»
З умови вигину нагеля з урахуванням роботи меншої товщини «ар»
Робота нагеля на вигин у пружному середовищі, за табл. 17 [3], в нормах формула наведена в дужках (але не більш)
З чотирьох умов найменше значення несучої здатності одного умовного зрізу Тmin = 0,894 кН.
Необхідна кількість цвяхів
. Приймаємо 5 цвяхів .
Крок цвяхів за висотою прогону
Конструювання. Мінімальні відстані між осями цвяхів s1-s3:
Відстані між осями цвяхів уздовж волокон: s1=15 * d = 15 * 0,5 = 7,5 см.
Відстані між осями цвяхів поперек волокон: s2=s3=4 * d = 4 * 0,5 =2,0 см
Перелік посилань
1. ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи. Норми проектування. Київ. Міністерство будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства України. 2006.- 60с.
2. ДСТУ Б В.1.2-3:2006. Прогини і переміщення. Вимоги проектування. Київ. Міністерство будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства України. 2006.- 10с.
3. СНиП II - 25 - 80. Деревянные конструкции / Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1982 .
4. СНиП III - 19 - 75. Деревянные конструкции. Правила производства и приемки работ. ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. - М.: Строиздат, 1976. - 48с.
5. ДБН В.2.6-14-95.Конструкції будинків і споруд. Покриття будинків і споруд. Держкоммістобудування України, Київ 1998. С.140.
6. СниП 2.01.02 - 85. Противопожарные нормы / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 16 с.
7. Технико-экономическая оценка конструкций из дерева и пластмасс. / Журба И.П., Никольская Н.В. - Днепропетровск: ПГАСА, 2003.
8. Конструкции из дерева и пластмасс /Под ред. Г.Г. Карлсена, Ю.В. Слицкоухова. - М.: Стройиздат, 1986. -543 с.
9. Конструкции из дерева и пластмасс: Примеры расчета и конструирования / Под ред. В.А.Иванова. - К. Вища школа. 1981.- 391 с.
10. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник/ Под ред. И.М. Гриня.- К.: Будівельник, 1988.- 240 с.
11. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНИП 11-25-80) / ЦНИИСК им. Кучеренко .- М.: Стройиздат, 1986.-216 с.
12. Кліменко В.З. Проектування дерев'яних конструкцій: Навч. посібник, - К.: ІЗМН, 1998. - 432.
ДОДАТОК А
Сортамент і геометричні характеристики дощатих елементів покриттів і перекриттів будинків.
конструкція деревина пластмаса споруда
|
№ п/п |
c * h, мм |
Wx, см3 |
Jx, см4 |
2*c * h, мм |
Wx, см3 |
Jx, см4 |
|
|
1. |
60 х 100 |
100 |
500 |
2 х 60 х 100 |
200 |
1000 |
|
|
2. |
60 х 125 |
156 |
976 |
2 х 60 х 125 |
312 |
1953 |
|
|
3. |
60 х 150 |
225 |
1688 |
2 х 60 х 150 |
450 |
3375 |
|
|
4. |
60 х 175 |
306 |
2680 |
2 х 60 х 175 |
612 |
5359 |
|
|
5. |
60 х 200 |
400 |
4000 |
2 х 60 х 200 |
800 |
8000 |
|
|
6. |
60 х 225 |
506 |
5324 |
2 х 60 х 225 |
1012 |
10648 |
|
|
7. |
75 х 200 |
500 |
5000 |
2 х 75 х 200 |
1000 |
10000 |
|
|
8. |
75 х 225 |
633 |
71119 |
2 х 75 х 225 |
1266 |
14238 |
|
|
9. |
75 х 250 |
781 |
9765 |
2 х 75 х 250 |
1562 |
19531 |
|
|
10. |
100 х 200 |
666 |
6665 |
2 х 100 х 200 |
1333 |
13330 |
|
|
11. |
100 х 225 |
844 |
9492 |
2 х 100 х 225 |
1688 |
18948 |
|
|
12. |
100 х 250 |
1041 |
13021 |
2 х 100 х 250 |
2083 |
26042 |
ДОДАТОК Б
Снігові навантаження
Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття (конструкції) обчислюється за формулою:
(1)
де гfm - коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, що визначається в залежності від терміну експлуатації за табл.1;
Табл.1
|
Т, років |
1 |
5 |
10 |
20 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
150 |
200 |
300 |
500 |
|
|
гfm |
0,24 |
0,55 |
0,69 |
0,83 |
0,96 |
1,00 |
1,04 |
1,10 |
1,14 |
1,22 |
1,26 |
1,34 |
1,44 |
Проміжні значення коефіцієнта гfm слід визначати лінійною інтерполяцією,
S0 - характеристичне значення снігового навантаження (у Па), що визначається згідно з табл.2
Табл. 2
|
Сніговий район |
S0 Па |
|
|
1 |
800 |
|
|
2 |
1000 |
|
|
3 |
1200 |
|
|
4 |
1400 |
|
|
5 |
1600 |
|
|
6 |
1800 |
коефіцієнт С визначається за формулою:
(2)
де µ- коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні грунту до снігового навантаження на покриття, для будівель з ухилом б?250 коефіцієнт µ дорівнює 1;
Ce - коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі і встановлюється завданням на проект. За відсутністю даних про режим експлуатації крівлі коефіцієнт Ce допускається приймати рівним одиниці.
Calt - коефіцієнт географічної висоти, враховує висоту H (у кілометрах) розміщення будівельного об'єкту над рівнем морить і визначається за формулою:
Calt = 1,4Н + 0,3 (при H?0,5 км); Calt = 1 (при H<0,5 км.). (3)
При наявності результатів снігомірних зйомок, проведених у зоні будівельного майданчика, характеристичне значення снігового навантаження визначається шляхом статистичного оброблення даних снігомірних зйомок і при цьому приймається Саlt =1.
Експлуатаційне розрахункове значення обчислюється за формулою:
де гfe - коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження визначається за табл. 3 в залежності від частки часу з, впродовж якої можуть порушуватися умови другого граничного стану.
Табл. 3
|
з |
0,002 |
0,005 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,1 |
|
|
гfe |
0,88 |
0,74 |
0,62 |
0,49 |
0,40 |
0,34 |
0,28 |
0,10 |
Проміжні значення гfe слід визначати лінійною інтерполяцією.
Значення з набуває по нормах проектування конструкцій або встановлюється завданням на проектування залежно від їх призначення, відповідальності і наслідків виходу за граничний стан. Для об'єктів масового будівництва допускається приймати з = 0,02.
S0 і С - те саме, що і в формулі (1).
Приклад розрахунку граничного та експлуатаційного значення снігового навантаження:
Вихідні дані:
Сніговий район 3;
Термін експлуатації будівлі 60 років.
Граничного значення снігового навантаження:
Характеристичне значення снігового навантаження для 3-го району
S0= 1200 Па.
Коефіцієнт С дорівнює:
Граничне значення снігового навантаження :
Згідно табл. 1 гfm = 1,04.
Експлуатаційне значення снігового навантаження:
Згідно табл. 3 гfe = 0,49.
ДОДАТОК В
Приблизні терміни експлуатації будівель і споруд
Табл. 1
|
Будівля |
Т, рік |
|
|
житлові і громадські |
100 |
|
|
виробничі і допоміжні |
60 |
|
|
складські |
60 |
|
|
сільськогосподарські |
50 |
|
|
мобільні збірно-розбірні |
20 |
|
|
мобільні контейнерні |
15 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Виробництво виробів і конструкцій із деревини, використання даної сировини в будівництві завдяки високим будівельно-технологічним властивостям. Теплопровідність деревини та фактори, що на неї впливають. Виробництво виробів із пластмас, їх недоліки.
реферат [47,2 K], добавлен 21.12.2010Деревина як будівельний матеріал має ряд недоліків або вад, що знижують її якість, а у ряді випадків роблять її непридатною для використання в деяких конструкціях. Основні недоліки деревини: гниття, сучки. Вади форми стовбура та структури деревини.
реферат [2,5 M], добавлен 11.09.2008Вибір геометричної схеми ферми. Вибір розрахункової схеми і збір навантажень. Визначення поздовжніх сил (статичний розрахунок). Підбір поперечних перерізів стиснутих і розтягнутих стержнів. Конструювання вузлів ферми з парних кутиків і замкнутих профілів.
методичка [2,6 M], добавлен 20.01.2011Конструкція покриття – дощаті щити, багатопролітні дощаті прогони. Нормативне навантаження і розрахункове навантаження на балку. Розрахунок дощатоклеєної та дощатоклеєної армованої балки покриття. Захист деревини від вогню та гниття. Хімічний захист.
практическая работа [161,7 K], добавлен 14.11.2008Будова й властивості деревини. Деревина з річними кільцями складає основу стовбура і має велике промислове значення. Відхилення від норми в будові стовбура дерева, в зовнішньому вигляді та формі. Найбільш розповсюджений і неминучий порок деревини - сучки.
доклад [16,8 K], добавлен 23.05.2009Конструктивні та планувальні рішення житлового будинку. Теплотехнічний розрахунок огороджуючої конструкції. Розрахунок та конструювання великорозмірних залізобетонних елементів сходової клітки. Визначення складу і об'ємів будівельно-монтажних робіт.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 20.06.2014Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013Охорона джерел водопостачання від забруднення і виснаження; очисні споруди. Вибір технологічної схеми очистки; конструювання основних елементів водозабору. Розрахунок насосної станції; експлуатація руслового водозабору; визначення собівартості очистки.
дипломная работа [1002,7 K], добавлен 25.02.2013Поняття ростверку, його види. Характеристики і технологія формування ростверкового фундаменту у будівництві споруд. Використання балок або плит як опорної конструкції для споруджуваних елементів будівлі. Класифікація свайних фундаментів і ростверків.
презентация [2,9 M], добавлен 26.11.2013Об’ємно-планувальне та конструктивне рішення будівлі. Розрахунок рами: визначення навантажень, результати статичного рами на ЕОМ. Вибір комбінацій зусиль для лівої колони рами. Розрахунок та конструювання колони. Розрахунок та конструювання ферми.
курсовая работа [193,2 K], добавлен 21.11.2008Розрахунок, конструювання плити, визначення навантажень, розрахункова схема. Уточнення конструктивних параметрів поперечного перерізу, визначення площ робочої арматури. Побудова епюри матеріалів, розрахункові перерізи, згинальні моменти другорядної балки.
курсовая работа [532,8 K], добавлен 19.09.2012Вибір схеми розміщення балок перекриття. Визначення міцності за нормальними перерізами. Розрахунок і конструювання плити перекриття з ребрами вгору. Проектування ригеля таврового поперечного перерізу з полицею внизу. Конструювання фундаменту під колону.
курсовая работа [517,5 K], добавлен 29.11.2012Теплотехнічний розрахунок товщини огороджуючої конструкції. Визначення тепловитрат приміщеннями будівлі. Конструювання та вибір обладнання теплового пункту. Електричний розрахунок апарату для підігріву води. Визначення розмірів вентиляційних каналів.
курсовая работа [979,9 K], добавлен 26.11.2013Розрахунок та конструювання залізобетонних елементів збірного балочного перекриття цивільної будівлі з неповним каркасом. Збір навантаження на будівельні елементи та стрічковий фундамент, а також розрахунок плити перекриття за нормальним перерізом.
контрольная работа [689,2 K], добавлен 27.06.2013Характеристика бетону і залізобетону. Причини та наслідки пошкодження будівельних залізобетонних конструкцій. Підготовка основи та матеріали для ремонту, обробка стальної арматури та металевих елементів конструкції. Організація праці опоряджувальників.
реферат [2,9 M], добавлен 26.08.2010Проектування — надзвичайно важливий і відповідальний етап в інвестиційному процесі. Склад проектної документації. Стадія передпроектної пропозиції. Техніко-економічне обґрунтування. Плани, розрізи і фасади будівель. Напрямок січної площини для розрізу.
реферат [236,5 K], добавлен 15.11.2013Обґрунтування місця розташування і технологічної схеми водозабірних споруд. Розрахунок розмірів водоприймальних отворів, площі плоских знімних сіток, діаметрів трубопроводів і втрат напору в елементах споруд. Підбір дренажних насосів і допоміжних труб.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 14.11.2011Визначення постійного навантаження від металевої ферми та елементів прогонової будови. Розрахунок зусиль в елементах металевої ферми від постійного та тимчасового навантаження. Обчислення прикріплення стержнів до вузла головної ферми за допомогою болтів.
курсовая работа [83,4 K], добавлен 09.01.2014Типи жорсткості елементів ферми і балки. Епюра поздовжніх сил у стержнях ферми. Деформована схема рами, статичний розрахунок плоскої рами. Побудова векторів вузлових навантажень. Вузлові переміщення як кінематичні характеристики дискретної моделі.
контрольная работа [544,0 K], добавлен 04.05.2015
