Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Исходные данные

1. Трёхслойная панель с внешними слоями из водостойкой фанеры и внутренними рёбрами из досок хвойных пород

1.1 Исходные данные

1.2 Нагрузки на панель

1.3 Характеристики материалов

1.4 Геометрические характеристики панели

1.5 Проверка панели на прочность

1.6 Расчёт на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки относительно нейтральной оси

1.7 Проверка панели на прогиб

2. Двускатная дощатоклееная балка прямоугольного сечения пролётом 11.75м

3. Расчет клеефанерной стойки

3.1 Сбор нагрузок на колонну

3.2 Определение усилий в стойке

3.3 Компановка поперечного сечения стойки

3.4 Приведенные характеристики сечения

3.5 Проверка прочности

3.6 Проверка устойчивости

3.7 Расчет анкерного крепления клеефанерной стойки коробчатого типа

Исходные данные:

Район строительства Санкт-Петербург

Режим эксплуатации А-3

Крыша Клеефан. панели

Основная несущая конструкция покрытия клеедощатая балка

Длина здания 30,0 м

Стойка (колонна) клеефанерная

Степень ответственности здания II-класс

Пролёт 12 м

Высота колонны 7,5 м

Шаг рам 6,0 м

1. Трёхслойная панель с внешними слоями из водостойкой фанеры и внутренними рёбрами из досок хвойных пород

Запроектируем покрытие здания по балкам, установленным в плане с шагом 6,0м. Материал кровли - три слоя рубероида. Район постройки - Санкт-Петербург. Условия эксплуатации - А₃. Класс ответственности здания - II.

1.1 Исходные данные

Размер панели в плане 1,475,95 м; обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ, сорт В/ВВ по ГОСТ 3916-69*; рёбра из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50. Утеплитель - минеральные плиты с плотностью 1 кН/м³ на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-82*. По теплотехническим расчётам толщина утеплителя - 80 мм. Теплоизоляционные плиты приклеиваются к нижней обшивке панелей на слое битума, который одновременно выполняет роль пароизоляционной прослойки. Для сохранения положения теплоизоляционного слоя и предотвращения его смещения при перевозке панелей по верху теплоизоляции укладывается слой картона, края которого отгибаются и прибиваются к рёбрам каркаса панели. Воздушная прослойка над утеплителем - вентилируемая вдоль панели. Для большей сохранности обшивок панели слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Два слоя наклеивают после установки панели. Ширина панели принята с учётом ширины фанерного листа и обрезки кромок для их выравнивания. Толщину панели принимаем 8 мм. Направление волокон наружных шпонов фанеры обеих обшивок панели должно быть продольным для обеспечения стыкования листов фанеры “на ус” и для лучшего использования прочности фанеры.

Для каркаса панели применены пиломатериалы по сортаменту ГОСТ 24454 - 80* сечением 50175 мм.

С учётом обработки для склейки идут доски 44169 мм. Принимаем расчётный пролёт панели l_p=0,99l=0,99·5980=5920 мм. Высота панели h_П=h_реб+2_об=169 + 2·8=185 мм, что составляет 18,5/592=1/32 пролёта и соответствует рекомендациям, согласно которым высота панели составляет 1/301/35 пролёта. Шаг рёбер определяем из условия расчёта верхней фанерной обшивки на изгиб поперёк волокон от сосредоточенной силы Р=1·1,2=1,2 кН как балки, заделанной по концам (у рёбер), ширина расчётной полосы 1000 мм. При этом принимаем четыре ребра с расстоянием между рёбрами в осях

с = (1470 - 2 · 44) /3 = 461 мм.

Изгибающий момент в обшивке

М=Р·с/8 = 1,2 · 461/8 = 69,15 кН· мм.

Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм

W = /6 = 1000·8²/6 = 10670 мм³.

Напряжения в верхней обшивке от изгиба сосредоточенной силой

_п=M/W = 69,15 ·10³/10670 = 6,48 МПа < 6,51,2=7,8 Мпа

(где 1,2 - коэффициент условий работы для монтажной нагрузки). Для увеличения жесткости каркаса продольные рёбра соединены на клею с поперечными рёбрами, расположенными по торцам и в середине панели).

1.2 Нагрузки на панель

Панели предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям (табл. 1). Полная нагрузка на 1 м² панели:

нормативная q_н= 1,721·1,5 = 2,58 кН/м;

расчётная q_р= 2,321·1,5 = 3,48 кН/м.

Таблица 1 - Подсчёт нагрузки на 1 м панели

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка q, кН/м	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка q, кН/ м
Кровля рубероидная трёхслойная	0,12	1,3	0,16
Клеефанерная утеплённая панель:
Фанера марки ФСФ: 2?0,08?7	0,112	1,1	0,123
Каркас из сосновых досок:
продольные рёбра с учётом брусков продольных стыков: 5?0,169?0,044/1,47	0,126	1,1	0,138
поперечные рёбра: 3?0,092?0,044?5/5,95	0,010	1,1	0,011
Утеплитель - минераловатные плиты =8 см: 0,08?0,417/0,461	0,054	1,2	0,065
Пароизоляция	0,02	1,2	0,024
Постоянная нагрузка Временная нагрузка (снеговая)	0,441 1,28	1,4	0,521 1,8
Итого	1,721		2,321

1.3 Характеристики материалов

Для семислойной фанеры ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм по табл. 10 и 11 СНиП II-25-80 имеем:

расчётное сопротивление растяжению 0,9 - коэффициент условий эксплуатации конструкций СНиП II-25-80, табл. 5;

0,95 - коэффициент надёжности по назначению СНиП 2.01.07-85.;

расчётное сопротивление сжатию ;

расчётное сопротивление скалыванию ;

модуль упругости ; расчётное сопротивление изгибу .

Для древесины рёбер (сосна) по СНиП II-25-80 модуль упругости Е_др=1000 МПа.

1.4 Геометрические характеристики панели

В соответствии со СНиП II-25-80, п. 4.25, приведённая расчётная ширина фанерных обшивок b_пр = 0,91,48 = 1,332 м. Так как проверку панели на прочность производим по обшивке, то геометрические характеристики поперечного сечения клееной панели приводим к фанерной обшивке. Приведённый момент инерции поперечного сечения панели

.

Приведённый момент сопротивления поперечного сечения панели

1.5 Проверка панели на прочность

Максимальный изгибающий момент

Напряжение в растянутой обшивке

Здесь 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры за счёт стыков в растянутой зоне. Проверку на устойчивость сжатой обшивки производим по формуле

При принятых размерах - расстоянии между продольными рёбрами , толщине фанеры _ф = 0,008 м

; .

Напряжение в сжатой обшивке

.

1.6 Расчёт на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки относительно нейтральной оси

Приведённый статический момент

Расчётная ширина клеевого соединения . Касательное напряжение в клеевом шве

1.7 Проверка панели на прогиб

Прогиб

где 1/250 - продольный прогиб для панелей покрытия в соответствии с табл. 16 СНиП II-25-80.

2. Двускатная дощатоклееная балка прямоугольного сечения пролётом 11.75м.

Сбор нагрузок на балку:

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка q, кН/м	Расчётная нагрузка q, кН/ м
Нагрузка от покрытия	0,441	0,521
Собственный вес балки	0,183	0,246
Временная нагрузка(снег)	1,28	1,8
Суммарная	1,904	2,567

кН/ м

кН/ м

Нагрузка: расчетная 15,5 кН/ м; нормативная 11,5 кН/ м.

Материалы: сухие сосновые строганные доски толщиной 33 мм 2-го и 3-го сорта. Доски 2-го сорта используются в крайних зонах на 0.15 высоты поперечного сечения (СНиП II-25-80, п. 6.19).

Условия эксплуатации: внутри отапливаемых помещений при температуре до 35, С относительной влажностью воздуха от 60 до 75 %. При этих условиях (СНиП II-25-80, табл. 5).

Принимаю ширину поперечного сечения b=14 см, высоту в середине пролёта h=102,3 см, т.е. l/11.5>l/15, тогда высота на опоре = 72,6 см.

Проверяем максимальные нормальные напряжения по СНиП II-25-80 формула (17) в расчетном сечении

см.

Высота в этом сечении

см

Расчетный изгибающий момент

кНм

Расчетные сопротивления изгибу и сжатию назначаем для древесины 2-го сорта согласно СНиП II-25-80, пп. 3.1 и 3.2, с введением коэффициентов условий работы , , и коэффициента надежности по назначению согласно СТ СЭВ 384-76. Тогда

Мпа

Напряжения в расчетном сечении

Мпа

мм

Где момент сопротивления поперечного сечения в расчетном сечении.

Проверку прочности по скалыванию производим в опорном сечении [СНиП II-25-80 по формуле (18)]. Поперечная сила на опоре

кН

расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон для древесины 2-г сорта

Мпа

скалывающее напряжение

Мпа

Проверяем опорную площадку на смятие

Мпа

Поскольку закрепление сжатой кромки осуществляется ребрами плит через 2х1,5 м и, следовательно, (см.п.4,25),

Проверка устойчивости плоской формы деформирования не требуется.

Прогиб в середине пролета балки находим согласно СНиП II-25-80, пп. 4,32-4,33, Предварительно вычисляем

;

;

мм

Тогда мм или относительный прогиб , т.е. необходимая жесткость балки обеспечена.

3. Расчет клеефанерной стойки

3.1 Сбор нагрузок на колонну

1) Постоянная нагрузка:

кН

где - вес стойки,кН - расчетный вес стойки

кН - вес покрытия.

2) Временные нагрузки:

- Снеговая нагрузка

кН

- Ветровая нагрузка

Вертикальные нагрузки от балки, положенные по оси стойки, включая вес стойки

кН.

Нормативная ветровая нагрузка . При шаге стоек 6,0 м ветровые нагрузки на двухшарнирную раму

;

.

где В = 6,0 м. - шаг несущих конструкций;

с - аэродинамический коэффициент;

n = 1,4 - коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки;

Нагрузки от собственного веса стенового ограждения передаются на фундамент.

Сосредоточенная сила от ветровой нагрузки на уровне верха стойки:

кН

кН

где h - высота несущей конструкции покрытия над стойкой.

Под действием горизонтальных нагрузок рама один раз статически неопределима.

3.2 Определение усилий в стойке

Определим неизвестную силу

Изгибающий момент и поперечная сила у основания стойки:

;

.

проектирование здание панель колонна

Задаемся высотой стойки .

Усилия в стойке
Усилие	Сечение 1	Сечение 2
N кН	0	-95
М кН*м	0	114,1
Q кН	0	24,15

3.3 Компановка поперечного сечения стойки

- Определение усилия в каждой ветви стойки.

где - приближенный коэффициент, учитывающий увеличение момента при деформации, - расстояние между осями поясов.

- Требуемая площадь поперечного пояса.

Принимаем 5 досок 125Ч40 суммарное сечение пояса.200Ч125 из древесины 2-ого сорта

Тогда площадь сечения пояса

Для стенок берем фанеру клееную березовую марки ФСФ сорта В/ВВ семислойную с расположением волокон вдоль оси элемента, толщиной 12мм.

3.4 Приведенные характеристики сечения

- Приведенная площадь.

где - площадь сечения поясов,

- площадь сечения фанеры,

- модуль упругости фанеры,

- модуль упругости древесины.

- Момент инерции приведенного сечения.

- Момент сопротивления приведенного сечения.

- Радиус инерции приведенного сечения.

- Гибкость колонны.

3.5 Проверка прочности

1. Расчет на прочность стойки по нормальным напряжениям.

где - коэффициент, учитывающий увеличение момента при деформации,

коэффициент продольного изгиба,

- расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон,

- коэффициент для внецентренно-сжатых клееных элементов высотой менее 50 см по п. 3.2д [1],

Прочность стойки по нормальным напряжениям обеспеченна.

2. Расчет на срез фанерной стенки по нейтральной оси.

- Определение статического момента инерции относительно нейтральной оси

- Проверка прочности на срез.

Прочность на срез фанерной стенки по нейтральной оси обеспеченна.

3. Расчет на скалывание между дощатыми поясами и фанерной стенкой

- Определение статического момента инерции дощатого пояса относительно нейтральной оси

- Проверка прочности на скалывание.

где - высота поясов, - число вертикальных швов.

Прочность на скалывание между дощатыми поясами и фанерной стенкой обеспеченна.

4. Проверка прочности стенки в опасном сечении I-I на действие главных растягивающих напряжений на уровне перехода поясов к фанерной стенке.

- Нормальные растягивающие напряжения в сечении I-I

где - сжимающее усилие от постоянной нагрузки, - расстояние от центра тяжести до сечения I-I.

- Определение статического момента инерции пояса относительно нейтральной оси

- Касательные напряжения в сечении I-I.

- Угол наклона главных напряжений к оси элемента

- Главные напряжения.

где расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа по графику рис. 17 прил5. [1].

Прочность стенки в опасном сечении I-I на действие главных растягивающих напряжений на уровне перехода поясов к фанерной стенке обеспеченна.

5. Проверка прочности стенки в опасном сечении II-II на действие главных сжимающих напряжений на уровне перехода поясов к фанерной стенке.

- Нормальные сжимающие напряжения в сечении II-II

где - сжимающее усилие от постоянной нагрузки, - расстояние от центра тяжести до сечения II-II.

- Касательные напряжения в сечении II-II.

- Угол наклона главных напряжений к оси элемента

- Главные напряжения.

где расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа по графику рис. 17 прил5. [1].

Прочность стенки в опасном сечении II-II на действие главных сжимающих напряжений на уровне перехода поясов к фанерной стенке обеспеченна.

3.6 Проверка устойчивости

1. Проверка устойчивости отдельной ветви из плоскости изгиба

- Приведенная площадь для ветви стойки.

- Приведенный момент инерции ветви.

- Радиус инерции ветви.

- Гибкость

где - расстояние между ригелями для навески стеновых панелей.

- Проверка устойчивости.

где - коэффициент продольного изгиба, для древесины п. 4,3 [1].

Устойчивость ветви из плоскости изгиба обеспеченна.

2. Проверка устойчивости стенки

Проверка по п.4,30 [1], с продольными по отношению к оси элемента расположением волокон наружных слоев.

Местная устойчивость стенки обеспеченна.

3. Проверка устойчивости в плоскости перпендикулярной изгибу.

- Приведенный момент инерции относительно оси X-X.

- Радиус инерции ветви относительно оси X-X.

- Гибкость относительно оси X-X.

- Проверка устойчивости.

где - коэффициент продольного изгиба.

Устойчивость в плоскости перпендикулярной изгибу обеспеченна.

3.7 Расчет анкерного крепления клеефанерной стойки коробчатого типа

1. Определение диаметра анкеров.

- Растягивающая сила

- Требуемое сечение анкеров

Принимаем в каждой ветви болта из стали Ст3пс2 с по табл. Г.7 [3] для диаметра болта 24ч30мм

где - учитывает возможную неравномерность работы анкерных болтов.

Принимаем 4 болта , по табл. Г.9 [3].

2. Расчет траверсы

Принимаем для траверсы уголок L100Ч8 , ,

- Момент сопротивления уголка

- Распределенная нагрузка на уголок

где - расстояние между стенками швеллера

- Изгибающий момент

где - высота швеллера

- Проверка прочности

Прочность обеспеченна.

- Проверка жесткости

Жесткость обеспеченна.

3. Расчет горизонтальных болтов

- Несущая способность одного болта смятию древесины

где ширина клеефанерной стойки, - диаметр болта.

- Несущая способность одного болта изгибу

- Количество болтов

где число расчетных швов нагеля.

Принимаем 6 рядов болтов

Размещено на Allbest.ru

...