Одноэтажное промышленное здание с деревянным каркасом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и образования РФ

Череповецкий государственный университет.

Инженерно-экономический университет

Кафедра СКиА

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Конструирование из дерева и пластмасс»

на тему:

«Одноэтажное промышленное здание с деревянным каркасом»

Выполнил:

Калина Л.И.

Проверил:

Лебедева И.А.

Череповец 2010г.



Содержание

Введение

1. Компоновка конструктивных элементов в их взаимосвязи. Определение геометрических размеров сооружения и элементов конструкции. Расстановки связей, обеспечивающих пространственную работу здания

2. Конструирование и расчет элементов кровли (клеефанерной плиты)

3. Конструирование и расчет основных несущих конструкций (несущая конструкция покрытия и дощатоклееная стойка)

4. Конструирование и расчет узлов несущей конструкции

5. Краткие указания по монтажу и изготовлению элементов покрытия

6. Мероприятия по защите конструкций от гниения и возгорания

Список литературы



Введение

К индустриальным деревянным конструкциям относятся деревянные клееные конструкции, которые представляют собой крупноразмерные конструкции заводского изготовления. Применение клееных деревянных конструкций удовлетворяет требованиям технической политики в области строительства, так как снижает массу зданий и сооружений, обеспечивает их капитальность и длительность эксплуатации, а также уменьшает трудоёмкость возведения сооружений.

Вес деревянных конструкций примерно в 5 раз меньше веса железобетонных, это позволяет значительно уменьшить затраты на перевозку конструкций и использовать облегченное крановое оборудование.

Древесина и конструкции на её основе обладают большой стойкостью по отношению к агрессивным средам и поэтому во многих случаях целесообразно их применение в зданиях с агрессивными средами. Долговечность деревянных конструкций, защищённых от загнивания только конструктивными мерами, достигает сотен лет.

Клееные конструкции в ряде случаев могут проектироваться без применения металла или с применением лишь мелких металлических деталей, которые достаточно просто защитить от коррозии.

В данной работе рассчитано одноэтажное промышленное здание с деревянным каркасом с несущими конструкциями в виде клееных дощатых балок двускатного очертания.



1. Компоновка конструктивных элементов в их взаимосвязи. Определение геометрических размеров сооружения и элементов конструкции. Расстановки связей, обеспечивающих пространственную работу здания

Расчетную схему принимаем по рис. 1. Длина здания 60 м, пролет 12м. Высота до низа стропильных конструкций равна 3,8 м.

В качестве несущих конструкций покрытия выбраны дощатоклееные балки двускатного сечения. Расстановка балок здания через 4м.

В качестве элементов кровли выбираем обшивку из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ, утепленную, покрытую рулонным трехслойным материалом.

Утепленные панели клеефанерной конструкции укладывают непосредственно на балки.

Продольная неизменяемость покрытия обеспечивается прикреплением панелей к балкам и постановкой горизонтальных связей.

2. Конструирование и расчет элементов кровли (клеефанерной плиты)

Исходные данные. Размер панели в плане 1,48х5,98 м; обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69*; ребра из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50. Утеплитель - минераловатные плиты на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-82*. Плотность утеплителя 1 кН/м³. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Воздушная прослойка над утеплителем - вентилируемая вдоль панели. Кровля из рулонных материалов (рубероид) трехслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки панели.

Компоновка рабочего сечения панели. Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания bп = 1480 мм. Толщину фанеры принимают 8 мм. Направление волокон наружных шпонов фанеры как в верхней, так и в нижней обшивке панели должно быть продольным для обеспечения стыкования листов фанеры “на ус” и для лучшего использования прочности фанеры.

Для дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние фанерные обшивки в монолитную склеенную коробчатую панель, применены черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (применительно к ГОСТ 24454-80*Е) сечением 50х175 мм. После сушки (до 12% влажности) и четырехстороннего фрезирования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 42х167 мм. Расчетный пролет панели lр = 0,99l = 0,995980 = 5920 мм. Высота принята h_п = 183мм, что составляет 18,3/592 = 1/32 пролета и соответствует рекомендациям, согласно которым высота панели составляет 1/30-1/35 пролета.

Каркас панели состоит из четырех продольных ребер. Шаг ребер принимают из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы Р = 11,2 = 1,2 кН как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 1000 мм. Расстояние между ребрами в осях с = (1480-2,42)/3 = 465 мм. конструирование покрытие монтаж возгорание

Изгибающий момент в обшивке М = Рс/8 = 1,2465/8 =69.9 кНмм. Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм.

.

Напряжение от изгиба сосредоточенной силой

здесь 1,2 - коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.

Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине панели. Продольные кромки панелей при установке стыкуются с помощью специально устроенного шпунта из трапецевидных брусков, приклееных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных панелей даже под действием сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из панелей.

Нагрузки на панель. Панели предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям. Подсчет нормативной и расчетной нагрузок приведен в таблице.

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	f	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Кровля рубероидная трехслойная	0,12	1,3	0,156
2	фанера марки ФСФ	0,112	1,1	0,123
3	Продольные ребра с учетом брусков продольных стыков	0,118	1,1	0,13
	Поперечные ребра	0,010	1,1	0,011
4	Утеплитель-минераловатн. плиты	0,073	1,1	0,087
5	Пароизоляция	0,02	1,3	0,022
6	Постоянная	0,453	-	0,529
7	Временная	1	1,6	1,6
8	Полная	1,453	-	2,129

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке в соответствии с п.5.7 СНиП 2.01.07-85 для отношения нормативного веса покрытия к весу снегового покрова 0,45/1=0,45 < 0,8 равен f =1,6.

Полная нагрузка на 1 м панели:

нормативная q_н=1,453 1,5=2,18 кН/м;

расчетная q=2,1291,5=3,19кН/м.

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

расчетное сопротивление растяжению: R_ф.р= 14 МПа;

расчетное сопротивление сжатию: R_ф.с= 12 МПа;

расчетное сопротивление скалыванию: R_ф.ск= 0,8 МПа;

расчетное сопротивление изгибу: R_ф.и90= 6,5 МПа;

модуль упругости: Е_ф=9000 МПа;

Для древесины ребер по СНиП II-25-80 модуль упругости Е_др=10000 МПа.

Геометрические характеристики сечения панели.

Приведенная расчетная ширина фанерных обшивок согласно СНиП II-25-80 п.4.25.

b_пр=0.9b

b_пр=0.91.48=1.332 м.

Геометрические характеристики клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке. Приведенный момент инерции поперечного сечения панели.

Приведенный момент сопротивления поперечного сечения панели:

.

Проверка панели на прочность. Максимальный изгибающий момент в середине пролета:

Напряжения в растянутой обшивке:

МПа<0,6·14/0,95=8,8 Мпа

где 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке. (п.4.24 СНиП II-25-80).

Расчет на устойчивость сжатой обшивки производим по формуле:



При расстоянии между продольными ребрами в свету с₁ = 0,424 м и толщина фанеры _ф = 0,008 м.

тогда = 1250/53²=0,445

Напряжение в сжатой обшивке:

МПа <12 Мпа

Расчет на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производят по формуле:

Поперечная сила равна опорной реакции панели:

Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:

Расчетная ширина клеевого соединения: b_расч = 40,042 = 0,168 м.

Касательные напряжения будут:

.

Проверка панели на прогиб. Относительный прогиб панели:

?,где - предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 СНиП II-25-80.

3. Конструирование и расчет основных несущих конструкций (несущая конструкция покрытия и дощатоклееная стойка)

Конструирование и расчет несущей конструкции покрытия:

В качестве не сущих конструкций покрытия выбираем клееные дощатые балки двускатного сечения с уклоном верхней кромки 1:10. Расстановка балок здания через 4 метра. Согласно СНиП II-25-80, принимаем ширину здания 12м. Расчетный пролет принимаем 11,7м. Утепленные панели клеефанерной конструкции укладывают непосредственно на балки.

При определении нагрузки на балку ввиду малости угла наклона можно считать, что вес на 1 м² покрытия равен весу, приходящемуся на 1 м² поверхности покрытия. Нагрузки на 1 м² приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
1. Постоянная, в том числе	0,579	-	0,66
- рубероидная трехслойная кровля	0,10	1,27	0,127
- плитный утеплитель толщиной 10 см; 0,6Ч0,1	0,06	1,2	0,072
- клеефанерная панель	0,30	1,1	0,330
- собственный вес балки	0,119	1,1	0,131
2. Временная (снеговая)	1	1,6	1
Итого:	1,119	-	1,131

Собственный вес балки определен из выражения

119,2, Н/м²

Коэффициент надежности по нагрузке для снега находим по СНиП 2.01.07-85 п.5.7 при q_н/p_н=579,6/1000=0,579; n=1,6.

Нагрузка на 1 м балки:

- нормативная q_н=1119·4=4476 Н/м;

- расчетная q_p =1131·4=4524Н/м.

Конструкция балки.

Балка дощато-клееная двускатная. Уклон 1:10. Изготовлена из сосновых досок второго сорта, размером 150Ч40мм. Доски после фрезерования будут иметь размер 134Ч33мм. Высота балки в середине и на опоре должна быть кратной толщине доски, т.е. 33мм.

Принимаем высоту балки в середине, равной примерно h_ср=(1/10)·l?1221мм,что составляет 37 досок, а высоту балки на опоре примерно h_оп=1221-0,1(12000/2)=621мм, примем 19 досок, что составляет 19·33=627мм. Расчетный пролет балки 11,7м.

Статический расчет балки.

Опорная реакция балки:

А=Б=q_p·l/2=4 524·11,7/2=26465,4 Н.

Расстояние от левой опоры до сечения с наибольшими нормальными напряжениями:

х= 300 см.

Момент в сечении х=300см:

М_х=26465,4 ·3-(4 524·3²)/2=59038,2 Н·м.

Высота балки в сечении х=300см:

Y_х=h_оп+(h_ср-h_оп)·2х/l= 62,7+(122,1-62,7)·(2·300/1170)=93,2 см.

Число целых досок n=93,2/3,3=28 шт.

Расчетная высота y_x^p = 3.3·28=92.4 см.

Момент сопротивления в сечении х=300см:

W_x=13,4·92,4²/6=19 065 см³.

Максимальное напряжение:·

у = М_х/W_x·m_б=59038,2/(19 065·0,869)=3.56 МПа < 15 МПа.

Момент инерции балки:

в опорном сечении:

I_оп = b·h³/12=13.4·62.7³/12=275 249 см⁴.



в среднем сечении:

I_ср=13,4·122,1³/12=2 032 687 см⁴.

Статический момент в опорном сечении балки:

S_оп=b·h_оп ²/8=13,4·62,7/8=6 585 см³.

Касательные напряжения в опорном сечении балки:

ф = 26465,4 ·6 585/(13,4·275 249)=0.47 МПа < 1,5 МПа.

Проверка устойчивости плоско формы деформирования.

В качестве связи применяем полураскосную систему с расстоянием между ригелями 1,95 м. Связи расположены со стороны сжатой кромки балки.

у _и = = 59038,2 /(19 065·0.869·1,521)=2.34 < 15 МПа

ц _м =140·b²·k_ф·k_пер/h·l=140·13.4²·1,52·0,717/(92,4·195)=1,521

Коэффициент, зависящий от формы эпюры моментов, по эпюре 2 табл. 2 прил. 4 СНип II-25-80 при моментах

для х=4,95м. М_4,95=26465,4 ·4,95-(4 524·4,95²)/2= 131003Н·м

и для х=1,05 М_1,05=26465,4·1,05-(4 524·1,05²)/2=25294.82 Н·м

б = 25294.82/131003=0,193

k_ф=1,75-0,75·0,193=1.61

Коэффициент, учитывающий переменность сечения по высоте:

k _пер=(h_оп/h_ср)^1/2 = =0,717

Прогиб балки определяется с учетом переменного сечения:

5· 44.76 ·1170³/(384·10 000·1 191 154·100)=0,0008

Коэффициент переменности сечения для дощато-клееной балки прямоугольного сечения:

k_ж=0,15+0,85 =0.15+0.85·62.7/122.1=0.586

Приведенный момент инерции:

I_пр=I_max·k_ж=2 032 687·0.586= 1 191 154 см⁴.

Полный относительный прогиб:

= 0.0008·(1+17.35·0.011)=0.00095 < =0,039

Коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы:

с = 15,4+3,8(62,7/122,1)=17,35

Определение ширины опоры а:

а = 26465,4/(300·13.4)=6,58см.

Конструирование и расчет дощато-клееной стойки:

Пролет здания l _св =12м. Высота до низа несущих конструкций 3,8м. Шаг колонн S=4м. Длина здания 60м. Снеговой район IV, ветровой I. Открытая местность сохраняется с наветренной стороны на расстоянии 30Н. Покрытие здания с рулонной кровлей по клеефанерным плитам и дощато-клееным балкам. Уклон кровли 10%.

Стеновые панели клеефанерные трехслойные общей толщиной с обшивками 192+2·8=208?0,21м. Масса панели 31 кг/м². Расчетная нагрузка от панели 0,346 кН/м² площади стены. Дощато-клееные балки шириной 134мм и высотой на опоре 621мм. Древесина - сосна третьего сорта.

Предельная гибкость для колонн равна 120. При подборе сечения колонн задаемся гибкостью 100. Тогда,

л _х= 2,2Н/r_х=2,2Н/0,289h_к,

h_к =2,2Н/0,289·10=Н/13=3,8/13=0,292

л _y= Н/r_y=Н/0,289b_к,

b_к =Н/0,289·10=Н/29=3,8/=0,131

Принимаем, что для изготовления колонн используются доски шириной 150 мм и толщиной 40 мм. После фрезирования толщина досок составит 40-7=33мм,. Ширина колонн после фрезирования заготовочных блоков по пласти будет 150-15=135 мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет h_к =9·33=297 мм, b_к =135 мм.

Определение нагрузок на колонну.

Определим действующие на колонну вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Нагрузки на колонну:

- от ограждающих конструкций покрытия:

расчетный пролет l-h_к =12-0,297=11,703м.

Полная ширина покрытия здания:

L=l_св+2д_ст+2а_к=12+2·0,135+2·0,25=12,77м.

G_о.к.п. = g_о.к.п.LS/2=0,775·12,77·4/2=19,79 кН.

От веса ригеля (клеедощатой балки):

G_риг = g_ригl_св S/2=0.131·12·4/2=3,14 кН

От снега:

Р_сн = р_снLS/2=1,6·12,77·4/2=40,86 кН

Нагрузка на колонну от стен:

=0,21+0,621=0,831

G_ст= g_ст(H+)=0,346·4,631·4=6,41 кН

С небольшой погрешностью можно заменить схему распределения:

Определяем горизонтальные нагрузки, действующие на раму с учетом шага S=4м.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
1. Постоянная от покрытия
- защитный слой гравия	0,21	1,3	0,273
- рубероидная трехслойная кровля	0,12	1,3	0,156
- клеефанерные утепленные плиты	0,31	1,12	0,346
Итого по ограждающим покрытиям:	0,64	1,21	0,779
Собственный вес дощато-клееной балки:	0,119	1,1	0,131
Итого по покрытию:	0,759	-	0,910
2. Снеговая для VI снегового района: s0 = 1, м = 1 / s0 = 0,759/1=0,759 <0.8 гf = 1.6	1	1.6	1,6
Навесные стены (клеефанерные панели):	0,31	1,12	0,346
Собственный вес колонны:0,135·0,297·3,8·5	0,762	1,1	0,838
Ветровая нагрузка: Wm=w0·k·с= Для здания размером в плане 12Ч60 с в=0.8 b/l=60/12=5>2 h1 /l=0.21+0.621+3.8/12=0.39 <0.5, cвз= -0.5 При Z=Н+=3,8+0,831=4,631м, k=0,75+((1-0,75)/(10-5))·(4,631-5)=0,61 Wmакт=0,23·0,61·0,8	0,112	1,6	0,180
Wmот=0,23·0,61·0,5=0,08	0,070	1,6	0,112
При Z?5, k=0,75 wmакт=0,23·0,75·0,8	0,138	1,6	0,221
wmот=0,23·0,75·0,5	0,086	1,6	0,138

Ветровая нагрузка, передаваемая от покрытия, расположенного вне колонны:

W_акт=0,180·S· =0.180·4·0.831=0.598 кН

=0,21+0,621=0,831

W_от=0,112·S·=0,112·4·0,831=0,372 кН

Нагрузки от ветра:

q_акт =0.221S=0.884 кН/м

q_от =0.138S=0,552 кН/м.

Определение усилий в колоннах.

Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем в виде балки, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Определение изгибающих моментов (без учета коэффициента сочетания)

От ветровой нагрузки: усилие в ригеле:

X_в=X_w+X_q=0.5(W_акт- W_от)+3H(g_акт-g_ст)/16=0,5(0,598-0,372)+3·3,8(0,884-0,552)/16=0,350 кН

Изгибающий момент в уровне верха фундамента:

М_{лев. в}= W_актН+ q_актН²/2- X_вН=0,598·3,8+0,884·3,8²/2-0,350·3,8=7,32 кН

М_{прав. в}= W_отН+ q_отН²/2+ X_вН=0,372·3,8+0,552·3,8²/2+0,350·3,8=6,73 кН

От внецентренного приложения нагрузки от стен: эксцентриситет приложения нагрузки от стен

е_ст=h_k/2+д_ст/2=0,297/2+0,135/2=0,216 м

Изгибающий момент, действующий на стойку рамы:

М_ст=G_ст· е_ст=6,41·0,216=1,38 кН·м

Усилие в ригеле (усилие растяжения):

Х_ст=9М_ст/8Н=9·1,38/8·3,8=0,41кН



Изгибающие моменты в уровне верха фундамента:

М_лев.ст= - М_ст+Х_стН=-1,38+0,41·3,8=0,178 кН·м

М_{прав.ст}= М_ст-Х_стН=1,38-0,41·3,8= -0,178 кН·м

Определение поперечных сил (без учета коэффициента сочетаний):

От ветровой нагрузки:

Q_лев.в= q_актН+ W_акт- X_в=0,884·3,8+0,598-0,41=3,55 кН

От внецентренного приложения нагрузки от стен:

Q_лев.ст=Х_ст=0,41 кН

Определение усилий в колоннах с учетом в необходимых случаях коэффициентов сочетаний:

Моменты на уровне верха фундаментов:

М_лев= М_лев.ст+ М_лев.в·Ш₁=0,178+7,32·0,95=7,132 кН·м

М_прав= М_{прав.ст}+ М_прав.в·Ш₁= -0,178+6,73·0,95=6,22 кН·м

Q_лев =Q_лев.ст +Q_лев.в·Ш₁=0,41+3,55·0,95=3,78 кН

Для расчета колонн на прочность и устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения: М=М_лев=7,132 кН·м, N=69,00 кН.

Второе сочетание нагрузок (при одной временной нагрузке коэффициент Ш₁ не учитывается):

N=G_о.к.п.+G_риг+ G_ст+G_кол+Р_сн=19,79+6,41+3,14+0,838+40,86=71,04 кН

Третье сочетание нагрузок (коэффициент Ш₁ не учитывается, так как одна временная нагрузка):

Изгибающие моменты в уровне фундамента:

М_лев=М_лев.ст+М_лев.в=0,178+7,32=7,50 кН·м

М_прав=М_{прав.ст}+М_прав.в= -0,178+6,73=6,55 кН·м

Поперечная сила:

Q_лев =Q_лев.ст +Q_лев.в=0,41+3,55=3,96 кН

Нормальную силу (продольную силу) определяют при г_f=0,9

N=G'_о.к.п.+G'_риг+ G'_ст+G'_кол=

=19,79·0.9/1.21+6,41·0.9/1.1+3,14+0,838·0.9/1.1=25.26 кН

Расчет колонн на прочность по нормальным напряжениям и на устойчивость плоской формы деформирования.

Расчет проводится на действие N и М при первом сочетании нагрузок.

Рассчитываем на прочность по формуле, приведенной в пункте 4.16

СНиП II-25-80:

N=69,00кН, М=7,132 кН·м

Расчетная длина (в плоскости рамы):

l₀=2.2Н=2,2·3,8=8,36 м

Площадь сечения колонны:

F_нт?F_бр=h_k·b_k=0.297·0.135=4·10^-2 м²

Момент сопротивления:

W_нт?W_бр=h² _k·b_k/6=0.297²·0.135/6=1.98·10^-3 м³

Гибкость:

л=l₀/r= l₀/(0.289 h_k)=8.36/(0.289·0.297)=97.40

ц=3000/л²=3000/97.40²=0.316

При древесине третьего сорта и при принятых размерах сечения по табл. 3

СНиП II-25-80

R_c=11 МПа

С учетом m_н и m_cл=1 и коэффициента надежности г_н=0,95 получим

R_c=11·1,2·1·1/0,95=13,89 МПа

о=1-N/(ц·R_c·F_бр)=1-69,00·10^-3/(0,316·11·4·10^-2)=0,504

Здесь и далее при расчете на прочность и устойчивость в формулах проверки удобно значения N и Q записывать в МН, а значение М в МН·м.

у=N/F_нт+М_д/W_нт, М_д=М/о

При эпюре моментов треугольного очертания (п.4.17 СНиП II-25-80) поправочный коэффициент к о

к_н=б_н+о(1- б_н)=1,22+0,085(1-1,22)=1,20

В данном случае эпюра моментов близка к треугольной:

М_д=М/( к_н·о)=7,132/(1,20·0,504)=11,79 кН·м

у=69,00·10^-3/4·10^-2+11,79 ·10^-3/1.98·10^-3=7,68<13.89МПа

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производится по формуле (33) СНиП II-25-80. Принимаем, что распорки по наружным рядам колонн (в плоскости, параллельной наружным стенам) идут только по верху колонн. Тогда l_p=H, l₀=H.

В формуле

N/(ц·R_c·F_бр)+ М_д/(ц_м·R_и·W_бр)ⁿ ? 1

Показатель степени n=2 для элементов, не имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования:

R_и=R_с=13,89 МПа

л_у=l₀/r_у= l₀/(0.289 b_k)=3,8/(0,289·0,135)=97,40

ц_у=3000/л_у ²=3000/97,40²=0,316

ц_м=140(b²/ l_p·h)k_ф=140(b_к ²/ l_p·h_к)k_ф=140·(0,135²/0,297·3,8)·1,75=3,96

Применительно к эпюре моментов треугольного очертания (табл. 2 прил. 4 СНиП II-25-80):

k_ф=1,75-0,75d=1,75

d=0, так как момент в верхней части колонны равен 0.

69,00·10^-3/(0,316·13,89·4·10^-2)+ 11,79·10^-3/(3,96·13,89·1.98·10^-3)² =0,50? 1

Устойчивость обеспечена.

Расчет устойчивости из плоскости как центрально сжатого стержня.

=0,316

(см. расчет на устойчивость плоской формы деформирования)

N=69,00 кН

(для второго сочетания нагрузок):

у=N/ц·F_расч=69,00·10^-3/0,316·4·10^-2=5,46<11.57 МПа

R_с=11/0,95=11,57 МПа.

Устойчивость обеспечена.



4. Конструирование и расчет узлов несущей конструкции

Принимаем решение узла защемления колонны в фундаменте с применением железобетонной приставки из бетона класса В25 (R_в<R_c=R_см=13,89 МПа), из которой выпущены четыре стержня из арматуры периодического профиля из стали класса А-II. Вклеивание арматурных стержней в древесину осуществляется с помощью эпоксидно-цементного клея марки ЭПЦ-1.

Принимаем (предварительно) диаметр арматурных стержней 18мм. Тогда диаметр отверстия будет:

d_отв=d_a+5=18+5=23 мм.

Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2 d_a=2·18=36 мм.

При определении усилий в арматурных стержнях учитываем, что прочность бетона на смятие более прочности древесины.

Пренебрегая работой сжатых арматурных стержней, усилия в растянутых арматурных стержнях находим, используя 2 условия равновесия:

УN=0; -N_a-N-R_см·b_k·x/2=0,

УM=0; М_д+N(h_k/2-a)- (R_см·b_k·x/2)·(h_k-a-x/3)=0,

При N=25,26 кН, М_д=11,79 кН·м, R_см=13,85 МПа,

b_k=0.135 м, h_k=0.297 м, получим:

-N_a-69,00·10^-3+13,89·0,135·x/2=0

11,79·10^-3 +69,00·10^-3 (0,297/2-0,036)- (13,89·0,135·x/2)·(0,297-0,036-x/3)=0

Определяем х из второго равенства и полученное значение подставляем в первое.

х=0,0657м, N_а=7,31·10^-2 МН

Требуемая площадь двух арматурных стержней R_а=280/0,95=295 МПа):

F_a=N_a/R_a=7,31·10^-2/295=2,48 см²

Ставим 2 стержня d=18 мм, для которых

F_a=2·2,54=5,08 см²>2,48 см²

Определим расчетную несущую способность вклеиваемых стержней на выдергивание:

Т=R_ск·р·(d_a+0.005)·l₁·k_c·n_a

Принимаем длину заделки стержня (предварительно) 360 мм (20d_a), получим:

k_c=1,2-0,02 l₁/ d_a=1,2-0,02·360/18=0,8

Т=(2,1·3,14·(0,018+0.005)·0,360·0,8)·2=8,74·10^-2 МН > N_a=7,31 МН.

5. Краткие указания по монтажу и изготовлению элементов покрытия

Наиболее совершенным является монтаж укрупненными блоками, при котором к месту работ доставляют либо готовые конструкции, либо узлы высокой заводской готовности. Такие конструкции и узлы при помощи различных монтажных механизмов (автокранов, подъемников) поднимают и устанавливают в проектное положение за один прием.

Монтаж клееных деревянных конструкций слагается из подготовительного этапа и непосредственно монтажа. В состав монтажных работ входит строповка, подъем и установка конструкций на опоры, временное закрепление, выверка положения конструкции и окончательное закрепление.

До начала монтажа следует устранить все дефекты, возникшие в процессе транспортирования и разгрузки: подтянуть болты, тяжи и т.п.

Особое внимание обращается на подготовку опор. От точности расположения анкеров в плане зависит продолжительность и качество монтажных работ.

При подъеме балок следует применять направляющие расчалки. Балки устанавливают на подготовленные и выверенные основания.

Для монтажа легких ограждающих конструкций (панели стен и покрытий) используют механизмы малой мощности.

Перед монтажом панели должны быть осмотрены и подготовлены к строповке. Устанавливают панели по месту без толчков и ударов, выверяют их по рискам, нанесенным на закладных деталях.

При монтаже особое внимание должно быть обращено на заделку швов. Необходимо следить за тем, чтобы в швах, идущих поперек ската, утеплитель полностью заполнял весь стыковой колодец.

6. Мероприятия по защите конструкций от гниения и возгорания

Основным способом защиты древесины от гниения должен быть правильный выбор конструктивно-технических мероприятий, которые исключают насыщение древесины влагой в воздушной среде при ее температуре от +8 до +40°С. Особенно, это относится к местам соединения элементов.

Конструкции из дерева и материалов, изготовленных на основе древесины, должны находиться в условиях осушающего режима, т. е. за время сезонных изменений погоды количество влаги, которое может испариться с поверхности деревянного элемента, всегда должно быть больше количества влаги, поступающей в этот элемент.

Дополнительный способ защиты, увеличивающий срок службы конструкций и их надежность, обработка древесины химическими препаратами, исключающими возможность развития грибка, т. е. антисептирование.
Заводское производство легких ограждающих конструкций основано на технологических процессах, исключающих увлажнение материалов. Это позволяет сохранить в ограждении теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности, который имеют материалы в воздушносухом состоянии. При надлежащей защите элементов во время транспортировки увлажнение может произойти только во время монтажа при плохой погоде и в процессе эксплуатации. Это зависит не только от влажностного режима помещения, но и от соответствующих свойств конструкции при дуффузии водяного пара через ограждение. В слоях ограждения, охлажденных ниже точки росы, конденсируется водяной пар.

В течение календарного года материалы ограждения увлажняются конденсационной водой в период влагонакопления и высыхают в период влагоотдачи. Период влагонакопления принимают равным продолжительности периода года со средними суточными температурами наружного воздуха ниже нуля. При нормальных условиях эксплуатации зданий и сооружений влажность материалов ограждающих конструкций не должна быть выше допустимой, обеспечивающей долговечность и исключающей возможность гниения.

Не требуют расчета влажностного режима ограждающие конструкции помещений с нормальным режимом, если отношение сопротивления паропроницанию внутреннего слоя к сопротивлению паропроницанию наружного слоя больше, а также помещений с влажным режимом, если сопротивление паропроницанию указанных слоев больше 1,5.

Для древесины сосновой допускают среднюю влажность по массе к концу периода влагонакопления 20% и максимальную местную в зоне конденсации 25%.

При строительстве зданий заводского изготовления со значительным объемом работ, выполняемых на площадке, таких, например, как каркасно-фибролитовых, теплозвукоизоляцион-ные материалы укладывают в воздушносухом состоянии только после устройства кровли. Паровоздухоизоляционные слои в этом случае укладывают в ограждающие конструкции по мере устройства чистой обшивки, если они предусмотрены проектом. Листы изоляции перекрывают в стыках на 100-150 мм. Стыки листов нельзя устраивать в углах и местах взаимного пересечения ограждающих конструкций. Нельзя крепить изоляцию сквозной пробивкой гвоздями.

Дополнительный способ защиты от гниения в условиях возможного увлажнения или медленного просыхания, как указывалось выше, - антисептическая обработка материалов, изделий и деталей. Изделия из древесины и материалов на основе древесины отделяют от элементов здания, выполненных из тяжелых материалов (камня, кирпича, бетона), термогидроизоляционными прокладками, если тяжелые элементы могут иметь температуру равную или ниже точки росы окружающего воздуха. Термогидроизоляционные прокладки должны быть анти-септированы.



Список литературы

1. Ю.В. Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко, Б.А. Освенский, А.С. Сидоренко, Э.В. Филимонов, А.Ю. Фролов «Деревянные индустриальные конструкции. Примеры проектирования» - Москва Стройиздат 1991.

2. СНиП II- 25-80 «Деревянные констукции».

3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

Размещено на Allbest.ru

...