Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Расчёт утепленной клеефанерной панели покрытия
• 2. Расчёт сегментной фермы пролетом 30 м
• 3. Расчет дощатоклееной колонны
• 4. Мероприятия и способы продления срока службы деревянных конструкций
• Список литературы


Введение

В настоящее время деревянные конструкции все более завоевывают свою репутацию на рынке строительных конструкций. Предпочтение деревянным конструкциям проектировщики отдают, прежде всего, за счет экологичности, легкости монтажа и теплоизоляционных свойств дерева, которые ведут к экономии средств на отопление здания при помощи каких либо систем отопления. Кроме того древесина обладает хорошими конструкционными качествами - значительной прочностью и упругостью при сравнительно небольшой массе. На современном этапе предпочтение деревянным конструкциям предполагается не только в северных районах, но еще и в южных.

Исходные данные:

Основные размеры здания L=30 м, H=14.2 м, B=6.8 м, строительно-климатический район - S₀=1.2кПа, w₀=0.23кПа.



1. Расчёт утепленной клеефанерной панели покрытия

Компоновка рабочего сечения панели:

Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания . Толщину фанеры принимаем 12 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 75х 225 мм. После сушки (до 12% влажности) и четырехстороннего фрезерования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 67х 217 мм. Расчётный пролет панели . Высота принята Каркас панели состоит из четырех продольных ребер. Шаг ребер принимают из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы кН как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 1000 мм. Расстояние между ребрами в осях

.

Изгибающий момент в обшивке

.

Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:

.

Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:

,

где m_и=1,2 - коэффициент условия работы для монтажной нагрузки, R_и.ф.=6.5 МПа:

<

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 трапециевидных 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 нагрузки на 1 м ² панели:

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м 2	f	Расчётная нагрузка, кН/м 2
1	Кровля рубероидная трехслойная:0,02*6	0,12	1,3	0,156
2	Фанерная обшивка, фанера марки ФСФ:2*0,012*7	0,168	1,1	0,185
3	- Продольные ребра: сосна 3 сорт 4*0,067*0,217*5/1,48 - Поперечные ребра: 5*0,142*0,067*5/6,78	0,196 0,035	1,1 1,1	0,216 0,0385
4	Утеплитель - минераловатные плиты: 0,1*0,14	0,014	1,2	0,0168
5	Пароизоляция:	0,001	1,3	0,0013
6	Постоянная:	0,534		0,614
7	Временная: - нормативная снеговая нагрузка [СП 20.13330-2011].	0,84	1.4	1,2
8	Полная:	1,374		1,814

Полная нагрузка на 1 м панели нормативная:

,

Расчётная: .

Расчетные характеристики материалов. Для фанеры марки ФСФ сорта. В/ВВ семислойной толщиной 8 мм и более 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.и 90}= 6,5 МПа;

модуль упругости: Е_ф=9000 МПа;

Для древесины ребер по СП 64.13330-2011 имеем модуль упругости Е_др=10⁴ МПа.

Геометрические характеристики сечения панели. Приведённая расчётная ширина фанерных обшивок согласно СП 64.13330-2011.

b_р=0.9b при l>6a, где b - полная ширина плиты, l - пролет плиты, a - расстояние между продольными ребрами по осям.

b_р=0,9·1,48=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:

,

где 0.6 - коэффициент, учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры в растянутом стыке.

Расчет на устойчивость сжатой обшивки производим по формуле:

При расстоянии между продольными ребрами в свету с ₁ = 0,449 м и толщина фанеры .

тогда при <,

Напряжение в сжатой обшивке:

<

Условие выполняется.

Расчёт 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:

Расчётная ширина клеевого соединения: b_расч = 40,067 = 0,268 м.

Касательные напряжения будут:

.

Проверка панели на прогиб. Относительный прогиб панели:

,

где - предельный прогиб в панелях покрытия согласно СП 64.13330-2011.

2. Расчёт сегментной фермы пролетом 30 м

пиломатериал здание деревянный клеефанерный

Исходные данные:

Здание II уровня ответственности, коэффициент надежности по назначению _n =1;

отапливаемое. Пролет фермы 30 м. Шаг ферм - 6.8 м. Кровля утепленная из клеефанерных плит, уложенных по верхним поясам ферм.



Нагрузки

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/мІ	Коэффициент надежности по нагрузке,f	Расчетная нагрузка, кН/мІ
Собственный вес клеефанерной плиты	0.534	-	0.614
Собственный вес фермы	0,111	1,1	0,22
Постоянная	0,645		0,834
Временная:
Снеговая, равномерно распределенная	0,59	1,4	0,83
Снеговая, распределенная по треугольнику	1,68	1,4	2,35

Примечание:1. Собственный вес фермы определяется при 2.5 по формуле:

Согласно СП 20.13330.2011 Свод правил. Нагрузки и воздействия снеговая нагрузка определяется:

коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра;

, согласно п. 10.9

м=1 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, согласно прил. Г



Ветровая нагрузка определяется по СП 20.13330.2011:



В данном случае при f/l=4.24/30=0.14, h/d=14.2/68=0.21:

с_{е 1}=0.25, с_{е 2}=-0.85, с_{е 1}=-0.4.

При z = 14.2 м к=0.75

0.23·0.75·0.25=0.043 кН/мІ

0.23·0.75·0.85=0.147 кН/мІ

0.23·0.75·0.4=0.069 кН/мІ

Расчетные погонные нагрузки на ферму:

1. Постоянная:.

2. Временная:

а) Снег по 1 варианту

б) Снег по 2 варианту

в) Нагрузки от ветра:

0.043·6.8=0.29 кН/м

0.147·6.8=1 кН/м

0.069·6.8=0.47 кН/м

Геометрический расчет. Принимаем сегментную ферму с треугольной решеткой пролетом в осях 29,7 м и высотой 29.7/7=4,24 м.

Геометрия фермы

Загружение постоянной нагрузкой

Загружение снеговой 1 вариант

Загружение снеговой 2 вариант

Загружение ветровой нагрузкой

Номера элементов

РСН 1: Постоянная =1 + снег(1 вар.)·ш=1 +ветер·ш=0.9



Таблица усилий

		Усилия
№ элем	№ сечен	N (кН)	My (кН*м)	Qz (кН)
1	1	221.669	3.047	-0.469
1	2	221.669	-0.333	-0.469
2	1	236.545	0.106	-0.009
2	2	236.545	0.039	-0.009
3	1	235.057	0.057	0.013
3	2	235.057	0.156	0.013
4	1	214.990	-0.236	0.421
4	2	214.990	2.795	0.421
5	1	10.333	-1.731	0.922
5	2	10.333	2.093	0.922
6	1	-7.767	1.654	-0.902
6	2	-7.767	-3.370	-0.902
7	1	0.037	3.963	-1.072
7	2	0.037	-2.062	-1.072
8	1	2.129	-2.081	1.103
8	2	2.129	4.120	1.103
9	1	-10.410	-3.628	0.987
9	2	-10.410	1.869	0.987
10	1	14.083	2.262	-1.057
10	2	14.083	-2.121	-1.057
11	1	-253.668	-3.047	10.020
11	2	-241.981	-7.580	-13.079
12	1	-247.915	-5.849	12.492
12	2	-237.580	-13.118	-17.038
13	1	-237.647	-13.118	16.079
13	2	-230.200	-10.179	-15.525
14	1	-237.336	-17.512	21.761
14	2	-234.435	-4.835	-16.310
15	1	-234.431	-4.835	16.363
15	2	-237.332	-17.305	-21.709
16	1	-226.804	-9.557	15.241
16	2	-234.250	-13.617	-16.363
17	1	-234.256	-13.617	16.286
17	2	-244.590	-3.988	-10.544
18	1	-236.344	-6.109	11.420
18	2	-248.031	-2.795	-8.979

РСН 2: Постоянная ш=1 + снег(2 вар.)·ш=1 +ветер·ш=0.9



Таблица усилий

		Усилия
№ элем	№ сечен	N (кН)	My (кН*м)	Qz (кН)
1	1	322.452	8.574	-1.677
1	2	322.452	-3.496	-1.677
2	1	263.414	-0.313	0.093
2	2	263.414	0.415	0.093
3	1	240.550	0.917	-0.117
3	2	240.550	0.007	-0.117
4	1	253.885	-2.292	1.131
4	2	253.885	5.848	1.131
5	1	-40.509	3.035	-1.074
5	2	-40.509	-1.415	-1.074
6	1	31.099	-4.598	2.335
6	2	31.099	8.404	2.335
7	1	-17.885	-7.582	2.052
7	2	-17.885	3.953	2.052
8	1	14.145	3.451	-1.458
8	2	14.145	-4.743	-1.458
9	1	7.333	4.291	-1.074
9	2	7.333	-1.691	-1.074
10	1	-8.158	0.608	-0.386
10	2	-8.158	-0.990	-0.386
11	1	-378.673	-8.574	30.720
11	2	-342.075	-30.014	-39.419
12	1	-317.076	-33.050	38.483
12	2	-295.585	-4.977	-21.813
13	1	-295.753	-4.977	19.396
13	2	-285.994	-17.574	-23.126
14	1	-248.624	-1.588	9.919
14	2	-246.492	-21.261	-17.129
15	1	-246.485	-21.261	17.225
15	2	-248.329	4.232	-5.687
16	1	-247.017	-4.801	12.875
16	2	-254.215	-11.427	-17.558
17	1	-254.194	-11.427	17.872
17	2	-268.754	-14.422	-20.613
18	1	-274.081	-15.412	23.269
18	2	-297.618	-5.848	-19.506

Подбор сечения элементов.

Ширину сечения верхнего пояса и элементов решетки принимаем одинаковой. Подбираем ширину b из условия предельной гибкости .

Для самого длинного раскоса, у которого

l=5.62м

;

r=5.62/150=0.037 м; 0.037/0.29=0.129 м.

С учетом конструктивных требований к опиранию панелей из доски шириной 17.5 см.

Подбор сечения верхнего пояса.

Горизонтальные проекции каждой панели верхнего пояса рассматриваем как однопролетные балки с соответствующей схемой загружения. Кроме продольных усилий в панелях возникают изгибающие моменты и поперечные силы.

В качестве расчетной рассматриваем приопорную панель верхнего пояса 11 при действии снеговой нагрузки, распределенной по треугольнику. Пользуясь приближенной формулой, определяем



Принимаем древесину 2 сорта, доски сечением 3.3Ч16 (после острожки) с расчетным сопротивлением

(древесина - сосна 3 сорт).

Из табл. выбираем сочетание усилий для приопорной панели верхнего пояса №11 от 2 РСН:-379 кН; 16, тогда

Wтр=1600/0.7·1.1=2078 см ³

Требуемая высота сечения

hтр=28 см

Принимаем 13 слоев.

Тогда 3.3·13=42.9 см.

Геометрические размеры сечения

Площадь сечения:

.

Момент сопротивления:

.

Гибкость:



Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле

Условие не выполняется, следовательно, увеличим размеры сечения.

Принимаем 16 слоев.

Тогда 3.3·16=52.8 см.

Геометрические размеры сечения

Площадь сечения:

.

Момент сопротивления:

.

Гибкость:



Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле

Условие выполняется, следовательно, прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

Проверка устойчивости из плоскости верхнего пояса фермы при сжатии силой N=379 кН, l=3.95 м.

; л_у=3.95/0.05=79>70

Нормальное напряжение сжатию

Подбор сечения раскосов.

Раскос сжатый 5; -40.5 кН. Принимаем ширину сечения как для верхнего пояса , высота сечения h=16.5 см.

Геометрические размеры сечения

Площадь сечения:

.

Момент сопротивления:

.

Гибкость:

Нормальное напряжение сжатию

Раскос 6; N=31 кН

Растянутый раскос 6 прикреплен в узле болтами

Площадь поперечного сечения за вычетом ослаблений

.

Расчетное сопротивление растяжению древесины 3 сорта

Нормальное напряжение растяжению

Подбор сечения нижнего пояса.

Сечение стального нижнего пояса фермы подбираем по наибольшему растягивающему усилию в элементе N=322.45 кН. Требуемая площадь поперечного сечения

где .

Принимаем сечение из двух равнополочных стальных уголков 275Ч7 с

Расчет узлов фермы.

Промежуточный узел верхнего пояса.

R==36 (раскосы № 6 и 7)

Несущая способность болта определяется из условия смятия древесины под ним.

На изгиб

На смятие

.

где d-диаметр узлового болта, принимаем d=12мм: a-толщина более тонкого элемента, а=160мм:

с-толщина наиболее толстого элемента, с=160мм: : n_ср-кол-во поверхностей среза, n=8.

Опорный узел.

1. Расчет швов крепящих нижний пояс фермы к башмаку.

где U-усилие в крайней панели нижнего пояса, U=322.45 кН;

катет шва;

;

;

Принимаем ;

расчетное сопротивление сварного углового шва срезу;

;

коэффициент условия работы углового шва; ;

коэффициент условия работы, .

2. Расчет торца верхнего пояса на смятие.

где О₁-сжимающие усилие в крайней панели верхнего пояса, О ₁=379 кН.

;

(h₁-величина подреза)

Принимаем h₁=450 мм.

3. Упорная пластина.



3. Расчет дощатоклееной колонны

Исходные данные. Здание производственного назначения. Класс здания по степени ответственности II. Пролёт здания 30 м; высота до низа несущих конструкций покрытия 14.2 м; шаг колонн 6.8 м. Материал колонны - сосна 3-й сорт.

Предварительный подбор сечения колонн. Предельная гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при л_х=100

; ;

;

При высоте здания H=14.2 м:

;

Принимаем, что для изготовления колонн используют доски шириной 275 мм и толщиной 40 мм. После фрезерования (острожки) толщина досок составит 40-7=33 мм. Ширина колонны после фрезерования (острожки) заготовочных блоков пласти будет 275-15=250мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет 1089х 260 мм.

Определение нагрузок на колонну. Расчетная схема приведена ниже.

Определяем действующие на колонну расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчет нагрузок горизонтальной проекции дан в табл. Нагрузки на колонну:

от ограждающих конструкций покрытия:

расчетный пролет

l = l_св - h_к = 30-1.09 = 28.91 м

полная ширина покрытия здания

L = l_св+2_ст+2а_к = 30+20,2+20,5 =31.4 м, где

l_св - пролет здания в свету; _ст - толщина стены; а_к - вылет карниза

G _окп = q_окпLS/2 = 0,61431.46.8/2 = 65.5 кН

S - шаг колонн

от веса ригеля

G _риг = q_ригlS/2 = 0.2231.4·6.8/2 = 23.5 кН

от собственного веса

G_кол = h_кв_кН_f = 0,261.0914.251,1 = 22 кН

от снега

Р_сн = р_снLS/2 = 1.231.46.8/2 =128 кН

нагрузка на колонну от стен

G_ст = q_стНS = 0,61414.26.8 = 59 кН

Н - высота до низа несущих конструкций

Определяем горизонтальные нагрузки, действующие на раму с учетом шага 6.8 м

Ветровая нагрузка

с=0.6 и с=0.8

При z = 14.2 м к=0.75

0.23·0.75·0.8·1.2=0.166 кН/мІ

0.23·0.75·0.6·1.2=0.124 кН/мІ

Нагрузки от ветра:

0.166·6.8=1.13 кН/м

0.124·6.8=0.84 кН/м

Колонны рассчитывают: на вертикальные постоянные нагрузки от веса покрытия, стенового ограждения, на вертикальные временные снеговые нагрузки; на горизонтальные временные ветровые нагрузки.

Поперечная рама, состоящая из двух колонн, защемленных в фундаментах и шарнирно связанных с ригелем (балкой), представляет собой однажды статически неопределимую систему.

Определение усилий в колоннах. Поперечную раму однопролетного здания, состоящего из двух колонн, жестко защемленных в фундамент и шарнирно соединенных с ригелем в виде фермы, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Она является дважды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное удобно принять продольное усилие в ригеле, которое определяют по известным правилам строительной механики.

Определение изгибающих моментов:

От ветровой нагрузки: Усилие в ригеле

Хв = Xw+Xq,

где Xw = 0.5(W1 - W2) = 0,

;

Хв = 0.77 кН

Изгибающие моменты в уровне верха фундамента:

М_лев.в = W₁Н + q_актН ²/2 - Х_вН = 0 + 1.1314.2²/2 - 0.7714.2 = 103 кНм

М_пр.в = W₂Н + q_отсН ²/2 + Х_вН = 0 + 0.8414.2²/2 + 0.7714.2 = 96 кНм

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

е _ст= _ст/2 + h_к/2 = 0.2/2 + 1.09/2 = 0.645 м,

где е_ст - расстояние между серединой стенового ограждения и осью колонны.

h_к - высота сечения колонны.

Изгибающий момент, действующий на стойку рамы:

М_ст = G_сте_ст = 590.645 = 38 кНм

Усилие в ригеле (усилие растяжения)

Х_ст = 9М_ст/8Н = 938/814.2 = 3 кН

Изгибающие моменты в уровне верха фундамента:

М_лев.ст = -М_ст + Х_стН = -38 + 314.2 = 4.6 кНм

М_пр.ст = М_ст - Х_стН = 38 - 314.2 = -4.6 кНм

Определение поперечных сил:

От ветровой нагрузки

Q_лев.в = q₁Н + W₁ - X_в = 1.1314.2 + 0 - 0.77 = 15.3 кН

От внецентренного приложения нагрузки от стен

Q_лев.ст = Х_ст = 3 кН

Определение усилий в колоннах с учетом коэффициентов сочетаний:

Первое сочетание нагрузок

,

где ₁ - коэффициент сочетания нагрузок.

Моменты на уровне верха фундаментов:

М_лев = М_лев.ст + М_лев.в1 = 4.6 + 1030.9 = 97 кНм

М_пр = М_пр.ст + М_пр.в1 = -4.6 + 960.9 = 82 кНм

Поперечная сила:

Q_лев = Q_лев.ст + Q_лев.в1 = 3 + 15.30.9 = 17 кН

Для расчета колонн на прочность и устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения М = М_лев = 97 кНм; N = 298 кН

Второе сочетание нагрузок

,

где ₁ - коэффициент сочетания нагрузок.

Моменты на уровне верха фундаментов:

М_лев = М_лев.ст + М_лев.в1 = 4.6+ 1031 = 107.6 кНм

М_пр = М_пр.ст + М_пр.в1 = -4.6 + 961 = 91.4 кНм

Поперечная сила:

Q_лев = Q_лев.ст + Q_лев.в1 = 3 + 15.31 = 18.3 кН



Для расчета колонн на прочность и устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения М = М_лев = 107.6 кНм; N = 285 кН

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

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

М = 97 кНм; N = 298 кН

Расчетная длина (в плоскости рамы):

l_o = 2,2H = 2,214.2 = 31.24 м

Площадь сечения колонны:

F_нт F_бр = h_кв_к = 0,261.09 = 0.283 м ².

Момент сопротивления:

W_нт W_бр = h_к ²в_к/6 = 0,261.09²/6 = 0.0515 м ³.

Гибкость:

= l_o/r = l_o/(0,289h_к) = 31.24/(0,2891.09) = 99 70

= 3000/² = 3000/99² = 0,3.

При древесине 3 сорта и при принятых размерах сечения R_c = 11 МПа

С учетом m_н = 1,2; m_сл = 1; m_п = 1 и коэффициента надежности _n = 1 получим

R_c = 1111·1·1.2= 13.2 МПа

- коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле

=,

При расчете на прочность в формулах проверки удобно значения N и Q записывать в МН, а значение М в МНм

= N/F_нт + М_д/W_нт, где

= 97/1.06·0.734=125 кНм

При эпюре моментов треугольного очертания вводят поправочный коэффициент к

k_н = _н + (1-_н),

где _н коэффициент, который следует принимать равным 1,22 при эпюрах изгибающих моментов треугольного очертания

k_н = 1,22 + 0,734(1-1,22) = 1,06

В данном случае эпюра момента близка к треугольной:

= 298/0.283 + 125/0.0515 = 3480кПа=3.48 МПа 13.2 МПа

Условия выполняется, следовательно оставляем ранее принятое ранее сечение.

Расчет колонн на устойчивость плоской формы деформирования.

l_p = 14.2/2=7.1 м, l_o =7.1 м.

,

где F_бр площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_p;

n = 1 для элементов с закреплением растянутой зоны из плоскости деформирования;

коэффициент продольного изгиба, для гибкости участка элемента расчетной длиной l_p из плоскости деформирования;

R_и = R_c = 13.2 МПа

_y = l_o/r_y = l_o/(0,289в_к) = 7.1/(0,2890,26) = 94.5

= 3000/² = 3000/94.5² = 0,336.

Коэффициент _М для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения, шарнирно-закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях, следует определять по формуле

,

где l_p расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатой кромки элемента в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба расстояние между этими точками;

b ширина поперечного сечения;

h максимальная высота поперечного сечения на участке l_p;

k_ф коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_p.

k_ф = 1,75 - 0,75d = 1,75

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

_м = 1400,26²1,75/7.11.09 = 2.14

298 10^-3/0.3·1.113.20.283 + (125 10^-3/2.14·2.1513.20.0515)¹ = 0.28 1

Следовательно, устойчивость обеспечена.

Расчет на устойчивость из плоскости как центрально сжатого стержня.

= 0,3; N = 298 кН

= N/ F_расч = 298 10^-3/0.30.283 = 3,5 МПа 13.2 МПа

F_расч = F_нт = F_бр = 0.283 м ²

R_с = 13.2 МПа.

Устойчивость обеспечена.

Расчет узла защемления колонны в фундаменте.

Наиболее ответственным в колоннах является жесткий узел, который обеспечивает восприятие изгибающего момента.

Расчет производим для третьего сочетания нагрузок. При этом сочетании нагрузок получим максимальное усилие в анкерах и тяжах конструкции узла защемления.

Определение М_Д: N=285 кН, М = 107.6 кНм

Из расчета колонн на прочность имеем:

l_o = 31.24 м; W_нт W_бр = 0.0515 м ³; F_нт F_бр = 0.283 м ².;

= 0,3; R_c = 13.2 МПа; k_н= 1,056

=,

= 136.6 кНм

Принимаем решение узла защемления колонны в фундаменте с применением железобетонной приставки из бетона класса В 25, 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 18 мм. Тогда диаметр отверстия будет:

d_отв = d_а + 5 = 18 + 5 = 23 мм.

Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2d_а: а = 218 = 36 мм. При определении усилий в арматурных стержнях учитываем, что прочность бетона на смятие более прочности древесины.

Пренебрегая (для упрощения расчета) работой сжатых арматурных стержней, усилия в растянутых арматурных стержнях находим, используя два условия равновесия:

N = 0; -N_a-N + R_смb_кх/2 = 0; М = 0;

М_д + N(h_к/2-а)-(R_смb_кх/2)(h_к-а-х/3) = 0.

М и N выбираем из третьего сочетания нагрузок, так как именно при этом сочетании получаются максимальные усилия в арматурных стержнях.

При N = 285 кН ; М_д = 136.6 кНм; R_см = 13.2 МПа;

b_к = 0.26 м; h_к = 1.09 м, получим:

-N_a - 28510^-3 + 180.26x/2 = 0;

136.610^-3 + 28510^-3(1.09/2-0.036)-(180.26х/2) (1.09-0.036-х/3) = 0.

Из второго равенства определим х, а затем, подставив значение х в первое равенство.

Получим значение х = 0.12 м; N_а = 0.4210^-2 МН.

Требуемая площадь двух арматурных стержней (R_a = 280 МПа):

F_a = N_a/R_a = 0.4210^-2/295 = 0.1410^-4 м ² = 0.14 см ².

Ставим два стержня d_a = 18 мм, для которых:

F_a = 22.54 = 5.08 cм ² 0.14 см ²

Определим расчетную несущую способность вклеиваемых стержней на выдергивание по формуле:

T = R_ск(d_a + 0.005)l₁k_cn_a

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

k_с = 1.2-0.02l₁/d_a = 1.2 - 0.02360/18 = 0.8 R_ск = 2.10.9 = 2МПа

Т = 23.14(0.018 + 0.005) 0.3600.82 = 8.310^-2 МН N_a = 1.810^-2 МН

Следовательно, несущая способность соединения достаточна.

Помимо анкерных стержней целесообразна установка дополнительных стержней по боковым граням колонны для обеспечения более надежного соединения приставки с дощато-клееной колонной.

4. Мероприятия и способы продления срока службы деревянных конструкций

Наряду со строительством новых, общественных и производственных зданий и сооружений одной из важнейших задач является задача сохранения существующих, среди которых значительная часть содержит деревянные несущие и ограждающие конструкции. Правильная эксплуатация зданий и сооружений обеспечивает их исправное состояние, т.е. сохранность и безотказную работу деревянных и других конструкций в пределах не менее нормативного срока службы, а во многих случаях позволяет значительно увеличить срок их службы. Нормальными условиями эксплуатации являются такие, при которых деревянные конструкции не повреждаются, нагрузки, действующие на них, не превосходят их несущей способности, а температура и влажность не превышают допустимых. При нарушении этих условий деревянные конструкции могут преждевременно потерять свою несущую способность и жёсткость.

Тщательный осмотр деревянных конструкций должен быть произведён при приёмке их в эксплуатацию и в дальнейшем повторяться периодически, не реже одного раза в год.

Важную роль в продлении срока службы играет преждевременная защита деревянных строительных конструкций и деталей от увлажнения, поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами, поражения насекомыми - вредителями, а также от механических повреждений. Защита от увлажнения может быть обеспечена покраской поверхностей соответствующими влагозащитными лакокрасочными материалами. Их наносят в жидком виде тонким слоем кистью или опрыскивателем на поверхность эксплуатируемой деревянной конструкции или детали. Толщина слоя лакокрасочного покрытия должна составлять 100-250 мкм в зависимости от условий эксплуатации, а также от вида защитного материала. Для борьбы с биовредителями осуществляют газовую дезинфекцию деревянных конструкций и элементов (фумигация) или обработку древесины горячим воздухом. Древесину обрабатывают горячим воздухом, подавая его в закрытое помещение, чаще всего в чердачное помещение. Древесина в течение часа должна быть подогрета так, чтобы внутри её была достигнута температура, при которой наступает гибель соответствующего вида биовредителя. Температурно-влажностный режим имеет решающее значение для долговечности деревянных конструкций, поскольку его нарушение ведет к увлажнению и загниванию или перегреву и ослаблению древесины. Для защиты деревянных конструкций и элементов, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности или если сама древесина имеет высокую влажность, применяют антисептические пасты диффузионного действия, содержащие антисептик (фтористый натрий, бура) и связующие материалы (каменноугольные лаки, экстракты сульфитных щёлоков, латексы, поливинилацетатные эмульсии).

В первые годы эксплуатации конструкций происходит процесс обмятия нагруженных поверхностей соединений, а в конструкциях повышенной влажности, - также усушка, уменьшение размеров элементов.

В результате этого плотность и монолитность соединений могут быть нарушены, болты могут потерять первоначальное натяжение, появляются щели и зазоры между соединяемыми элементами. Ослабевшие болты должны быть обязательно подтянуты и первоначальная плотность восстановлена. Необходимо учитывать, что в большинстве случаев причиной аварийного состояния некоторых деревянных конструкций были неудовлетворительное качество соединений, наличие перегрузки конструкций и их недостаточного горизонтального закрепления, наличие недопустимых прогибов и выхода из плоскости. Перегрузка конструкций, особенно постоянной нагрузкой, значительно снижает надёжность их работы и сроки их нормальной эксплуатации, поскольку длительная прочность древесины значительно ниже кратковременной. При осмотрах конструкций необходимо строго следить, чтобы фактические действующие на конструкции нагрузки не превышали проектных. Таким образом, долговечность конструкций из дерева во многом зависит от преждевременной защиты от различных видов повреждений и правильного ухода за конструкцией.



Список литературы

1. СП 64.13330-2011. Нормы проектирования. Деревянные конструкции.-- М.: Стройиздат, 1982. - 65 с.

2. СП 20.13330-2011. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия.-- М.: Стройиздат, 1976. - 60 с.

3. Рекомендации по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий. / ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1982. - 120 с.

4. Зубарев Г.Н., Лялин И.М. Конструкции из дерева и пластмасс.-- М.: Высшая школа, 1980. - 311 с.

5. Иванов В.А., Клименко В. 3. Конструкции из дерева и пластмасс.-- Киев: Вища школа, 1983. - 279 с.

6. Кормаков Л.И., Валентинавичюс А.Ю. Проектирование клееных деревянных конструкций. - Киев: Будівельник, 1983. - 152 с,

Размещено на Allbest.ru

...