Размещено на http://www.allbest.ru/

Сургутский политехнический институт

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

“Сургутский государственный университет”

Специальность: Промышленное и гражданское строительство

Факультет: очная форма обучения

Кафедра: Строительные технологии и конструкции

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

“Конструкции из дерева и пластмасс”

на тему: “Проектирование элементов деревянного каркаса”

Выполнил:

Беркович Д.В.

Принял:

Григорьев Ю.И.

Сургут 2014



СОДЕРЖАНИЕ

1. КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ

1.1 Предварительные размеры поперечного сечения колонны

1.2 Назначаем ориентировочные размеры стеновой панели

1.3 Назначаем ориентировочные размеры плиты покрытия

1.4 Задаёмся размерами стропильной конструкции

1.5 Расстановка связей

2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ПО ЗАЩИТЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ГНИЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ

2.1 Указания по защите деревянных конструкций от гниения

2.2 Меры защиты деревянных конструкций от пожарной опасности

3. РАСЧЁТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ

3.1 Выбор конструктивной схемы плиты покрытия

3.2 Сбор нагрузок на плиту

3.3 Расчётные характеристики используемых материалов

3.4 Определение геометрических характеристик приведённого сечения

3.5 Определение максимальных значений момента и поперечной силы

3.6 Расчёт по нормальным напряжениям

3.7 Проверка верхней обшивки на действие монтажной нагрузки

3.8 Расчёт поперечного сечения плиты на скалывание

3.9 Проверка по деформации

4. РАСЧЁТ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ

4.1 Выбор конструктивной схемы стеновой панели

4.2 Сбор нагрузок на панель

4.3 Определение максимальных значений момента

4.4 Определение геометрических характеристик приведённого сечения

4.5 Расчёт по нормальным напряжениям

4.6 Проверка по деформации

5. СТРОПИЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

5.1 Конструктивная схема

5.2 Сбор нагрузок на стропильную конструкцию

5.3 Проверка опорного сечения на скалывание

5.4 Проверка балки на действие нормальных напряжений

5.5 Проверка балки на относительный прогиб

5.6 Проверка опорного узла балки на смятие

6. РАСЧЁТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

6.1 Расчётная схема поперечной рамы

6.2 Расчётная схема колонны

6.3 Определение расчётных усилий ветровая нагрузка

6.4 Определение максимальных расчётных усилий для основной колонны относительно обреза фундамента

6.5 Проверка колонны по предельной гибкости, определение расчётной длины

6.6 Проверка сечения колонны по нормальным напряжениям

6.7 Проверка клеевых швов на скалывание

7. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ УЗЛА ЗАЩЕМЛЕНИЯ КОЛОННЫ В ФУНДАМЕНТЕ

7.1 Определение требуемого момента сопротивления швеллера

7.2 Расстояние между тяжами

7.3 Проверка колонны на скалывание

7.4 Определение усилий действующих в уровне тяжей и смыкающих поперёк волокон древесины

7.5 Определение диаметра тяжей с учётом ослабления резьбой

7.6 Определение ширины планки из условий работы древесины на смятие поперёк волокон

7.7 Определение толщины планки из условий работы её на изгиб

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



1. КОНСТРУКТИВНО-КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ

1.1 Предварительные размеры поперечного сечения колонны

Рис. 1. Конструктивно-компоновочная схема промздания.

Где, - высота колонны; 0,15м. - высота фундамента над уровнем чистого пола.

Из условий подберем сечение колонны:

Из ГОСТ 24454-80 задаёмся размерами обрезной доски:



При назначении размеров учитываем норму на строжку - 3 мм. по краям и 15мм. по ширине доски (значения в скобках).

Рис. 2. Поперечное сечение колонны

Проверка условий:

1.2 Назначаем ориентировочные размеры стеновой панели

Ширина панели принимается конструктивно bПАН=1200мм., Длина панели это шаг основных несущих конструкций lПАН =B=7м.

Ориентировочная толщина плиты задаётся в пределах:

Толщину фанерной обшивки дФ принимаем равной 10мм.

Размеры ребёр стеновой панели принимаем согласно ГОСТ 24454-80, также учитывается стружка по 3мм. с каждой стороны.

Высота панели hПАН будет зависеть от высоты утеплителя hУТ, которая определяется по теплотехническому расчёту:

Район строительства
Якутск	-45	-20,6	269

Данные взяты из СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»

Расчёт производится согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Где, Dd, °С?сут - градусо-сутки отопительного периода;

- средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки;

- средняя температура отопительного периода;

- продолжительность отопительного периода.

Где, - расчётное сопротивление;

а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий.

Характеристика стеновой панели

Материал слоя	Вт/(м С )	м
Фанера	0,15	0,01
Утеплитель - пенопласт ПХВ-1	0,05	х
Фанера	0,15	0,01

Где коэффициенты , равны=8,7 Вт/(м2?°С); =17 Вт/(м2?°С).

Рис. 3. План плиты 1,2х7, поперечный разрез плиты.

Площадь поперечного сечения ребра должна быть:

hПАН=230мм, что не сильно отличается от ориентировочных размеров, поэтому принимаем эту компоновку плиты.



1.3 Назначаем ориентировочные размеры плиты покрытия

Ширина плиты принимается конструктивно bПЛ=1500мм., Длина панели это шаг основных несущих конструкций lПЛ =B=7м.

Ориентировочная толщина плиты задаётся в пределах:

Толщину верхней фанерной обшивки дв.ф.о принимаем равной 16мм., нижней дн.ф.о=6мм.

Размеры ребёр стеновой панели принимаем согласно ГОСТ 24454-80, также учитывается стружка по 3мм. с каждой стороны.

Высота панели hПАН будет зависеть от высоты утеплителя hУТ , которая определяется по теплотехническому расчёту:

Характеристика плиты покрытия

Материал слоя	Вт/(м С )	м
Пергамин 4ре слоя	0,17	0,02
Фанера	0,15	0,016
Утеплитель - пенопласт ПХВ-1	0,05	х
Фанера	0,15	0,006

Где коэффициенты , равны=8.7 Вт/(м2?°С); =17 Вт/(м2?°С), Rreq - принимается согласно пункту 1.2

Определим необходимое количество рёбер:

Где, - расчётное сопротивление;

- коэффициент по материалу;

M , кН?м- изгибающий момент;

W, м3 - момент сопротивления.

Потребуется два ребра (впоследствии после проверки по напряжениям, примем четыре ребра жесткости).

Рис. 4. Плита покрытия.

Площадь поперечного сечения ребра должна быть:



1.4 Задаёмся размерами стропильной конструкции

Высота стропильной конструкции в середине пролёта принимается в зависимости от пролёта:

По заданию на проектирование была дана балка двутаврового сечения для неё необходимо выполнение следующих условий:

Из ГОСТ 24454-80 задаёмся размерами обрезной доски:

Зададим высоту полки:



Определим высоту сечения, если расчётный уклон i=1/12.

1.5 Расстановка связей

Существуют следующие правила расстановки связевых блоков:

1. Связевые блоки обязательно устанавливаются у торцов здания и далее равномерно с расстоянием в свету не более 24 м.

2. При применении плит покрытия применяются связи в виде деревянных распорок квадратного поперечного сечения 100x100мм. и круглых металлических тяжей из арматуры класса А240 (d=14мм.).

3. Оптимальный угол наклона связи к несущей конструкции - 45°, допускается угол в диапазоне 30°- 60°.

4. Расположение связей в покрытии и по стенам должно совпадать.

5. В поперечном направлении жёсткость обеспечивается за счёт защемления колонн в фундаменты.



2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ ПО ЗАЩИТЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ГНИЕНИЯ И ВОЗГОРАНИЯ

2.1 Указания по защите деревянных конструкций от гниения

Деревянные элементы стен, полов, крыши, а также деревянные конструкции не заводского изготовления должны быть антисептированы в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии». Все деревянные элементы крыши, в том числе обрешетка, должны быть подвергнуты огнезащитной обработке в соответствии с требованиями СНиП 2.01.02-85* «Противопожарные нормы»

Согласно СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии». Элементы несущих неклееных конструкций, каркасы ограждающих конструкций должны быть покрыты водорастворимыми антисептикам - натрий фтористый технический. Несущие деревянные клееные конструкции, прогоны, обшивки ограждающих конструкций обрабатываются пирилаксом СС-20

«Пирилакс» -- несолевая огнебиозащитная пропитка для дерева. «Пирилакс» предназначен для огнезащитной обработки наружных, внутренних и скрытых деревянных конструкций жилых, производственных, административных, общеобразовательных, детских дошкольных и других типов зданий, для обработки внутренних и скрытых деревянных конструкций всех видов транспорта.

Пропитка для дерева защищает от огня, а также от грибка, синевы, древесных насекомых. Пропитка содержит химически «родственные» древесине вещества, которые проникают в древесину на 2-3 мм. За счет сложной цепи физико-химических превращений образуются прочные комплексы «Пирилакс», целлюлозы и лигнина, фиксируемые в защищаемой им древесине. Благодаря этому «Пирилакс», в отличие от других составов, прочно удерживается внутри после пропитки дерева. Для получения первой группы огнезащитной эффективности расход «Пирилакса» -- всего 280 г/м2. Для получения второй группы достаточно нанести 180 г/м2 состава.

Помимо первой и второй группы огнезащиты древесины пропитка для дерева «Пирилакс» обеспечивает получение высоких показателей пожарной опасности древесины: Г1, РП1, В1, Д2. При расходе 400 г/м2 древесина превращается в трудногорючий (Г1), не распространяющий пламя (РП1), трудновоспламеняемый материал (В1) с умеренной дымообразующей способностью (Д2). Работы с пропиткой проводятся при температуре окружающей среды от -15єС до +50єС. Температура эксплуатации покрытия, нанесенного на:

· хвойные породы древесины - от -50°С до +110°С;

· лиственные породы древесины - от -50°С до +50°С.

Конструктивные решения здания обеспечивают возможность периодического осмотра деревянных конструкций и возобновления защитных покрытий. Конструкции проектируются с минимальным количеством металлических соединительных деталей и с применением химически стойких материалов (модифицированной полимерами древесины, стеклопластиков и др.). При применении металлических соединительных деталей предусмотрена их защита от коррозии (нержавеющая сталь, окрашенная битумным праймером).

Выполнена гидроизоляция битумным праймером всех деревянных конструкций и частей, которые соприкасаются с грунтом, бетоном, фундаментом, металлическими частями и каменной кладкой.

От наружных вод (снега или косого дождя) деревянные стены защищает широкий свес.

Необходимо обеспечит такой режим эксплуатации конструкций, при котором их влажность не достигает благоприятного для загнивания уровня. Защита от атмосферных осадков достигается полной водонепроницаемостью кровли, которая имеет необходимые уклоны. Водосток наружный.

Защита от капиллярной влаги осуществляется с помощью битумной гидроизоляции бетонных конструкций фундамента. Для защиты от проникновения в конструкцию водяных паров со стороны помещения укладывается слой пароизоляции. Необходимое хорошее проветривание деревянных конструкций для удаления влаги обеспечивается их открытостью с внутренней стороны здания. Это также способствует обнаружению и своевременной ликвидации очагов коррозии и гниения.

2.2 Меры защиты деревянных конструкций от пожарной опасности

Степень огнестойкости IIIб - здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной схемой. Элементы каркаса - из цельной или клееной древесины, подвергнутой огнезащитной обработке, обеспечивающей требуемый предел распространения огня. Ограждающие конструкции - из панелей или поэлементной сборки, выполненные с применением древесины или материалов на ее основе. Древесина и другие горючие материалы ограждающих конструкций должны быть подвергнуты огнезащитной обработке или защищены от воздействия огня и высоких температур таким образом, чтобы обеспечить требуемый предел распространения огня. СНиП 2.01.02-85* “Противопожарные нормы”

Степень огнестойкости Ф 5,1- производственные здания и сооружения, производственные и лабораторные помещения, мастерские СНиП 21-01-97*“Пожарная безопасность зданий и сооружений”.

Класс конструктивной пожарной опасности - С2 ГОСТ 30403-96“Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности”, СНиП 21-01-97* “Пожарная безопасность зданий и сооружений”.

Заключается в ликвидации условий благоприятных для возникновения и распространения пожара. Так как в проектируемом здании нет горячих процессов, способных стать источником пожара, то применение деревянных конструкций разрешено. Все имеющиеся нагревательные приборы в здании отделены от деревянных конструкций либо большими расстояниями, либо огнестойкими материалами. Деревянные ограждающие конструкции не имеют сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространиться пламя, не доступное для тушения.

Для всех элементов конструкции выдержаны противопожарные требования по минимальному сечению. Несущие элементы приняты максимально возможного с экономической точки зрения сечения и имеют достаточные пределы огнестойкости.

Защита от огня осуществляется покрытием огнезащитными составами и пропиткой растворами антипиренов.

Для поверхностной огнезащиты наиболее эффективны составы - ОФП-9 (покрытие огнезащитное фосфатное) и ВП-9 (покрытие вспучивающее).

Опасные в пожарном отношении металлические накладки, болты и другие детали соединительных и опорных узлов деревянных элементов, являющиеся проводниками тепла, снижают предел огнестойкости деревянных конструкций, поэтому металлические узлы и соединения защищаются огнезащитными покрытиями (гидроокись алюминия).



3. РАСЧЁТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ

3.1 Выбор конструктивной схемы плиты покрытия

Принимаем материалы - сосновые доски 2-го сорта, фанера ФСФ (повышенная влагостойкость). Примем ребристую конструкцию панели с продольными рёбрами. Размеры назначаем согласно пункту 1.3

Рис. 7. Конструктивная и расчётная схемы плиты покрытия.

3.2 Сбор нагрузок на плиту

Таблица 1 Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка qН, кг/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка qР, кг/м2
4ёх слойный рулонный материал с=5кг/м2	20	1,3	26
Верхняя фанерная обшивка с=700кг/м3	11,2	1,1	12,32
Продольные рёбра (четыре) с=500кг/м3	9,52	1,1	10,47
Поперечное ребро с=500кг/м3	0,14	1,1	0,15
Утеплитель пенопласт ПХВ-1 с=130кг/м3	24,7	1,2	29,64
Пароизоляция (слой изопласта с=5кг/м2)	5	1,3	6,5
Нижняя фанерная обшивка с=700кг/м3	4,2	1,1	4,62
Вес основных элементов	74,8		89,7
Вес вспомогательных элементов (10% от веса основных элементов)	7,48		8,97
Собственный вес 1м2 плиты	82,3		98,7
Временная - снеговая нагрузка	68	1,76	120
Итого	150,3		218,7

Вес снегового покрова по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» для заданного 2 -го района (г. Якутск) определяется по формуле:

Sg - вес снегового покрова на 1м2 покрытия горизонтальной поверхности земли принимается по таблице 10.1 СП 20.13330.2011 Sg = 1,2 кПа=120кг/м2

м - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузки на покрытие (из СП 20.13330.2011 приложение Г)

Рис.8. Определение коэффициента м

се- коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов.

Где b- шаг колонн, V-скорость ветра (принимается 2 м/с), к=1,1 - табличный коэффициент, учитывающий высоту здания (принимаем по таблице 11.2).

ct=1- термический коэффициент, принимается по пункту 10,6 СП.

Подставим полученные значения в формулу (3.1):

3.3 Расчётные характеристики используемых материалов

Расчетные сопротивления древесины сосны, ели и лиственницы европейской влажностью 12% для основного сочетания нагрузок в сооружениях нормального уровня ответственности при сроке эксплуатации до 50 лет приведены в таблице №1 (СНиП II-25-80 “Деревянные конструкции”).

Таблица 1

Напряженное состояние и характеристика элементов	Расчетные сопротивления, МПа, для сортов (классов) древесины
	обозначение	1/К26	2/К24	3/К16
1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон
а) элементы прямоугольного сечения (за исключением указанных в подпунктах «б», «в») высотой до 50 см.	Rи, Rс, Rсм	14	13	8,5
б) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 11 до 13 см при высоте сечения свыше 11 до 50 см	Rи, Rс, Rсм	15	14	10
в) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 13 см при высоте сечения свыше 13 до 50 см	Rи, Rс, Rсм	16	15	11
г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении	Rи, Rс, Rсм	-	16	10
2 Растяжение вдоль волокон:
а) клееные элементы	Rр	12	9	-
3 Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон	Rс90, Rсм90	1,8	1,8	1,8
4 Смятие поперек волокон местное:
а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов	Rсм90	3	3	3
5 Скалывание вдоль волокон:
a) при изгибе клееных элементов	Rск	1,6	1,5	1,5
б) в лобовых врубках для максимального напряжения	Rск	2,4	2,1	2,1
в) местное в клеевых соединениях для максимального напряжения	Rск	2,1	2,1	2,1
6 Скалывание поперек волокон:
a) в соединениях клееных элементов	Rск90	0,7	0,7	0,6
7 Растяжение поперек волокон элементов из клееной древесины	Rр90	0,15	0,1	0,08

Расчётные сопротивления для фанеры приведены в таблице №2 (СНиП II-25-80 “Деревянные конструкции”).

Таблица 2

Вид фанеры	Расчетные сопротивления, МПа
	растяжению в плоскости листа Rф.р	сжатию в плоскости листа Rф.с	изгибу из плоскости листа Rф.и	скалыванию в плоскости листа Rф.ск	срезу перпендикулярно плоскости листа Rф.ср
1 Фанера клееная березовая марки ФСФ сортов В/ВВ, В/С, ВВ/С:
а) семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон	14	12	16	0,8	6
поперек волокон наружных слоев	9	8,5	6,5	0,8	6
под углом 45° к волокнам	4,5	7	-	0,8	9
б) пятислойная толщиной 5-7 мм:
вдоль волокон наружных слоев	14	13	18	0,8	5
поперек волокон наружных слоев	6	7	3	0,8	6
под углом 45° к волокнам	4	6	-	0,8	9
2 Фанера клееная из древесины лиственницы марки ФСФ сортов В/ВВ и ВВ/С семислойная толщиной 8 мм и более:
вдоль волокон наружных слоев	9	17	18	0,6	5
поперек волокон наружных слоев	7,5	13	11	0,5	5
под углом 45° к волокнам	3	5	-	0,7	7,5
Примечание - Расчетные сопротивления смятию и сжатию перпендикулярно плоскости листа для березовой фанеры марки ФСФ Rф.с90 = Rф.см90= 4 МПа и марки ФБС Rф.с90 = Rф.см90= 8 МПа.

Расчетные сопротивления LVL из однонаправленного шпона приведены в таблице №3 (СНиП II-25-80 “Деревянные конструкции”).



Таблица 3

№ п.п.	Напряженное состояние	Расчетные сопротивления, МПа, для сортов/классов прочности LVL
		обозначение	1/К45	2/К40	3/К35
1	Изгиб	Rи	26	22,5	20
2	Сжатие в плоскости листа вдоль волокон	Rс, Rсм	21	20	18
3	Сжатие в плоскости листа поперек волокон	Rс90, Rсм90	3,2	3,1	3,0
4	Сжатие из плоскости листа поперек волокон	R'с90, R'см90	1,6	1,5	1,5
5	Смятие местное в плоскости листа поперек волокон в опорных частях конструкций и узловых примыканиях	Rсм90	5,0	4,9	4,8
6	Растяжение вдоль волокон	Rр	20,5	18	16
7	Растяжение поперек волокон в плоскости листа	Rр90	0,3	0,3	0,3
8	Скалывание вдоль волокон поперек плоскости листа	R'ск	2,7	2,6	2,6
9	Скалывание вдоль волокон в плоскости листа	Rск	2,1	2,0	1,9
10	Скалывание поперек волокон в плоскости листа	Rск90	1,0	1,0	1,0

3.4 Определение геометрических характеристик приведённого сечения

Учитывая неравномерность распределения напряжений по ширине панелей, уменьшаем расчётную ширину фанерной обшивки путём введения в расстояние между рёбрами коэффициента 0,9.

Где ширина фанеры bФ равна:

Определим следующие геометрические характеристики сечения:

Площадь поперечного сечения:

Верхней полки:

Нижней полки:

Древесины продольных рёбер:

Отношение модулей упругости материалов:

Приведённая к фанере площадь поперечного сечения панели равна:

Рис. 8. Схема определения статических моментов.

Приведённый к фанере статический момент сечения относительно нижней плоскости (x0) определяется по формуле:

Где S=F·xC

Положение нейтральной оси приведённого сечения определяется по формуле:

Приведённый к фанере момент инерции:

Приведенный момент сопротивления верхней и нижней части плиты:



3.5 Определение максимальных значений момента и поперечной силы

Определяем расчётный пролёт плиты:

Максимальный изгибающий момент:

Максимальная поперечная сила:

3.6 Расчёт по нормальным напряжениям

Напряжения в нижней полке:

Где - расчётное сопротивление растяжению нижней фанерной обшивки, - коэффициент учитывающий соединение фанеры по длине панели



Напряжение в верхней полке:

Где - расчётное сопротивление сжатию верхней фанерной обшивки

Проверим сжатую полку на устойчивость:

При

Где b0 расстояние в свету между продольными рёбрами.

3.7 Проверка верхней обшивки на действие монтажной нагрузки

Фанерную полку рассчитывать как пластину, заделанную в местах приклейки к ребрам. Груз Р=120 кг считать распределённым на ширину 100см.



Где - расчётное сопротивление изгибу верхней фанерой обшивки поперёк волокон.

3.8 Расчёт поперечного сечения плиты на скалывание

Проверку скалывающих напряжений проводят по клеевому шву между шпонами фанеры верхней фанерной обшивки:

Где - статический момент верхней полки относительно нейтральной оси.

Где - расчётное сопротивление скалыванию верхней фанерной обшивки.

3.9 Проверка по деформации

Прогиб панели от нормативной нагрузки должен быть:



4. РАСЧЁТ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ

4.1 Выбор конструктивной схемы стеновой панели

Принимаем материалы - сосновые доски 2-го сорта, фанера ФСФ (повышенная влагостойкость). Принимаем ребристую конструкцию панели с продольными рёбрами. Размеры назначаем согласно пункту 1.2.

Рис. 10. Конструктивная и расчётная схемы стеновой панели.

4.2 Сбор нагрузок на панель

Таблица 1 Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 покрытия в вертикальном направлении.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка qН, кг/м2	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка qР, кг/м2
Фанерная обшивка с=700кг/м3	14	1,1	15,4
Продольные рёбра (два) с=500кг/м3	5,95	1,1	6,55
Поперечные ребра (пять) с=500кг/м3	0,14	1,1	0,15
Утеплитель пенопласт ПХВ-1 с=130кг/м3	24,7	1,2	29,64
Пароизоляция (слой изопласта с=5кг/м2)	5	1,3	6,5
Вес основных элементов	49,79		58,24
Вес вспомогательных элементов (10% от веса основных элементов)	4,98		5,8
Собственный вес 1м2 плиты	54,8		64
Итого*	110		128

*итоговый вес принимается из расчёта, что две панели могут опираться друг на друга.

Найдём нагрузку на метр погонный:

ветровая нагрузка

Ветровое воздействие по СНиП «Нагрузки и воздействия» для заданного 2 -го района (г. Якутск) определяется по формуле:

w0 - ветровое давление на 1м2 покрытия горизонтальной поверхности земли принимается по таблице 5 СНиП 2.01.07-85*, w0 = 0,30кПа=30кг/м2

c =1,4- аэродинамический коэффициент.

k=0,85 (тип местности В, высота до 20м.) - коэффициент учитывающий изменение давления по высоте.



4.3 Определение максимальных значений момента

Максимальный изгибающий момент:

Проверку по поперечной силе Q не нужно, так как из-за малой высоты поперечного сечения стеновых панелей расчёт на скалывание всегда выполняется, если выполняется расчёт по нормальным напряжениям от действия постоянной ветровой нагрузки.

4.4 Определение геометрических характеристик приведённого сечения

Учитывая неравномерность распределения напряжений по ширине панелей, уменьшаем расчётную ширину фанерной обшивки путём введения в расстояние между рёбрами коэффициента 0,9.

Где ширина фанеры bФ равна:



Приведённый момент инерции:

Приведенный момент сопротивления в горизонтальной и вертикальной плоскостях: плита покрытие монтажный балка

4.5 Расчёт по нормальным напряжениям

Проверка прочности по нормальным напряжениям в растянутой обшивке:



Где - расчётное сопротивление растяжению фанерной обшивки, - коэффициент учитывающий соединение фанеры по длине панели

4.6 Проверка по деформации

Прогиб панели от нормативной нагрузки должен быть:



5. СТРОПИЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

5.1 Конструктивная схема

Принимаем материалы - сосновые доски 2-го сорта. Размеры назначаем согласно пункту 1.4.

Рис. 11. Конструктивная схема стропильной балки.

5.2 Сбор нагрузок на стропильную конструкцию

Собственный вес стропильной конструкции :

Где:



Расчётный вес стропильной конструкции :

Где - коэффициент надёжности по нагрузке.

Нагрузка на стропильную конструкцию состоит из собственного веса стропильной конструкции и нагрузки с плиты покрытия (пункт 3).

5.3 Проверка опорного сечения на скалывание

Рис. 11. Стропильная конструкция.



5.4 Проверка балки на действие нормальных напряжений

Где MX - изгибающий момент в расчётном сечении;

WX - момент сопротивления расчётного сечения;

mб =1- коэффициент учитывающий влияния размеров поперечного сечения СНиП II-25-80 т.7;

mсл=1,05 - коэффициент учитывающий толщину слоёв СНиП II-25-80 т.8.

Положение расчётного сечения:

Изгибающий момент в расчётном сечении:



Высота расчётного сечения:

Момент сопротивления расчётного сечения:

Момент инерции в расчётном сечении:

Положение нейтральной оси приведённого сечения определяется по формуле:



5.5 Проверка балки на относительный прогиб

Допустимый относительный прогиб балки не должен превышать (СНиП II-25-80 т.16):

Где прогиб f0 прогиб балки без учёта переменного сечения и деформаций сдвига:



5.6 Проверка опорного узла балки на смятие

Где Fk - площадь колонны;

-расчётное сопротивление древесины смятию поперёк волокон п.3.3 т.1.



6. РАСЧЁТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

6.1 Расчётная схема поперечной рамы

Рис. 13. Поперечный разрез и расчётная схема рамы

6.2 Расчётная схема колонны

Рис. 14. Расчётная схема колонны

6.3 Определение расчётных усилий ветровая нагрузка

Нормированное значение средней составляющей нагрузки ветра по СНиП 2.01.07-85* для заданного II-го района (г. Якутск) определяется по формуле:



Где W0 =0,30кПа скоростной напор ветра для заданного района;

к=0,5 (высота до 5 м); 0,65(до 10 м), 0,85(от 10 до 12,8м) - табличный коэффициент, учитывающий высоту здания (для местности типа B)

с - аэродинамический коэффициент для наружных стен и наружных по- верхностей остекления фонарей:

с наветренной стороны с=0,8,

с заветренной стороны с=0,6,

Для высоты здания до 5 м, согласно формуле (6.1):

Для высоты здания до 10 м, согласно формуле:

Для высоты здания до 12,8 м, согласно формуле:

Расчетная ветровая нагрузка на 1 м2 поверхности при гf=1,4:



Рис. 15. Определение ветровой нагрузки на здание

Расчетная ветровая нагрузка на колонны поперечной рамы при шаге колонн 7 м принимается равномерно-распределенной до отметки 5 м:

Ветровая нагрузка, действующая на здание выше верха колонн, принимается в виде сосредоточенной силы, приложенной на уровне верха колонн:



Рис.16 Схема загружения от ветровой нагрузки

Расчётная снеговая нагрузка на колонну:

Где пункт 3.2 т.1.

Расчётная нагрузка от стропильной балки на колонну:

Где пункт 5.2.



Расчётная нагрузка от плит покрытия на колонну:

Где пункт 3.2 т.1.

Расчётная нагрузка от собственного веса колонны:

Расчётная нагрузка от стеновых панелей на колонну:

Где пункт 4.2 т.1.

Эксцентриситет от стеновых панелей:

Ветровая сосредоточенная нагрузка в уровне ригеля:

Ветровая распределённая нагрузка на стену:

От стеновых панелей:

6.4 Определение максимальных расчётных усилий для основной колонны относительно обреза фундамента

Максимальный изгибающий момент:

Где 0,9 - понижающий коэффициент на действие временных нагрузок.



Максимальная продольная сила:

Максимальная поперечная сила:

6.5 Проверка колонны по предельной гибкости, определение расчётной длины

Расчётная длина в плоскости x:

Где мx=2,2 - коэффициент, зависящий от условий закрепления стержня.

Расчётная длина в плоскости y:

Где мy=0,5



Проверяем гибкость колонны:

6.6 Проверка сечения колонны по нормальным напряжениям

Нормальные напряжения в колонне не должны превышать:

Где WK - момент сопротивления колонны;

Mg - момент от действия поперечных и продольных нагрузок.

Где о - коэффициент учитывающий дополнительный момент продольных сил вследствие прогиба элемента.

Где Fk - площадь колонны;

Rсж=13МПа - расчётное сопротивление древесины сжатию п.3.3 т.1.

6.7 Проверка клеевых швов на скалывание

Где:



7. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ УЗЛА ЗАЩЕМЛЕНИЯ КОЛОННЫ В ФУНДАМЕНТЕ

7.1 Определение требуемого момента сопротивления швеллера

Принимаем швеллер 24П: Wш=243м3, Jx=2910см4,

7.2 Расстояние между тяжами

Расстояние между тяжами должно удовлетворять условиям:

Принимаем h0=1,7м.

Условие не выполняется.

В сортаменте отсутствует необходимый швеллер, примем швеллер с составным сечением:

Так как швеллер 24П удовлетворял требуемому сопротивлению, то и составной швеллер, с большими геометрическими параметрами будет ему удовлетворять.

7.3 Проверка колонны на скалывание

Где максимальная поперечная сила Q:



7.4 Определение усилий действующих в уровне тяжей и смыкающих поперёк волокон древесины

7.5 Определение диаметра тяжей с учётом ослабления резьбой

Требуемая площадь тяжей:

Где m1=0,8 - коэффициент учитывающий ослабление тяжей резьбой.

m2=0,85 - коэффициент учитывающий возможность неравномерного наложения тяжей.

Из требуемой площади определим диаметр тяжей:

Принимаем тяж радиусом 9 мм.



7.6 Определение ширины планки из условий работы древесины на смятие поперёк волокон

Где mп=1,4 - коэффициент учитывающий переменность ветров.

Также должно выполняться условие:

Принимаем высоту плиты равной 120мм.

7.7 Определение толщины планки из условий работы её на изгиб

Где максимальный изгибающий момент:



Из-за неоправданно высокого расхода металла нецелесообразно использовать пластину, принимаем уголок:

Принимаем уголок №7,5 WX=12,43см3.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции

2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

3. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Карлсена Г.Г., - М: Стройиздат, 1986.

4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2003. - 90с.

Размещено на Allbest.ru

...