Деревянные конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Задание к курсовому проекту

2. Фанерная плита покрытия с дощатыми рёбрами

2.1 Расчёт нагрузок, действующих на плиту покрытия

3. Расчёт нагрузок, действующих на несущую конструкцию

4. Подбор сечения раскоса

5. Расчет узлов

5.1 Коньковый узел

5.2 Узел карниза с подкосом наверху

6. Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости плоских деревянных конструкций

7. Конструктивные меры защиты деревянных конструкций от увлажнения

Список использованной литературы

Введение

Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся у нас в огромных масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций.

Важнейшей проблемой, связанной с производством деревянных конструкций, является рациональное использование деловой древесины. Для решения этой проблемы необходимо изучать физико-механические свойства клееной древесины, улучшать её свойства, совершенствовать методы расчёта и внедрять новые рациональные конструктивные формы, экономично использовать древесину в конструкциях, повышать технологичность изготовления, применять эффективные способы защиты и увеличивать долговечность и надёжность конструкций, определять наиболее рациональные области применения, подготавливать квалифицированные кадры инженеров строителей. фанерный сечение карниз

Современные лёгкие, особенно клееные деревянные, конструкции заводского изготовления являются достаточно прочными и долговечными.

Они способны перекрывать большие пролёты и являются стойкими в ряде химически агрессивных сред. Степень их огнестойкости не ниже, чем конструкций из некоторых несгораемых материалов.

Применение деревянных конструкций в нашей стране, богатой лесами, даёт значительный технико-экономический эффект.

1. Задание к курсовому проекту

В качестве несущей конструкции у нас выступает металлодеревянная треугольного очертания ферма, который имеет следующие размеры: L=12м; В=4м; Н=3,2м; (рис.1). Район строительства-г. Омск Расчётный снеговой покров ; Расчётная ветровая нагрузка ;

Рис.1. Трехшарнирная рама

2. Фанерная плита покрытия с дощатыми рёбрами

Расстояние между смежными стенами не должно быть меньше 20мм, исходя из требования определяем длину плиты:

где В-шаг между несущими конструкциями. Аналогично определяем ширину плиты:

Высоту сечения плиты назначаем из соотношения:

- из опыта проектирования

Исходя из требований, что толщина верхней и нижней обшивок должно быть, не менее и принимаем Определим высоту ребер

А)

Б)

Рис 1.1.Конструктивные схемы к расчёту клеефанерной плиты с дощатыми рёбрами: А)- схема расположения продольных и поперечных рёбер клеефанерной плиты покрытия; Б)- поперечное сечение клеефанерной плиты покрытия.

Продольные рёбра определяем в основном по условию расчёта на изгиб поперёк волокон наружных шпонов верхней фанерной обшивки при действии сосредоточенной нагрузки 1000Н с коэффициентом перегрузки 1,2.

Максимальный момент будет Изгибные напряжения в верхней обшивке поперёк волокон наружных шпонов фанеры

Рис.2. К расчету расстояния "с" между продольными рёбрами клеефанерной плиты покрытия.



Здесь

Если приравнять

то

откуда расстояние между осями рёбер:

Определяем необходимое количество продольных рёбер:

Принимаем количество продольных рёбер 3 шт и уточняем

Листы фанеры со стандартными размерами 15251525мм состыковывают на "ус" (рис. 3) в трёх местах по длине плиты. Поперечные рёбра устраивают в торцах плиты и под стыками фанеры для обеспечения прочности стыков.

Количество поперечных рёбер определяется так:

Принимаем 6 рёбер. Исходя из этого уточняем размер фанерного листа вдоль длины плиты -1243 мм;

Для удержания утеплителя в проектном положении установлена решётка из брусков 2525мм, прикреплённый к рёбрам

Рис.3. К определению расстояния между поперечными рёбрами клеефанерной плиты покрытия.

Теплотехнический расчет

Рис.4.

д1=6 мм л=0,15 д3=8 мм л=0,15

д2=Х л=0,04 д4=10 мм л=0,17

Определяем приведенное сопротивление теплопередачи:

Градусо-сутки отопительного периода:

коэффициент передачи =

Определяем толщину утеплителя:

Толщина утеплителя составляет 12 см

2.1 Расчёт нагрузок, действующих на плиту покрытия

1.Нормативная нагрузка от ребер:

где: hp - высота ребра; tp -толщина ребра; lпл - длина плиты; nпр.р - количество продольных ребер; с - удельный вес материала;

2). Нормативная нагрузка от обшивки:

кгс/м

3). Нормативная нагрузка от прижимных брусков:

4). Нормативная нагрузка от веса утеплителя:

4). Нормативная нагрузка от веса рубероида:

Все нагрузки, действующие на плиту, приведены ниже в таблице 1.

Нагрузки на плиту

Таблица 1.

Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кгс/м	N (коэфф. перегрузки)	Расчётная нагрузка кгс/м
Вес ребер	10,62+3,35=13,97	1,1	15,37
Вес обшивок	14,602	1,1	17,52
Вес утеплителя	6,3	1,2	7,56
Вес рубероида	15	1,2	18
Вес снега	180.1,5/1,4=192,85	1,4	270
У	242,72 кгс/м		328,46 кгс/м
	2,43 кн/м		3,29 кн/м

2.2 Статический расчёт плиты покрытия

Рис.5 Расчётная схема

Расчётная схема плиты покрытия представляет собой шарнирно-опёртую балку на двух опорах (рис.4).

Расчётные усилия в плите равны:

где расчётный пролёт плиты

Приведённая ширина полки, см;

Расчёт ведём по приведённым к верхней полке геометрическим характеристикам. Отношение модулей упругости древесины и фанеры:. Приведённая площадь сечения:



где расчётная площадь нижней, верхней обшивок соответственно.

tф н, tф в - толщины верхней и нижней обшивок;

bпр - приведённая ширина полки;

hp - высота ребра;

nnp.p - количество продольных ребер;

Приведённый статический момент сечения относительно нижней грани плиты (ось 0-0):

где толщины верхней и нижней обшивок;

Расстояние от нижней грани плиты (ось 0-0) до центра тяжести сечения (ось y-y):

Расстояние верхней грани плиты до центра тяжести:

Приведённый момент инерции находим:

Моменты сопротивления определяем по формулам:

Прочность нижней полки определяем по формуле:

Устойчивость верхней полки определяем по формуле:

где:

при

Напряжения скалывания в шве между шпонами фанеры верхней полки:

где:

По скалыванию рёбер:

где:

Прогиб плиты определяем по формуле:

Плита с выбранными размерами соответствует требованиям расчета по 2-м группам предельных состояний.

3. Расчёт нагрузок, действующих на несущую конструкцию

Определим нормативные и расчетные нагрузки, действующие на ферму воспользуясь следующими формулами:

где: В- шаг колонн; ксв.1- коэф. собственного веса;

м- коэф. учитывающий угол кровли

(СНиП "Нагрузки и воздействия");

n- коэф. надежности;

к- коэф. зависит от типа местности, высоты здания;

с- коэф. аэродинамичности зависит от формы здания;

qснн - снеговая нагрузка для данного района строительства;

qвр - ветровая нагрузка для данного района строительства;

Нормативные значения постоянной и снеговой нагрузки, взятые из таблицы 1.

-Постоянные- 0,33/1,5=0,21 на 1м;

-Снеговая- 1,92/1,4=1,37 на 1м;

Нормативная нагрузка, действующая на несущую конструкцию будет равна:



Реакция опор:

Определим распорные усилия в опорах:

Изгибающие моменты:

Продольные усилия:

Поперечные усилия:

Расчет правой полурамы выполняем аналогично и результаты заносим в табл.

Снеговая нормативная нагрузка на весь пролет (1-ый вариант).

6

Реакции опор:

Опорные реакции усилий в опорах:

Изгибающие моменты соответствующих сечений:

Продольные усилия:

Поперечные усилия:



Расчет правой полурамы выполняем аналогично, и результаты заносим в табл.

Снеговая нормативная нагрузка на весь пролет (2-ой вариант).

Изгибающие моменты:

Продольные усилия:

Поперечные усилия:

Изгибающие моменты:

Продольные усилия:

Поперечные усилия:

Ветровая нормативная нагрузка на всю конструкцию.



Реакции опор:

Определение усилий в характерных сечениях левой полурамы, при действии ветровой нагрузки.

Изгибающие моменты:

Продольные усилия:



Поперечные усилия.

Правая полурама:

Изгибающие моменты:

Продольные усилия:

Поперечные усилия.

Для ветровой нагрузки действующей справа усилия рассчитываются аналогично

Вычисления усилий от всех нагрузок а так же РСУ приведены в таблице РСУ.

Н/Н	пост нагрузка		снег 1		снег 2		снег 3		ветер 1	ветер 2	расч Сочетание
	М	Q	N	М	Q	N	М	Q	N	М	Q	N	М	Q	N	М	Q	N	М	Q	N
А	0,00	9,19	-18,20	0,00	25,45	-50,40	0,00	23,93	-43,26	0,00	23,93	-37,38	0,00	-4,57	2,79	0,00	1,18	2,19	0,00	27,99	-61,05
1,00	-12,41	9,19	-18,20	-34,36	25,45	-50,40	-32,30	23,93	-43,26	-32,30	23,93	-37,38	5,26	-3,22	2,79	-1,13	0,50	2,19	-38,60	29,20	-61,05
2,00	-24,82	-33,09	-60,48	-68,73	-91,64	-167,49	-64,60	-91,64	-153,33	-64,60	-86,14	-147,45	8,70	11,23	15,89	-1,34	-1,60	0,79	-78,84	-105,46	-196,93
N2-5	59,80	165,59	155,66	155,66	18,52	-1,98	225,50
3,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,0	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
4,00	-33,01	12,91	-13,32	-91,42	35,76	-36,89	-84,71	31,99	-33,68	-84,71	26,29	-32,26	9,92	-2,23	1,76	-0,80	-1,48	1,09	-106,36	43,08	-44,94
5,00	-21,01	41,19	-63,40	-58,18	114,06	-175,58	-53,91	107,97	-164,64	-59,79	102,27	-163,22	7,72	-11,58	17,47	-2,08	0,06	-0,59	-67,88	122,81	-194,57
6,00	-2,38	4,08	-11,12	-6,59	11,31	-30,79	1,30	11,74	-27,59	-16,40	11,62	-28,60	3,07	-1,53	1,76	-3,05	0,31	1,09	-14,37	13,16	-35,27
7,00	0,00	-2,22	-9,55	0,00	-6,16	-26,44	0,00	-12,72	-21,49	0,00	1,14	-25,99	0,00	-1,03	1,76	0,00	1,58	1,09	0,00	-12,24	-31,76
7,00	0,00	-2,22	-9,55	0,00	-6,16	-26,44	0,00	1,14	-25,99	0,00	-12,72	-21,49	0,00	1,58	1,09	0,00	-1,03	1,76	0,00	-12,24	-31,76
8,00	-2,38	4,08	-11,12	-6,59	11,31	-30,79	-16,40	11,62	-28,60	1,30	11,74	-27,59	-3,05	0,31	1,09	3,07	-1,53	1,76	-14,37	13,16	-35,27
9,00	-21,01	41,19	-63,40	-58,18	114,06	-175,58	-59,79	102,27	-163,22	-53,91	107,97	-164,64	-2,08	0,06	-0,59	7,72	-11,58	17,47	-67,88	122,81	-194,57
10,00	-33,01	12,91	-13,32	-91,42	35,76	-36,89	-84,71	26,29	-32,26	-84,71	31,99	-33,68	-0,80	-1,48	1,09	9,92	-2,23	1,76	-106,36	43,08	-44,94
11,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
12,00	-24,82	-33,09	-60,48	-68,73	-91,64	-167,49	-64,60	-86,14	-147,45	-64,60	-91,64	-153,33	-1,34	-1,60	0,79	8,70	11,23	15,89	-78,84	-117,00	-196,93
N12-9	59,80	165,59	155,66	155,66	-1,98	18,52	225,50
13,00	-12,41	9,19	-18,20	-34,36	25,45	-50,40	-32,30	23,93	-37,38	-32,30	23,93	-43,26	-1,13	0,50	2,19	5,26	-3,22	2,79	-38,60	29,20	-61,05
B	0,00	9,19	-18,20	0,00	25,45	-50,40	0,00	23,93	-37,38	0,00	23,93	-43,26	0,00	1,18	2,19	0,00	-4,57	2,79	0,00	27,99	-61,05

4. Подбор сечения раскоса

Рассчитываем подкос как сжатый элемент. Предварительно принимаем в=15см из условия, что в?14, и л=80. сеч.1-1

Тогда h=300/15=20 см,

h=20/3.3=6,3=7 h=7*3.3=23,1

Радиус инерции

коэффициент А = 3000 для древесины и А = 2500 для фанеры

Подбор сечения стойки

Мmax=78,48 кН·м; Nmax=196,62 кН

154<160

Подбор сечения ригеля

Мmax=106,3кН·м; Q=43 Nmax=44,9 кН

не проходит принимаем 100.

0,88

G=4490/972+(1099391/7135)=158?160

5. Расчет узлов

Рис.5.1. Схема опорного узла.

Определяем количество нагелей по следующей формуле:

принимаем 5шт

при изгибе нагеля:

при смятии древесины:

Глубина анкеровки швеллера находим по следующей формуле:

5.1 Коньковый узел

Усилия в коньке: Q=12,25; N=31,78

Проверим на смятие:

Для

Зададимся количеством стержней: n=6, и диаметром d=2.0 см

проверим на прочность:

Q?nЕncpЕTmin

Q?6Е2Е5=60

Получим 6 вклеенных стержней диаметром Ш 20 мм;

Рис. 5.2 коньковый узел

5.2 Узел карниза с подкосом наверху

Рис.5.3. Узел карниза с подкосом на верху.

6. Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости плоских деревянных конструкций

На здание и сооружение кроме нагрузок направление действия которых совпадает с плоскостью несущих конструкций, будут нагрузки которые и не совпадают. Примерами таких нагрузок могут быть ветровая нагрузка, силы инерции, возникающие при торможении кранов, монтажные, сейсмические, аварийные, возникающие при осадке грунтов.

Для обеспечения геометрической неизменяемости несущих конструкций необходимо чтобы эти нагрузки воспринимались конструкциями и передавались на нижележащие конструкции до фундаментов.

При этом они должны быть устойчивыми, жесткими и прочными.

Для этого и применяют связи. Связь-неизменяемая система, которая может действовать в горизонтальной и вертикальной плоскости, а также в скатной плоскости. Вертикальные связи служат для обеспечения вертикальности конструкций находящимися между стойками или наклонными элементами.

Расстояние между ними в продольном направлении должно быть не более 20-25 метров. При расстоянии между стойками более 3 метров то применяют металлические связи (см. рис 17).

Горизонтальные связи устанавливаются по нижним поясам балок, ферм для обеспечения геометрической неизменяемости элементов нижнего пояса (см. рис 18).



Рис 17. Схема расположения плит покрытий и связей.

Рис 18. Узел соединения вертикальной связи и колонны

7. Конструктивные меры защиты деревянных конструкций от увлажнения

В наземном строительстве для обеспечения длительного срока службы деревянных конструкций конструктивными мерами предохраняют древесину от увлажнения. Недопустимая влажность древесины может возникнуть в результате атмосферных осадков, капиллярной влаги поступающей из частей зданий соприкасающихся с древесиной а также в результате увлажнения конденсатом. Эти меры должны обеспечивать вентиляцию, просыхание и защиту от увлажнения элементов деревянных конструкций и являются обязательными независимо от срока службы здания или сооружения. Конструктивные меры защиты древесины от увлажнения достаточны в зданиях, эксплуатируемых с нормальной относительной влажностью воздуха, не превышающей 70%, так как влажность древесины в этом случае не достигает 20%. К конструкционным мероприятиям по защите древесины от увлажнения относят следующие: увеличение свесов крыши, устройство достаточно большого разрыва (не менее 30 см) между поверхностью грунта и нижней отметкой расположения деревянных элементов здания, гидроизоляция наружной деревянной обшивки, удаление влаги из сырых помещений (подполий). Обеспечение нормального температурно-влажностного режима. Для этого иметь определенное количество приточно-вытяжных вентиляционных отверстий (продухов). При строительстве деревянных объектов специалисты применяют различные способы повышения долговечности древесины на всех стадиях технологического процесса: при заготовке и выборе лесоматериалов, определении места под строительство, выборе архитектурно-планировочных и конструкционных решений. Важно обеспечить комплекс мер, способных исключить возможность увлажнения древесины, ведь именно влажная древесина является питательной средой для многих видов грибов и насекомых. Влажность способствует не только развитию биопоражений, но и приводит к увеличению способности древесины к деформации и снижению её прочности.

Антисептическая обработка деревянных конструкций.

Гниение древесины является результатом жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Для своего питания дерево-разрушающие грибы используют органические вещества древесины. При этом в древесине происходят сложные химические изменения составляющих древесины, вызывающие резкое ухудшение ее физико-механических свойств. Конечным результатом процесса гниения является полная деструкция древесины, Дереворазрушающие грибы развиваются в определенных, специфических условиях, определяемых влажностью древесины, температурой и наличием кислорода. Гниение древесины становится возможным при наличии кислорода, при плюсовых температурах (до 50° С) и при влажности древесины свыше 20% .

Борьба против гниения древесины направлена на прекращение жизнедеятельности грибов и может вестись в двух направлениях: обеспечение условий эксплуатации деревянных конструкций, при которых влажность древесины никогда (в том числе и кратковременно) не будет превышать 20%; введение в древесину антисептиков (ядохимикатов), делающих древесину непригодной для развития дереворазрушающих грибов. Кроме того, требуют защитных мероприятий элементы из древесины в ограждающих конструкциях, подверженные конденсационному увлажнению. Конденсационное, а также случайное, даже кратковременное, но сильное увлажнение приводит к поражению древесины дерево-разрушающими грибами, которые вызывают самоувлажнение древесины и продолжают жизнедеятельность без последующего дополнительного увлажнения конструкций.

Санитарной инспекцией запрещено применение антисептированной древесины в помещениях, где находятся люди, животные, корма, продукты. Элементы конструкций при переменном температурно-влажностном режиме, например в ограждающих конструкциях отапливаемых зданий, изменяют размеры при усушке и набухании, что вызывает коробление, растрескивание и нарушение целостности деревянных конструкций.

В последнее время для защиты от гниения и стабилизации размеров деревянных элементов предложена модификация древесины полимерами. Модификация древесины - это деревообработка при которой изменяются свойства древесины путем наполнения ее полимерами. При большом проценте наполнения некоторыми полимерами точка насыщения древесины влагой снижается ниже 20% относительно массы самой древесины, что не допускает развития дереворазрушающих грибов При небольшом проценте наполнения есть возможность растворить в модификаторе некоторые антисептики и совместить процесс модификации древесины с ее антисептированием. Преимущество совмещения этих процессов заключается в закреплении антисептирующих веществ и предотвращения их вымывания. Древесина подвержена также поражению насекомыми, что происходит независимо от влажности и является случайным фактором. Меры борьбы в данном случае химические - применение различных инсектицидов Обычно борьбу начинают при обнаружении признаков появления дереворазрушающих насекомых. В районах обитания термитов производится глубокая пропитка соответствующими защитными составами всех деревянных элементов строящихся зданий и сооружений. Для защиты древесины от биопоражений применяют различные конструкционные решения: изолируют ее от грунта, камня и бетона, устраивают специальные каналы для проветривания, защищают деревянные конструкции от атмосферных осадков и т.п. В сочетании с конструкционными методами, во всём мире широко применяется химический метод защиты древесины. Он основан на обработке древесины специальными защитными составами - антисептиками и антипиренами, защищающими древесину от возгорания и биоповреждений. При правильном применении защитных средств, такой способ оказывается весьма эффективным, недорогим и безопасным.

Защита древесины обеспечивается водорастворимыми защитными средствами, составами на основе летучих органических соединений, масляными антисептиками, антисептическими пастами и т.п.

На сегодняшний день, наиболее широко на рынке представлены водные растворы антисептических и огнебиозащитных средств. Причем производство и потребление антисептиков на водной основе имеет тенденцию к постоянному росту.

Список использованной литературы

1. СНиП 2-25-80 "Деревянные конструкции".

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

3. Иванов В.Ф. Конструкции из дерева и пластмасс 1966 г. Москва

4.Шишкин В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс Москва СТРОЙИЗДАТ 1974 г.

5. Учебное пособие Деревянные конструкции Г.Н. Шмелев Казань 2010 г.

6.Отрешко А.И. Справочник проектировщика. Деревянные конструкции Москва 1957г.

7.Шмидт А.Б. Дмитриев П.А. - Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры - Москва 2002г.

8. Г.С. Писаренко А.П. Яковлев В.В. Матвеев Справочник по Сопротивлению материалов Киев 1988 г.

Размещено на Allbest.ru

...