КДиП Проектирование одноэтажного здания

Курсовая_графика.dwg

Монолитные конструкции кабель-канала и опор сетей ВК
Поз 7.продольные ребра
Поз 8 поперечные ребра с отверстиями для вентиляции
Совмещенный план на оти. 0
0 и план кровли; схема расположения стропильной системы; разрезы 1-1
-2 (М1:200); плита П1
колонна КД1 (М1:25; М1:20; М1:10)
"Одноэтажное промышленное здание в городе Мелеуз
Республика Башкортостан
Пароизоляция - 1 слой Бикроэласта
Утеплитель ТЕХНОРУФ по ТУ 5762-010-74182181-2012 - 130мм
крепить тарельчатыми дюбельгвоздями к обрешетке
Контробрешетка - брус 25х25мм крепить саморезами с шагом 200мм
Воздушная прослойка -64 мм
Обрешетка - брус 25х25мм крепить саморезами с шагом 200мм
Совмещенный план на отм. 0.000 и план кровли
дополнительная деревянная решетка для крепления утеплителя
Разделительный брусок 20х20мм
Стык двух панелей вдоль ската
Нащельник из оцинкованной стали
крепить саморезами с нагом 200 мм
Минераловатный утеплитель
Ограждение ОГ1 ГОСТ 25772-83
Стык двух панелей поперек ската
Фундамент стаканного типа
Железобетонная приставка
Бетонная подготовка - 100 мм
Песчаная подготовка - 20 мм
Асфальтобетон - 30 мм
Бетонная подготовка В15 - 100 мм
Покрытие на основе полимербетона - 30 мм
Узел сращивания досок
Клееный пакет балки БКФ1
Узел соединения фанеры на "ус
Связь СВ3 - распорка брус 194х140
Связь СВ3 - распорка брус 100х100
Стеновые прогоны 100х100 мм
Связь СВ3 - распорка доска 100х50
Накладка 33х269мм в опорном сечении
Спецификация элементов к данному листу
Шпилька резьбовая М1 L=340
ТУ 2499-008-11622992-01
Биозащита "Домовой" 0
ТУ 2499-001-27696171-03
Клеевой состав "ФР-100" 0
Данный лист см. совместно с лист 2. 2.Несущие конструкции обработать биозащитным препаратом "Домовой" и огнезащитным препаратом "ФОХ" 3.Ограждающие конструкции обработать огнезащитным препаратом "Биопирен
Шпилька резьбовая М16L=360
Уголок неравнополочный 160х100х9 L=150
Колонна деревянная КД1
Колонна фахверка 200х200мм КФ1
Рядовая клеефанерная плита 1
Доборная клеефанерная плита 1
Продольные ребра 44.5х194мм L=5980
Поперечные ребра 44.5х194мм L=618
Обрешетка 25х25мм L=618
Контробрешетка 25х25мм L=1440
ТУ 5762-010-74182181-2012
Мин.плиты ТЕХНОРУФ 180 кгм3
Пароизоляционная пл. 0
ТУ 2499-027-24505934-05
Связь вертикальная СВ1
Связь вертикальная СВ2
Связь вертикальная СВ3
Связи горизонтальные
Связь вертикальная СГ1
Связь вертикальная СГ2
Связь вертикальная СГ3
Спецификация металлических изделий
Уголок равнополочный 9х90 L=90
Уголок равнополочный 6х90 L=90
ВЕДОМОСТЬ РАСХОДА СТАЛИ НА ЭЛЕМЕНТ
Спецификация деревянных изделий
Балка клеефанерная БКФ1
Отправочные элементы
Отправочный элемент БКФ1-1
Отправочный элемент БКФ1-2
Болт стяжной М16 L=240
Уголок равнополочный 10х160 L=150
Уголок неравнополочный 6х110х70 L=150
БКФ1 (М1:100); клееный пакет балки БКФ1 (М1:25); узел 2 (М1:20); МС-1
Административное здание
Указания по огне- и биозащите смотреть на листе 1.
Двускатная клеефанерная балка БКФ1
Клеефанерная плита покрытия П1
Расчетная схема балки
Схема расположения элементов стропильной системы
"Одноэтажное промышленное здание в городе Калининград
Калининградская область
A400 ГОСТ 34028-2016 L=1400
Двухслойная рулонная кровля
болты условно не показаны

ПЗ_.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Строительные конструкции»
Пояснительная записка к курсовой работе
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОДНОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ ИЗ КОНСТРУКЦИЙ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС»
по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
Расчёт клеефанерной плиты покрытия7
1 Расчетные характеристики материалов7
2Выбор конструктивной схемы компоновка сечения9
2 Нагрузки и воздействия12
4 Статический расчёт плиты покрытия17
5 Расчет геометрических характеристик приведенного сечения18
6 Расчет по первой группе предельных состояний21
6.1 Проверка напряжений в растянутой зоне плиты покрытия21
6.2 Проверка сжатой обшивки плит на устойчивость22
6.3 Проверка условия скалывания ребер каркаса плиты и обшивки по шву в месте ее примыкания к ребрам п. 7.29 [1].23
7 Расчет по второй группе предельных состояний24
8 Указания по герметизации стыков24
Дерево – легкий возобновляемый материал имеющий прекрасное отношение веса и прочности. Многообразие пород древесины и возможность создания элементы различной формы делает из нее прекрасный материал для строительства. Строительные технологии не стоят на месте все стремятся к созданию новых облегченных конструкций что позволяет сократит затраты на материалы транспортировку и монтаж конструкций.
Наибольший технико-экономический эффект даёт их использование в следующих областях строительства: большепролётные общественные здания промышленные здания с химически агрессивной средой не действующей на древесину сборные малоэтажные дома заводского изготовления сельскохозяйственные производственные здания. Опыт зарубежного строительства показывает также всё возрастающий объём применения клееных деревянных конструкций.
Дальнейшее развитие изготовления деревянных строительных конструкций в заводских условиях должно быть ориентировано на повышение их эксплуатационных качеств на ускорение темпов строительства и повышение производительности труда не только в процессе заводского изготовления элементов сборных сооружений но и при их монтаже.
Номинальные размеры плиты в плане 11×6 м. Обшивки плиты приняты из фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ по [4] (нижняя толщиной 65 мм верхняя толщиной 9 мм) из берёзы; рёбра из досок 1 сорта породы сосна. Теплоизоляция выполнена из минераловатных плит толщиной 130 мм (γ=180 кгм3) (теплотехнический расчёт). Пароизоляция из пароизоляционной плёнки (=017 мм γ=96 гм3). Над утеплителем выполнена воздушная прослойка толщиной 34 мм вентилируемая вдоль панели.
Район строительства – г. Мелеуз относится к V снеговому району и ко II ветровому району [2].
Уклон кровли принят 115 то есть 38°.
По степени ответственности одноэтажное промышленное здание относится ко 2 уровню – нормальный уровень ответственности соответственно коэффициент надёжности от ответственности γn=10 согласно табл. 2 [1]. Срок службы конструкции не менее 50 лет согласно табл. 1 [1].
Деревянные элементы (продольные и поперечные ребра) имеют глубокую пропитку составом марки "Биопирен" “Pirilax”-Classic” (ТУ 2499-027-24505934-05) осуществляющую огнезащиту (антипирен) и биологическую защиту (антисептик).
Расчёт клеефанерной плиты покрытия
1 Расчетные характеристики материалов
Определим коэффициенты условия работы по п. 6.9 [1]:
mв = 1 – условия эксплуатации конструкции класс 1;
mТ = 1 – эксплуатация при температуре воздуха 190С;
mб = не учитывается – элементы панелей не превышают толщину 50 см;
m0 = не учитывается – в элементах панелей отверстия отсутствуют;
mа = 1 – пропитка антипиреном выполнена поверхностным способом;
mсл = не учитывается в расчете - деревянные элементы плиты выполнены из цельной древесины;
mгн = не учитывается – панель не является гнутой конструкцией.
mcc = 1 – срок службы 50 лет.
mсм = не учитывается – древесина работает не на смятие поперек волокон;
Для фанеры марки ФСФ вдоль волокон наружных слоёв шпона:
mдл=066 коэффициент длительной прочности для совместного действия постоянной и кратковременной снеговой нагрузок из таблицы 4[1].
Для древесины ребер расчетное сопротивление в соответствии с заданными условиями эксплуатации и расчетными сопротивлениями для “стандартных условий” составит:
- расчетное сопротивление изгибу вдоль волокон для режима “Г” (табл. 3 п.1 пп. а [1])
- расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон цельной древесины для режима “Г” (табл. 5 п.1 пп. а [1])
Для фанеры клееной марки ФСФ в соответствии с [1] с учетом коэффициентов условий работы и режима нагружения имеем:
- расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон наружных слоев при толщине 9 мм (табл. 8 п.1 пп. а [1] для режима “Г”
- расчетное сопротивление скалыванию в плоскости листа независимо от толщины для пяти- и семислойной фанеры (табл. 8 п.1 пп. а [СП 64]) для режима “Г”
- расчетное сопротивление изгибу поперек волокон при толщине листа 9 мм (табл. 8 п.1 пп. а [СП 64] для режима “Е”
Модуль упругости фанеры вдоль волокон древесины и древесных пластиков для второй группы предельных состояний определяется по следующей формуле с учетом п. 6. 10:
где Мпа – средний модуль упругости при изгибе для
древесины принят по прил. В [1];
Мпа – средний модуль упругости при изгибе для древесных пластиков принят по прил. В [1];
– коэффициент для упругих характеристик для режимов “Г” принимается равным 1;
– произведение коэффициентов условий работы
2Выбор конструктивной схемы компоновка сечения
Ориентировочная высота панели определяется по двум критериям:
- обеспечение теплоизоляционных свойств:
h 9 40 (90+40) 65 1855 мм где
во = 9 мм – толщина верхней обшивки;
вп = 40 мм – толщина воздушной прослойки;
у = 90+40 мм – толщина утеплителя;
но = 65 мм – толщина нижней обшивки.
- обеспечение прочностного характера работы плиты в пределах:
где l =6000 мм – длина плиты.
Так как по второму критерию высота плиты больше следовательно принимаем в качестве ориентировочной высоты h=1875 мм.
Задаёмся сечением продольных рёбер плиты исходя из суммы толщин воздушной прослойки и теплоизоляции (hр=40+130=170 мм).
Принимаем продольные рёбра по сортаменту на пиломатериалы [4] сечением 50×200 (h) мм. Припуски на механическую обработку принимаем по табл. 1 [6] которые составляют по толщине 55 мм по ширине 6 мм. В чистоте сечение продольных рёбер принято 445×194 мм. Ориентировочная высота с учётом высоты продольного ребра:
hр = 194 мм – высота продольного ребра после механической обработки.
Ширину плиты принимаем:
- в низу плиты с учетом зазора зн =10мм:
b’н=b-2*(зн 2)=1400-2*(102)=1390 мм.
- в верху плиты с учетом зазора зв =30мм:
b’в=b-2*(зв2)=1400-2*(302)=1370 мм.
Конструктивный размер длины плиты составляет:
Расчётный пролёт плиты:
а) – общий вид балки б)-расчетная схема балки с эпюрами
Рисунок 1 – Расчетная схема и эпюра изгибающего момента при расчете верхней обшивки.
Нормальные напряжения при изгибе в верхней обшивке поперёк волокон наружных шпонов определяется по формуле:
где b``= 100 см – расчетная полоса верхней обшивки плиты.
Из формулы определим предельный шаг между осями рёбер плиты:
Принимаем шаг расстановки продольных рёбер:
Скомпонуем фанерные листы обшивки из отдельных листов с учётом сортамента фанеры при учёте механической обработки кромок (не менее 3 мм).
Конструктивная длина плиты составляет 5980 мм следовательно для укладки можно использовать по 2 листа размером 1500х3000 мм с учётом механической обработки. [5]
Сформированное для расчета конструктивное решение плиты покрытия размерами в плане 14 х 60 м приведено на рисунке 2.
2 Нагрузки и воздействия
Постоянными нагрузками в плите покрытия являются: вес кровли вес
продольных рёбер вес поперечных рёбер вес крепёжных деревянных
элементов вес эффективного утеплителя вес пароизоляционной плёнки.
Вес 1 м2 конструкции кровли приведен в таблице 1.
Рисунок 2 – Общий вид проектируемой плиты покрытия
Таблица 1 – Вес 1м2 конструкции кровли кПа
Нормативная нагрузка кПа
Расчётная нагрузка кПа
вес – 20 кгм2 = 0196 кПа
«Техноэласт ЭКП» вес – 525 кгм2= 0051кПа
Равномерно распределенная нагрузка от конструкции кровли:
нормативная нагрузка:
расчетная нагрузка:
Вес теплоизоляции состоящей из 2-х слоёв- «BASWOOL РУФ В170» () и «ТЕХНОРУФ В60» ():
В качестве временной нагрузки действующей на плиту покрытия является кратковременная снеговая нагрузка. Схема нагружения принята Б1– двухскатная крыша вариант нагружения – 1 так как уклон кровли 95°[2]. Здание не защищено от прямого воздействия ветра соседними более высокими зданиями.
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяют согласно п. 10.1 [2] по следующей формуле:
покрытие утеплённое следовательно с низким коэффициентом теплопередачи;
Определим нормативную снеговую равномерно распределённую нагрузку на 1 п. м плиты покрытия по формуле (1.3):
Сбор нагрузок на один погонный метр плиты покрытия
Таблица 2 – Сбор нагрузки на 14 погонный метр плиты покрытия килоньютонметр
Нормативная нагрузка кНм
Расчётная нагрузка кНм
Постоянная нагрузка
(данные из табл. 1)
– вес продольных рёбер
– вес поперечных рёбер
– вес фанерной обшивки
– вес теплоизоляции
Итого постоянные нагрузки
Кратковременная снеговая нагрузка
Итого временная нагрузка
Всего полная нагрузка
Полная нормативная и расчетная нагрузки: нормативная
Нормативная пониженная снеговая нагрузка для расчета прогиба
плиты с учетом п. 10.11[2]: т.к. температура выше -5.
Нормативная полная нагрузка от постоянных и длительно действующих нагрузок:
4 Статический расчёт плиты покрытия
Расчётная схема клеефанерной плиты покрытия (см. рисунке 3) представляет собой однопролётную балку с шарнирно подвижной и шарнирно неподвижной опорами загруженной равномерно распределённой нагрузкой.
Балка работает на поперечный косой изгиб.
Рисунок 3 – Расчетная схема плиты покрытия
Максимальный изгибающий момент:
Максимальное поперечное усилие:
5 Расчет геометрических характеристик приведенного сечения
При расчёте плит покрытий по предельным состояниям фактическое поперечное сечение плиты заменяется приведённым.
Коэффициент приведения равный отношению модулей упругости определяется по следующей формуле:
Скомпонуем схему эквивалентного приведенного сечения плиты с учётом расчётной ширины каждой из обшивки плиты:
Геометрическая схема приведённого поперечного сечения приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Эквивалентное сечение плиты покрытия для расчета геометрических характеристик
Площадь приведённого сечения определяется по формуле:
Приведённый статический момент сечения относительно нижней его грани определяется по формуле:
Координата нейтральной оси относительно оси «x'» проходящей через нижнюю грань сечения определяется по формуле:
Общая высота панели:
Приведённый момент инерции относительно оси «X» с учётом собственных моментов инерции обшивок вычисляется по формуле:
Момент сопротивлений приведённого сечения для определения нормальных напряжений в крайних растянутых волокнах:
Статический момент отсеченной части (верхней обшивки) относительно нейтральной оси:
Статический момент плиты относительно нейтральной оси:
6 Расчет по первой группе предельных состояний
Первая группа включает предельные состояния которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций оснований (зданий или сооружений в целом) или к полной (частичной) потере несущей способности зданий и сооружений в целом.
6.1 Проверка напряжений в растянутой зоне плиты покрытия
Условие прочности по нормальным напряжениям в растянутой обшивке плиты у крайнего ребра производится в соответствии с п. 7.26 [1]:
где – коэффициент учитывающий снижение расчётного сопротивления в стыках фанерной обшивки при наличии соединения «на ус» принят для фанеры обычной
Условие выполняется недонапряжение составляет:
Условие прочности по нормальным напряжениям в крайних растянутых волокнах при изгибе древесины рёбер плиты с учетом косого изгиб:
6.2 Проверка сжатой обшивки плит на устойчивость
Условие устойчивости сжатой обшивки плиты в соответствии с п. 7.28 [СП 64.13330.2017]:
Найдем отношение расстояния в свету между ребрами к толщине верхней обшивки:
следовательно принимаем расчетную формулу по п. 7.28
Условие выполняется недонапряжение составляет
6.3 Проверка условия скалывания ребер каркаса плиты и обшивки по шву в месте ее примыкания к ребрам п. 7.29 [1].
Условие прочности на скалывание обшивки по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины ребра):
Условие прочности выполняется недонапряжение составляет:
Условие прочности на скалывание деревянных ребер:
7 Расчет по второй группе предельных состояний
Вторая группа включает предельные состояния затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций (оснований) или уменьшающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы.
Проверку условия предельных деформаций осуществляем по
следующему неравенству:
– предельный прогиб принимается по приложению Д [СП 20.13330.2016] см;
Условие выполняется.
8 Указания по герметизации стыков
Стыки плиты покрытия должны обеспечить достаточную теплоизоляцию т.е. не должны создавать «мостиков холода». В стыках должна быть обеспечена герметичность исключающая возможность проникновения водяных паров из помещения во внутренние полости ограждающих конструкций. Для этого стыки между плитами уплотняются жгутами (диаметром 40 мм) из эластичных материалов по типу гернита и пароизола. После заделываются монтажной пеной и гидроизолируются.
Проектирование двускатной клеефанерной балки
1 Предварительный подбор сечения балки
В качестве несущей конструкции принимаем двускатную клеефанерную балку пролётом 18 м переменной высоты с уклоном 1:12. Расстановка балок здания через 6 м. В растянутом поясе балка изготовлена досок сосны 1 сорта в сжатом поясе балка изготовлена досок сосны 2 сорта.
Расчётный пролёт балки с учётом опирания:
Подбор досок осуществляем по [5]: примем номинальные размеры досок 275х40 мм. С учётом припусков на обработку по [6]: 269х33 мм. Дощатоклееные элементы балки склеивают синтетическим клеем резорцинофенольным марки ФР-100. Для стенок используется фанера клееная березовая Марка ФСФ ВВВ толщиной 14мм. Доски поясов стыкуются по длине на зубчатый шип фанерные стенки – «на ус».
Принимаем высоту балки в середине примерно равной:
Высота опорного сечения:
По длине балки укладывается 13 листов фанеры с расстоянием между осями стыков:
Расстояние между центрами поясов в опорном сечении
Расчетное сечение располагается на расстоянии х от оси опорной площади:
Вычислим параметры расчетного сечения:
– высота балки в расчетном сечении
Расстояние между центрами поясов:
Высота стенки в свету между поясами:
2 Расчётные характеристики материалов
mт = 1 – эксплуатация при температуре воздуха 150С;
mб = 1 – высота сечения менее 50 см;
m0 = 1 – ослабления отсутствуют;
mа = 1 – балка не имеет глубокой пропитки антипиреном;
mгн = 1 – балка не является гнутой конструкцией.
Расчётное сопротивление находится по формуле (п.6.1 [1]):
Rа принимаем по таблице 3 [1].
mдл = 066 коэффициент длительной прочности для совместного действия постоянной и кратковременной снеговой нагрузок из таблицы 4 [1].
расчётное сопротивление растяжению вдоль волокон:
Rр = 18·066·1=1188 МПа;
Rр = 225·066·08=1188 МПа;
mдл=066- коэффициент длительной прочности для совместного
- расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа независимо от толщины для фанеры березовой марки ФСФ 7-слойной толщиной 15 мм (табл. 8 п.1 пп. а [1] для режима “Г”
- расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон наружных слоев при толщине 15 мм (табл. 8 п.1 пп. а [1] для режима “Г”
- расчетное сопротивление срезу перпендикулярно плоскости листа при толщине 15 мм (табл. 8 п.1 пп. а [1] для режима “Г”
- расчетное сопротивление скалыванию в плоскости листа при толщине 15 мм (табл. 8 п.1 пп. а [1] для режима “Г”
где Мпа – средний модуль упругости при изгибе для древесины принят по прил. В [1];
Таблица 3 – Сбор нагрузок на клеефанерную балку.
Нормативная нагрузка кНм2
Расчётная нагрузка кНм2
– Собственный вес балки
Собственный вес балки определяется из выражения:
kсв = 3 – коэффициент собственного веса для клеефанерной двускатной балки.
4 Расчёт клеефанерной балки
Нормативная нагрузка на 1 м балки:
Расчётная нагрузка на 1 м балки:
Рисунок 5 – Расчетная схема балки
Изгибающий момент в расчётном сечении:
Поперечная сила в расчётном сечении:
Требуемый момент сопротивления (приведенный к древесине):
Соответствующий ему момент инерции:
Задаемся двутавровой коробчатой формой поперечного сечения:
Фактический момент инерции и момент сопротивления приведенные к древесине:
где Kф=12 - коэффициент учитывающий повышение модуля упругости фанеры при изгибе в плоскости листа.
Проверяем растягивающее напряжение в фанерной стенке:
mф - коэффициент учитывающий снижение сопротивления фанеры в стыке «на ус» (для обакелизированной фанеры =08)
Принимая раскрепление сжатого пояса ребрами плит через 14 м определяем его гибкость из плоскости балки.
Напряжения сжатия в поясе:
Принимая раскрепление сжатого пояса прогонами через 2 м определяем его гибкость из плоскости балки.
Проверку фанерных стенок по главным напряжениям производим в зоне первого от опоры стыка на расстоянии x1=1385 м.
– расстояние между центрами поясов в сечении.
– высота стенки по внутренним кромкам поясов откуда
Фактический момент инерции и статический момент приведенные к фанере:
- площадь сечения поясов балки.
Нормальные и касательные напряжения в фанерной стенке на уровне внутренней кромки растянутого пояса:
Главные растягивающие напряжения по п.п 7.32[1];
- расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом определяемое по графику рисунка Д.1 приложения Д [1];
Для проверки устойчивости фанерной стенки в опорной панели балки вычисляем необходимые геометрические характеристики: длина опорной панели а=13 м (расстояние между ребрами в свету); расстояние расчетного сечения от оси опоры х2 = 07 м; высота фанерной стенки в расчетном сечении:
- расстояние между ребрами жесткости балки
-высота стенки между внутренними гранями полок
По графикам Д.2 Д.3 приложения Д [1]:
Фактический Момент инерции и статический момент приведенные к фанере:
Напряжения изгиба в фанерной стенке на уровне внутренней кромки поясов:
В расчетном сечении с максимальными напряжениями изгиба (х = 72 м) при
Производим проверку фанерных стенок в опорном сечепни на срез в уровне нейтральной оси и на скалывание по вертикальным швам между поясами и стенкой
Момент инерции и статический момент для опорного сечения приведенные к фанере:
Прогиб клеефанерной балки в середине пролета
Прогиб балки учитывающий переменность сечения и деформации сдвига:
Согласно расчёту балка удовлетворяет требованиям жёсткости.
Рисунок 6 – Балка клеефанерная БКФ1
Расчет клеенодощатой колонны
1 Предварительный подбор сечения колонны
Предельная гибкость для колонны составляет 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при λ=100:
Принимаем доски из сосны 1 сорта по [4] размером 175х40 мм с учётом припусков на механическую обработку [6] – 160х33 мм. С учетом принятых размеров досок высота сечения: .
Принятое сечение колонны
Рисунок 7 – Колонна
mт = 1 – эксплуатация при температуре воздуха 190С;
mб = 093 – высота сечения колонны приблизительно равна 70 см;
mа = 09 – стойки имеют глубокую пропитку антипиреном под давлением;
mсл = 1 – толщина слоя 33 мм.
mдл =066 коэффициент длительной прочности для совместного действия постоянной и кратковременной снеговой нагрузок из таблицы 3 [1].
Расчётные сопротивления:
- изгиба сжатия смятия вдоль волокон:
Rc = 21 066 0837 = 116 МПа;
- скалывания вдоль волокон:
Rск = 27 066 0837 = 149 МПа;
- смятия поперек волокон:
Rсм = 45 066 0837 = 249 МПа.
Модуль упругости древесины вдоль волокон принимаем по п.5.3 [1] с учётом различных условий эксплуатации приведённых в п. 5.5 [1]:
Е = 10000 1 1 1=10000 МПа = 1000 кНсм2.
Собственный вес колонны с учётом плотности древесины γ=500 кг:
Принимаем сэндвич-панели толщиной 100 мм с минераловатным утеплителем вес 210 кгм2 = 021 кНм2
Нагрузка от стеновых панелей:
Нагрузка от стен приложена с эксцентриситетом:
Нагрузка от стеновых прогонов сечения 100*100 мм с шагом 1 м:
Грузовая площадь S = 6 м * = 62454 м2
где – коэффициент надежности по ветровой нагрузке = 14;
k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления для высоты zе зависящий от типа местности: при высоте до 5 м – 075; для 10 м – 1; до 20 м – 125 м;
с – аэродинамический коэффициент зависящей от расположения и конфигурации поверхности (для вертикальных стен c = 08 с наветренной стороны и с = 05 для отсоса);
Учитывая ширину грузовой площади B = 6 м получим:
Нормативное значение ветрового давления для Мелеуза [2] w0 =030 кПа. Тип местности А. Коэффициент k зависит от эквивалентной высоты ze которая определяется по 11.1.5 [2]:
При высоте до 5 м – 075; для 10 м – 1; для 20 м – 125.
При высоте до 100278 м:
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки (наветренная сторона):
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки (отсос):
Для удобства расчета фактическую линейную нагрузку в виде ломаной прямой можно заменить эквивалентной нагрузкой равномерно распределенной по длине. Тогда:
4 Проверка прочности и устойчивости колонны.
Расчет на прочность по нормальным напряжениям сжато-изгибаемых элементов по п. 7.17 [1]:
N= 149418 – кН- усилие сжатия в колонне;
М= 6362 кН*м – изгибающий момент;
Определение расчетного сопротивления древесины изгибу сжатию и смятию вдоль волокон:
- коэффициенты условий работы: mв = 1; mт = 1; mа = 09; mс.с. = 1; mб = 0932; mсл = 1;
- произведение коэффициентов условий работы:
- коэффициент длительный прочности mдл = 066 для режима “Г”;
Rc = 21 066 0839 = 11629 МПа;
Rск = 24 066 0839 = 1329 МПа;
Rсм = 45 066 0839 = 249 МПа.
Коэффициент использования:
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов по п.7.20:
Принимаем что распорки по наружным рядам колонн идут только по верху колонн тогда n = 2 так как по принятой схеме вертикальных стержней нет раскрепления растянутой зоны из плоскости деформирования.
Гибкость колонны по оси y:
При λ > 90 вычисляем коэффициент продольного изгиба:
Определим коэффициент :
- коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке по табл Е.1 [1]
Проверяем устойчивость:
Устойчивость плоской формы деформирования обеспечена.
Расчет на устойчивость как центрально сжатого стержня.
Расчет ведется согласно п 7.2 [2]:
Расчетная длина элемента:
5 Расчет узла защемления колонны в фундаменте
Применением железобетонной приставки из бетона класса В20 (Rb = 15 МПа > Rc= Rсм = 11629 МПа) из которой выпущено 2 стержня из арматуры периодического профиля из стали класса А400. 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: dотв=da+5=18+5=23 мм.
Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2*da: a=2·18=36 мм. При определении усилий в арматурных стержнях учитываем что прочность бетона на смятие более прочности древесины.
Рисунок 7 – Расчетная схема узла защемления колонны в фундаменте
Пренебрегая работой сжатых арматурных стержней усилия в растянутых арматурных стержнях находим из условия равновесия:
При N = кН; ; ; мм; мм получим:
Из второго неравенства определяем и подставив в первую формулу получаем .
Требуемая площадь двух арматурных стержней (Ra = 280 МПа):
Ставим два стержня da = 18 мм для которых:
Определим расчетную несущую способность вклеиваемых стержней на выдергивание по п.8.39 [1]
Cкалывания вдоль волокон:
Тогда dотв=da+5=18+5=23 и параметр а = 2·18=36 мм. Несущая способность вклеиваемых стержней на выдергивание:
Условие не выполняется.
Тогда dотв=da+5=20+5=25 и параметр а = 2·20=40 мм. Несущая способность вклеиваемых стержней на выдергивание:
Следовательно несущая способность соединения достаточно.
Помимо анкерных стержней целесообразна установка дополнительных стержней по боковым граням колонны для обеспечения более надежного соединения приставки с дощато-клееной колонной.
6 Определение шага болтов сплачивающих ветви
Расчётная схема – стойка-пакет. Болты устанавливаем в 2 ряда.
коэффициент податливости соединений который следует определять по формулам таблицы 14 СП 64.
При использовании болтов шаг их расстановки относительно мал что повышает трудоёмкость изготовления колонны. Рассчитаем в связи с этим требуемый диаметр болтов в случае их расстановки через
Принимаем d = 16 мм.
Обеспечение пространственной жёсткости и геометрической неизменяемости здания
Для обеспечения пространственной жёсткости и геометрической неизменяемости плоские конструкции объединяют между собой в геометрически неизменяемый пространственный каркас при помощи связей.
Связи выполняют следующие функции:
Создание геометрической неизменяемости сооружения;
Обеспечение устойчивости сжатых элементов путем уменьшения их расчётной длины;
Восприятие нагрузок действующих из плоскости несущих конструкций (давление ветра торможение крана и т.д.) ;
Перераспределение нагрузок между элементами каркаса;
Фиксирование положения и обеспечение устойчивости конструкции во время монтажа.
Две смежные колонны и балки (рамы) объединяем между собой и создаем жёсткий пространственный блок состоящий из связевых ферм. Такие блоки устанавливаем в торцах здания и посередине здания.
В продольном направлении вертикальные связи попарно жёстко связывают несущие конструкции. Жёсткие связи предназначены для обеспечения жёсткости каркаса в продольном направлении а также для раскрепления стоек от потери устойчивости из плоскости рамы. Конструкция связей должна быть увязана с продольными ригелями.
Торцовый фахверк выполняется в виде отдельных стоек. Основные стойки фахверка торца должны иметь собственный фундамент а верх стойки должен передавать горизонтальную нагрузку на кровельные плиты.
Мероприятия по защите конструкций от влаги и огня
Внешний вид и физико-механические свойства древесины в процессе хранения и эксплуатации напрямую зависят от воздействия окружающей среды и других разрушающих факторов. Чтобы исключить повреждения преждевременное старение и износ материала необходимо выполнять работу по дополнительной защите древесины. Подразумевается проведение ряда мероприятий на предварительных заготовительных и строительных этапах с соблюдением целого комплекса строго установленных условий а также последующая обработка материала различными защитными пропитывающими средствами.
Конструктивной особенностью деревянных конструкций является то что они должны быть хорошо проветриваемыми и по возможности доступными для осмотра ремонта и защитной обработки по необходимости.
Следует изолировать поверхность древесины от металла мастиками и рулонным гидроизоляционным материалом. Для предотвращения увлажнения деревянных конструкций применяют лакокрасочные покрытия. Наружные элементы покрытия и стенового ограждения а также несущие конструкции обрабатывают влагозащитными лаками и эмалями.
Деревянные балки фермы рамы и колонны зданий и сооружений применяют без огнезащитной обработки кроме производств категории В для которых требуется огнезащитная обработка. Деревянные плиты настилы и прогоны покрытий а также элементы навесных панелей стен подвергаются глубокой пропитке антипиренами.
Деревянные элементы плит покрытия имеют глубокую пропитку комбинированным составом марки "ФОХ" осуществляющую огнезащиту (антипирен) и биологическую защиту (антисептик).
Препарат противопожарный «ФОХ» обеспечивает I группу огнезащитной эффективности для древесины и древесных материалов в соответствии с требованиями НПБ 251-99 ГОСТ 16363-98 по ГОСТ 30495-97 относится к высокоэффективным биозащитным средствам по отношению к деревоокрашивающим и плесневым грибам защищает от разрушительной деятельности насекомых.
Для защиты от биологического разрушения деревянных конструкций не подвергающихся в процессе эксплуатации атмосферным воздействиям рекомендуется антисептик Домовой (ТУ 2499-008-11622992-01). Этот антисептик дезинфицирует древесину уничтожает все виды грибка плесени и предотвращает их распространение.
Антисептирование — это пропитка древесины химическими веществами препятствующими гниению. Антисептированиеприменяют на фасадных поверхностях бревенчатых и брусчатых стен перед облицовкой кирпичом обшивкой сайдингом или вагонкой полах балконов и открытых террас элементах цокольных перекрытий (прогоны балки доски и щиты чёрного пола лаги и др.) мауэрлатных брусьях элементах совмещённых покрытий в зданиях с влажным режимом заборах оградах и др.
В ходе работы над курсовым проектом ознакомился со сводом правил
СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции.» Были проведены расчеты основных конструкций промышленного здания в городе Мелеуз: клеефанерной плиты покрытия клеефанерной балки двутаврового сечения клеенодощатой колонны со сплачиванием двух ветвей узел защемления колонны в фундаменте с применением арматурных стержней.
Широкая ресурсная база нашей страны позволяет развивать деревянное строительство поднимая его на новый уровень за счет применения новых технологий. Применение клееной древесины в строительных конструкциях позволяет получить элементы больших размеров по сечению и длине с относительно малым весом способные воспринимать большие нагрузки. Повышает надежность клееных элементов то что элементы изготавливаются из высушенных пиломатериалов что исключает растрескивание и коробление материала конструкции а также рациональное распределение сортов древесины в конструкции выгодно с экономической точки зрения так как позволяет в неответственных участках использовать древесину сортом ниже. Применение клеевых составов и удаление из древесины некачественных мест позволяет увеличить прочность конструкции.
Список использованных источников
СП 64.13330.2017 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80 (с Изменениями N 12)
СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1 2)
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры (с Изменениями N 1 2)
ГОСТ 3916.1-2018 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия : стандарт. – Введ. 01.04.2018. – Москва : Стандартинформ 2019.
ГОСТ 7307-2016 Детали из древесины и древесных материалов. Припуски на механическую обработку
ГОСТ 24379.1-2012 Болты фундаментные. Конструкция и размеры
И. М. Гринь В. В. Фурсов Д. М. Бабушкин П. Г. Галушко В. И. Гринь Проектирование и расчёт деревянных конструкций. – Интеграл 2006 – 240 с.
Латыпов В.М. Хуснутдинов Р.Ф. Конструкции из дерева и пластмасс. Учебное пособие. –Уфа: Издательство «Монография» 2005. – 104с.
А.Б. Шмидт П.А. Дмитриев Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры. Учебное пособие – М.: Изд-со ассоциации строительных вузов 2001. – 292с.
Центр науч.-исслед. ин-т строит конструкций им. В. А. Кучеренко. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. –М:.Стройиздат 1977. – 189с.
Теплотехнический расчёт кровли
Выборка значений из РСУ
Максимальное значение N по модулю
Максимальное значение M по модулю
Максимальное значение Q по модулю
Значение N (постоянная)
Значение M (постоянная + ветер)