По деревянным конструкциям

Ферма и стойки_ДК_М@нЯ.dwg

Одноэтажное производственное здание
Стойка составного сечения
дощато-клееная стойка
дополнительные стержни ø16 А-II
эпоксидно- цем-ый клей
стальная полоса 275x50
Стойка составного сечения М 1:10
обвязочных бруса 140x140
Дощато-клееная стойка М 1:10
Геометрическая схема фермы
раскос (брус 150х200)
нижний пояс (брус 200х225)
верхний пояс (брус 200х200)
стропильная нога (брус 75х160)
прогоны (брус 250х300)
полосовая сталь t=10
Геометрическая и расчетная схемы фермы
дощато-гвоздевой настил
вертикальные связи в плоскости стоек
вертикальные связи в плоскости колонны
стропильная нога 75х160
Конструктивная схема
узел крепления связей
вертикальные связи в плоскости колонн

Балки_ДК_М@нЯ.dwg

гидроизоляция (толь)
Одноэтажное производственное здание
Клеедощатая армированная балка
клееная фанерная балка коробчатого сечения
Клеедощатая армированная балка М1:20
Клееная фанерная балка коробчатого сечения М 1:20
паз для укладки арматуры
арматура А-II ø20 мм
Поперечные ребра жесткости
Опорные ребра жесткости

Копия ДК_.dwg

гидроизоляция (толь)
Одноэтажное производственное здание
Конструктивная схема
узел крепления связей
Конструктивная схема М1:400
вертикальные связи в плоскости стоек
вертикальные связи в плоскости колонн
вертикальные связи в плоскости стоек
вертикальные связи в плоскости колонны
прогоны 150x200 l=5000
Защитный настил под углом 45° к рабочему
Щит разреженного настила
Одиночные прогоны 125х150
Конструкция кровли (М 1:25)
Узел крепления связей
Штырь с резьбой l=650
Стропильная нога 60 x 100
Рабочий настил из досок 22 х 100 шаг 0
Асфальтовая стяжка 20мм
Косой защитный настил 16х100
Трехслойный рулонный ковер
Штырь с резьбой l=450
Клеедощатая армированная балка
клееная фанерная балка коробчатого сечения
Клеедощатая армированная балка М1:20
Клееная фанерная балка коробчатого сечения М 1:20
паз для укладки арматуры
арматура А-II ø20 мм
Поперечные ребра жесткости
Опорные ребра жесткости
Геометрическая и расчетная схемы фермы
Стойка составного сечения
дощато-клееная стойка
Стойка составного сечения М 1:10
полоса (сталь) 270x50
Дощато-клееная стойка М 1:10
дополнительные стержни ø16 А-II
обвязочный брус 100x100
эпоксидно-цементный клей
анкерные болты ø14 l=500

ДК.dwg

гидроизоляция (толь)
Одноэтажное производственное здание
Конструктивная схема
узел крепления связей
Конструктивная схема М1:400
вертикальные связи в плоскости стоек
вертикальные связи в плоскости колонн
вертикальные связи в плоскости стоек
вертикальные связи в плоскости колонны
прогоны 150x200 l=5000
Защитный настил под углом 45° к рабочему
Щит разреженного настила
Одиночные прогоны 125х150
Геометрическая и расчетная схемы фермы
Стойка составного сечения
дощато-клееная стойка
Стойка составного сечения М 1:10
Дощато-клееная стойка М 1:10
дополнительные стержни ø16 А-II
обвязочный брус 100x100
полоса (сталь) 270x50
Клеедощатая армированная балка
клееная фанерная балка коробчатого сечения
Клеедощатая армированная балка М1:20
Клееная фанерная балка коробчатого сечения М 1:20
паз для укладки арматуры
арматура А-II ø18 мм
Поперечные ребра жесткости
Опорные ребра жесткости

ДК1.doc

Инженерно-строительный факультет
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по ДК на тему:
«Проектирование одноэтажного промышленного здания»
Преподаватель: Попков С.В.
Расчёт дощато-гвоздевого настила4
Расчёт щита разреженного настила5
Расчёт разрезных прогонов7
Расчёт и конструирование фермы9
1 Определение общих размеров фермы9
2 Статический расчёт фермы9
3 Определение расчётных усилий9
4 Подбор сечения элементов фермы10
5 Конструирование и расчёт узлов13
Расчёт клеедощатой армированной балки18
Расчёт клееной фанерной балки коробчатого сечения20
Расчёт и конструирование стоек каркаса23
1 Статический расчёт стоек23
2 Расчёт стойки С-1 (составного сечения)25
3 Расчёт стойки С-2 (клееная стойка)29
Защита конструкций от увлажнения и биологического разрушения32
Защита конструкций от возгорания33
Тип фермы - пятиугольная клееная;
Температурно-влажностные условия - Б2;
Пролет здания L = 15 м;
Длина здания – 11*56 = 616 м
Отметка нижнего пояса фермы Нн.п. = 51 м;
Снеговой район строительства -
Ветровой район строительства -
Тип кровли – двойной дощато-гвоздевой перекрестный настил по фермам;
– щиты разреженного настила по балкам;
Прогоны - разрезные;
Тип стойки: С1 - составного сечения; С2 – клееные.
Снеговая нагрузка кгсм2
Рис.1.1 Схема поперечного разреза здания
Расчёт дощато-гвоздевого настила
Рис.2.1 Схема расположения прогонов
Таблица нагрузок для расчета настила
Вид и подсчет нагрузок
Нормативная нагрузка
Коэффициент надежности по нагрузке
Рулонная трехслойная кровля
Защитный настил из досок – 16 мм (0016·5000)
Рабочий настил (предварительно)
Снеговая нагрузка (Sн = 07S)
Дощато-гвоздевой настил рассчитывается по двум сочетаниям нагрузок:
)постоянная и временная от снега (проверка прочности и прогиба);
)постоянная и временная от человека с инструментом (P=1200 Н) (проверка прочности).
Рис.2.2 Расчётные схемы загружения при 2-х сочетаниях нагрузки
Нормальная составляющая расчетного распределенного усилия при ширине настила 126 м:
q1 = (g·1+S·1·cos α)· cos α = (330·126+2400·126·0995)·0995 = 3408 Нм.
- от 1-го сочетания нагрузок
М2 = (007·g·lн2 + 0207·2·P·lн)·0995= 007·330·1262 + 0207·2·1200·126 = 6626 Н·м - от 2-го сочетания
Принимаем Mmax = М2 = 6626 Н·м
Определяем требуемый момент сопротивления:
Задаемся размером доски настила:
Определяем число досок:
Принимаем n = 6зазор = 80 мм
Шаг расстановки - 167 мм
Фактическая масса настила:
Проверка прогиба по 1-му сочетанию нагрузок:
Нормальная составляющая нормативного распределенного усилия:
qн1= (gн·1+Sн·1· cos α)· cos α = (280·126 + 1680·126·0995)·0995 = 2447 Нм
bн = Σ b1 = 60 см hн = h1 = 22 см.
Расчёт щита разреженного настила
Рис.3.1 Щит разрежённого настила
– прогоны 2 – поперечины (60х60)
– диагональные связи (60х60) 4 – упорные бобышки
Профнастил кровельный
Снеговая нагрузка (Pcн = 07Рс)
Щит разрежённого настила рассчитывается по двум сочетаниям нагрузок:
Шаг прогонов S = 05 м
Принимаем сечение прогона bxh = 125х150 мм
Собственный вес прогона gнпр = 75 Нм gпр = 825 Нм
Линейная погонная нагрузка:
qн = (gн + Pcн)*S + gнпр = (48 + 1680)*05 + 75 = 939 Нм
q = (g + Pc)*S + gпр = (624 + 2400)*05 +825 = 13137 Нм
Расчёт на 2-е сочетание нагрузок
Расчётные нагрузки на один прогон:
Расчёт прикрепления раскоса щита
Полная скатная составляющая:
Усилие на одну бобышку:
Требуемое количество гвоздей для прикрепления бобышки:
Принимаем nгв = 2 шт.
Расчёт прикрепления щита к основной несущей конструкции
Крайняя поперечина прибивается гвоздями
Расчёт прикрепления прогона к средней поперечине
Усилие воспринимаемое поперечиной:
Принимаем nгв = 8 шт.
Расчёт разрезных прогонов
Таблица нагрузок для расчета прогона
Защитный настил из досок – 16мм (0016·5000)
Рабочий настил – 22 мм
Рис.4.1 Расчётная схема
Предварительно принимаем собственный вес прогона qнпр = 200 Нм qпр = 220 Нм
Расчетное распределенное усилие:
q = g·l + S·l·cos α + qпр = 2925·126 + 2400·126·0995 + 220 = 3585 Нм
Из условия проверки прочности:
При соотношении сторон сечения прогона h = 15b находим:
Согласно ГОСТ 24454-80* принимаем hпр = 20 см b = 15 см.
Wфакт = 1000 см3 gфакт = 150 Нм
Нормативное распределенное усилие:
qн = gн·l + Sн·l·cos α + qпрн = 2459·126 + 1680·126·0995 + 150 = 2555 Нм
- условие выполняется.
Рис.4.2 Соединение однопролётных прогонов над фермой
Расчёт и конструирование фермы
1 Определение общих размеров фермы
При пролете l = 15 м расчетная высота фермы в коньке
Рис.5.1.1 Геометрическая и расчётная схемы фермы
2 Статический расчет фермы
Защитный настил из досок – 16мм (0016·5)
Рабочий настил – 22мм (0022·5)
Собств. вес прогонов
Собственный вес фермы:
Расчетный вес фермы:
gф = 11·115 = 1265 Нм2.
Все нагрузки считаем приложенными к верхнему поясу фермы.
Нагрузки в узлах В Г В’:
от собственного веса
В узлах Б и Б’ соответственно G2 = 6132 Н и Р2 = 25200 Н.
3 Определение расчетных усилий
Продольные усилия в стержнях фермы определяются построением диаграммы усилий от единичной односторонней нагрузки с последующим умножением полученных значений на грузовые коэффициенты.
Рис.5.3.1 Диаграмма Максвелла-Кремоны
4 Подбор сечения элементов фермы
Рис.5.4.1 Расчётная схема элемента верхнего пояса
Рассчитываем как сжато-изгибаемый стержень на продольные усилия О1 = О2 = -2919 кН и местную поперечную нагрузку:
(0458+24+0667·01265) ·56 = 1648 кНм2.
Для уменьшения расчетного изгибающего момента от местной поперечной нагрузки Mg узлы верхнего пояса конструируются с внецентренной передачей продольных усилий О с отрицательным эксцентриситетом е благодаря чему достигается разгружающий момент Me = O·e. Конструктивно это достигается смещением площадок смятия в узлах на величину е относительно геометрической оси элемента.
Расчетный изгибающий момент в панели верхнего пояса:
При подборе сечения пояса принимаем изгибающий момент:
Задаемся расчетной шириной сечения b = 170мм (по сортаменту принимаем доски шириной 180мм) и из формулы расчета стержня на сложное сопротивления находим требуемую высоту сечения:
где = 08 – приближенный коэффициент учитывающий увеличение момента при деформации элемента; m = 1.15 – коэффициент к моменту сопротивления.
Из приведенного выражения находим hтр = 313 см.
При опирании дощатоклееного прямоугольного верхнего пояса частью сечения на стальной башмак в опорных узлах и лобовым упором элементов в промежуточных узлах следует учитывать местную концентрацию на опорах скалывающих напряжений находим требуемую высоту сечения из условия максимальных скалывающих напряжений в опорных сечениях:
где Q – поперечная сила на опоре равная ;
kск – коэффициент концентрации скалывающих напряжений;
– коэффициент учитывающий непроклеивание.
Из приведенного выражения находим hтр =4008 см что больше hтр по прочности на сжатие с изгибом. Принимаем высоту сечения пояса h = 396 мм компонуя его из 12 досок толщиной 33 мм.
Проверяем принятое сечение. Геометрические характеристики:
площадь поперечного сечения
Fбр = bh = 17396=6732 см2
момент сопротивления
W = bh26 = (173962)6 = 444312 см2
При hсмh = 05 высота площадки смятия hсм = 05·396 = 198 см
Тогда конструктивно эксцентриситет продольных сил
Находим минимальную высоту площадок смятия торцов элементов.
Оптимальный эксцентриситет получим приняв напряжения в поясе посередине панели и по краям из формулы:
Окончательно принимаем е =8 см и высоту площадок смятия с учетом подрезки в узлах на глубину 08 см:
6-(2·8+08) = 228 см.
Проверяем принятое сечение пояса в середине крайней панели при полном загружении снеговой нагрузкой:
4341-29190·008 = 6082 кгс·м
Ввиду большого запаса прочности проверку на одностороннее загружение снегом не производим.
Расчетное усилие U2 = 3359 кН. Необходимая площадь поперечного сечения металлического пояса
Принимаем сечение пояса из двух уголков 80x60x6 с общей площадью F = 2·815 = 163 см2 > 1593 см2.
Расчетное усилие сжатия V1 =-6266 кН расчетная длина lст = 1625 м. Задаемся гибкостью λ = 120 [150] при которой высота сечения стойки
Принимаем стойки из четырех досок толщиной 33 мм шириной 170 мм.
Принимаем принятое сечение 132272x170мм. Фактическая гибкость
Нормальные напряжения
Расчетное усилие D1 = -683 кН расчетная длина lp = 4298 м. Задаемся гибкостью λ = 120 [150] тогда
Принимаем раскосы из четырех досок толщиной 33 мм шириной 170 мм.
Проверяем сечение 132x170:
5 Конструирование и расчет узлов
Торцовый швеллер подбираем по изгибу от равномерно распределенной нагрузки
Требуемый момент сопротивления
Принимаем швеллер №24 с Wy = 316 см3 > 2954 см3.
Для сохранения высоты площадки смятия hсм = 228 см навариваем на стенку швеллера лист высотой hст = 23 см шириной 17см. Находим толщину листа ст из условия его изгиба от давления торца верхнего пояса (без учета работы на изгиб стенки швеллера.
Лист укреплен вертикальным ребром жесткости bр х р = 100 х 14 мм. Рассматриваем участок размером 85x230 как пластинку опертую по контуру в которой изгибающий момент в полосе шириной 1 см равен М = α·g0·a2 = 0118·7465·852 = 6364 кгс·см.
Определяем толщину стенки:
Принимаем Рис.5.5.1 К расчёту тол-
Изгибающий момент в ребре жесткости: щины ребра жесткости
gР = 125·7465·85 = 7932 кгссм
Положение центра тяжести расчетного сечения:
Момент инерции сечения:
Jр = 85·056·2812 + 14·10·252 + (14·103)12 = 242 см4
Момент сопротивления:
Wр = 24275 = 3227 cм3
Требуемый момент сопротивления сечения:
Wтр = МрR = 524502100 = 2498 Wр = 3227 см3
Горизонтальный лист проверяем на изгиб от опорного реактивного давления стойки принятой сечением b x h = 170 x 198 мм.
Реактивное давление на лист:
Давление верхнего пояса на лист:
Расчётное давление на правый участок листа:
gл = g1 – g2 = 5585 – 1221 = 4364 кгссм2Рис.5.5.2 К расчёту горизонтального
Изгибающий момент в плите опертой по трём сторонам с отношением сторон 9917 = 058 в полосе шириной 1 см:
М = α·gл·a2 = 0078·4364·992 = 334 кгс·см
Требуемая толщина листа:
Принимаем горизонтальный лист толщиной л = 14 мм.
Для прикрепления швеллера к фасонке ручной сваркой электродами Э-42 при высоте швов hш = 8 мм с каждой стороны необходима следующая длина швов:
Для крепления нижнего пояса к фасонке длина швов высотой hш = 8 мм определяется по формулам:
Промежуточный узел В верхнего пояса
Расчетные усилия: О1 = О2 = -2919 кН V1 = -6266 кН.
Усилия от одного элемента верхнего пояса на другой передаются лобовым упором через площадки смятия с hсм = 228 см. Глубина прорези для создания эксцентриситета е = 8 см равна 2е = 16 см. Стык перекрывается с двух сторон накладками сечением 132x170 мм на болтах d=12 мм.
Усилия от стойки передаются на верхний пояс через площадку смятия под торцом стойки. Расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон:
Требуемая площадь смятия:
Проектируем подбалку из древесины твердой породы например дуба с Rсм90 = 2·28 = 56 кгссм2. Тогда Fсм.тр = 112 см2. Длина подбалки находится из условия смятия древесины элементов верхнего пояса поперек волокон в опорных сечениях:
Принимаем длину подбалки из условия подстановки с каждой стороны пары глухарей d = 6 мм.
Толщину подбалки находим из условия изгиба:
Изгибающий момент консоли:
Требуемая толщина подбалки:
Принимаем hб = 90 мм.
Промежуточный узел Д нижнего пояса
Расчетные усилия: U1 = 3026 кН U2 = 3359 кН D1 = -683 кН и +1479 кН V1 = -6266 кН.
Для крепления к узлу уголков нижнего пояса необходимая длина сварных швов высотой hш = 8 мм для элемента БД: по обушку 160 мм по перу 100 мм для элемента ДД’ соответственно 190 мм и 110 мм.
Усилие сжатия от раскоса D1 = -683 кН передается на металлические диафрагмы узла. Давление на вертикальную диафрагму:
Изгибающий момент в диафрагме как пластинке опертой по трем сторонам при 1718 = 094 и α = 0107:
Требуемая толщина вертикальной диафрагмы:
; принимаем 2= 14 мм.
Растягивающее усилие от раскоса D1 = 1479 кН передается через два болта d = 14 мм несущая способность которых:
·2·250d2 = 1000·142 = 1960 кгс>1479 кгс
из условия смятия: Рис.5.5.3 Фасонка с диафрагмами
·н·d·Rсм = 2·08·14·3200 = 7168 > 1479 кгс
из условия смятия древесины:
·2·50·b·d = 2·2·50·17·14 = 4760 кгс > 1479 кгс
Горизонтальную диафрагму рассчитываем на давление от стойки:
Рассчитываем участок опертый по трем сторонам. При соотношении сторон 6617=038 коэффициент α = 006 и М1 = 006·2792·172 = 4841 кгс·см.
; принимаем 1=12 мм.
Вертикальное ребро поддерживающее горизонтальную диафрагму рассчитываем как балку на двух опорах нагруженную сосредоточенной силой V1. Принимаем толщину ребра р =14 мм тогда требуемая высота его:
Отдельные полуфермы поступающие на стройплощадку соединяются между собой парными деревянными накладками сечением 132x170 мм на болтах d = 12 мм и металлическими фланцами на болтах d = 12 мм. Необходимый эксцентриситет обеспечивается прорезью 240 мм.
Сжимающее усилие в раскосе D1 = -683 кН передается парными накладками из швеллеров № 18 на фланцы через швы на торцах швеллеров. Швы воспринимают усилие на срез D1·sin α3 = 6830·0485 = 3312 кгс и на сжатие D1·cos α3 = 6830·0875 = 5976 кгс. Напряжения в швах высотой hш = 4 мм и общей длиной в одном швеллере lш = 7·2 + 16 = 30 см проверяем по формулам:
Суммарные напряжения .
Сжимающее усилие от раскоса на швеллеры передается через распорку из швеллера № 18. Напряжение изгиба в распорке:
Проверяем сварные швы прикрепляющие распорку к швеллерам длиной 2·(7·2+16)=60см:
Растягивающее усилие воспринимается двумя болтами d = 12 мм.
При одностороннем загружении фермы снегом в узле появляется поперечная сила . Это усилие вызывает срез четырех болтов d = 12 мм. Напряжение среза в болтах:
Для уменьшения свободной длины нижнего пояса и его провисания предусматриваем подвеску из арматурной стали d = 10мм.
Ферма опирается на колонны через обвязочные брусья выполняющие роль горизонтальных распорок вертикальных связей жесткости между колоннами. Высоту обвязочного бруса подбираем по предельной гибкости λ = 200 при расчетной длине 56 м:
; принимаем hоб = 100 мм.
Ширину обвязочного бруса назначаем равной ширине опорной стойки – 198 см.
Необходимая длина горизонтального опорного листа находится из условия местного смятия обвязочного бруса поперек волокон при:
; принимаем lоп =310 мм
Толщину опорного листа находим из условия изгиба консольных участков длиной 7см от реактивного давления:
Изгибающий момент в консоли шириной 1см:
; принимаем оп = 14 мм.
Проверяем опорную стойку на продольное сжатие. Гибкость:
Коэффициент продольного изгиба:
Расчет клеедощатой армированной балки
Пролет балки lo = 5 м шаг конструкций B = 56 м условия эксплуатации Б2 материал – сосна арматура АII γn = 09.
Нагрузка от покрытия: g = 2574 Нм2
Снеговая нагрузка Sн =1680 Нм2 S =2400 Нм2
Собственный вес балки:
Полная распределенная нагрузка:
нормативная qн = (gн + Sн +)B = (198+1680+541)56 = 10819 Нм
расчётная q = (g + S +)В = (2574+2400+541·11)56 = 15214 Нм
Расчетный пролет балки с учетом опирания:
Расчетные усилия в балке:
Высоту балки назначаем из условия
Принимаем предварительно h = 333 см.
Толщина доски после острожки а = 33 см
h = 33·11 = 363см > 333 cм
Ширина доски после острожки b = 135 см
Ориентировочно принимаем коэффициент армирования = 1% и применяем симметричное армирование.
Компонуем прямоугольное сечение из досок с учетом острожки а = 33 см шириной b = 135 см h = 33·10 = 33 см.
Площадь древесины балки: F = b·h =135·33 = 4455 см2.
Армирование выполняем одиночными стержнями d = 18 мм А-II с Fа = 254 см2
Приведенные к древесине геометрические характеристики:
Проверка прочности поперечного сечения по нормальным напряжениям:
Проверка клеевого шва в поперечном сечении на скалывание по максимальным касательным напряжениям:
Проверка устойчивости плоской формы деформирования:
Проверка прогиба балки:
Расчет клееной фанерной балки коробчатого сечения
Пролет балки lo = 75 м шаг конструкций B = 56 м условия эксплуатации Б2 γn = 09.
нормативная qн = (gн + Sн +)B = (198+1680+8233)56 = 10978 Нм
расчётная q = (g + S +)В = (2574+2400+8233·11)56 = 15388 Нм
Для стенок используется водостойкая фанера березовая марки ФСФ толщиной 8 мм (7 слоев).
Пояса балок выполняются из вертикально поставленных досок толщиной 33 мм (после острожки).
Высота балок в середине пролета назначается равной
Принимаем высоту пояса hп ≥ = 11 см. Шаг поперечных ребер – 75 см. Ширина опорного ребра – 11 см ширина поперечного ребра – 55 см.
Рис.7.1 Поперечное сечение клееной фанерной балки коробчатого сечения
Балки составленные из двух разномодульных материалов рассчитывают по геометрическим характеристикам приведённым к тому материалу проверка которого выполняется.
При приведении к древесине:
При приведении к фанере:
Приведённый к фанере статический момент пояса относительно нейтральной оси:
Приведенный момент сопротивления:
Проверка нижнего пояса:
Rp = 12 МПа - расчетное сопротивление древесины пояса на растяжение
Проверка верхнего сжатого пояса:
Rp = 15 МПа - расчетное сопротивление древесины пояса на сжатие
Проверка фанерной стенки на растяжение:
Rp.ф = 14 МПа – расчётное сопротивление фанеры растяжению в плоскости листа вдоль волокон
mф = 08 – коэффициент учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры в стыке
Проверка фанерной стенки на срез:
Rф.cp = 6 МПа – расчётное сопротивление фанеры срезу
- суммарная толщина фанерных стенок в сечении;
Проверка клеевого шва между поясами и стенкой:
Rф.cк = 08 МПа – расчётное сопротивление фанеры скалыванию
- общая длина клеевых швов;
Расчёт фанерной стенки по главным растягивающим напряжениям в опасном сечении в растянутой зоне
Rф.рα = 58 МПа – расчётное сопротивление фанеры растяжению под углом α определяемое по графику рис.17 прил.5 СНиП [1]
a – угол определяемый по зависимости a = 303
ст – нормальные напряжения в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки пояса: кНсм2
ст – касательные напряжения в стенке на уровне внутренней кромки растянутого пояса: кНсм2
Расчёт фанерной стенки на устойчивость:
ku 158 МПа k = 26 МПа – коэффициенты характеризующие критические напряжения при потере устойчивости стенки заданных геометрических размеров определяемые по графикам рис.18 19 прил.5 СНиП [1].
Проверка прогиба в середине пролета балки:
E×Jnp – жёсткость балки приведённая к древесине.
k c – коэффициенты по табл.3 прил.4 п.4.33. СНиП [1]
Расчет и конструирование стоек каркаса
1 Статический расчет стоек
Полная распределенная нагрузка действующая в пролете L = 15 м (с учетом веса фермы):
q qф v –см. сбор нагрузок на ферму;
В = 56 м – шаг рам каркаса.
Полная распределенная нагрузка действующая в пролете L2 = 75 м (с учетом веса балки):
Полная распределенная нагрузка действующая в пролете L3 = 5 м (с учетом веса балки):
Сжимающие усилия действующие на стойки:
Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки:
W0 = 048 кПа = 048 кНм2 – нормативное значение ветрового давления для IV района строительства – см. [2] табл. 5;
k = 1 – коэффициент при Н≤10м.
Расчетные ветровые погонные нагрузки:
γf = - коэффициент надежности по ветровой нагрузке.
Поперечные усилия на уровне верха стоек:
Расчетные схемы стоек:
2 Расчет стойки С-1 (составного сечения)
Геометрические характеристики сечения стойки.
Принимаем брус 20х20см с S=10 cм.
Задаемся максимальным допустимым числом болтов при двухрядном количестве болтов (m=2):
Примем стяжные болты .
Fбр = 2bh1 = 22020 = 800 см2 – площадь брутто;
Fнт = 2bh1 – 2mdh1 = 22020 – 22220 = 640 см2 – площадь нетто;
- статический момент брутто отсеченной части относительно оси Y-Y;
- момент инерции брутто относительно оси Y-Y;
- момент инерции нетто относительно оси Y-Y;
- момент сопротивления нетто относительно оси Y-Y;
- радиус инерции всего сечения относительно оси Y-Y;
- момент инерции одной ветви относительно оси 1-1;
- площадь сечения брутто одной ветви;
- радиус инерции одной ветви относительно оси 1-1.
Расчет стойки как внецентренно-сжатого элемента
= 15МПа – расчетное сопротивление древесины сжатию второго сорта;
- гибкость составных элементов (с учетом податливости соединений);
- гибкость всего элемента относительно оси Y-Y вычисленная по расчетной длине элемента
- гибкость отдельной ветви относительно оси 1-1 вычисленная по расчетной длине ветви l1
- ветвь жесткая т.е. ;
- коэффициент приведения гибкости;
b = 20 см h = 50 см – ширина и высота поперечного сечения элемента;
nш=2 – расчетное количество швов в элементе определяемое числом швов по которым суммируется взаимный сдвиг элементов;
- расчетное количество срезов связей в одном шве на 1м элемента;
Проверка необходимого количества связей.
- несущая способность одного болта;
принимаем 16 болтов.
Конструкция и расчет фундаментной части.
Расчет анкерных болтов
Наихудшее условие работы болтов и накладок будет в том случае если действуют только постоянные и ветровые нагрузки.
Определяем диаметр горизонтальных болтов в фундаментной части:
принимаем диаметр горизонтальных болтов dб=20мм.
Назначаем толщину накладок:
Составляем уравнение моментов относительно точки О:
- растягивающая сила действующая в анкерном болте;
Определяем площадь анкерного болта из условия прочности:
- расчетное сопротивление стали растяжению;
- коэффициент условий работы.
Примем анкерный болт диаметром dаб = 12мм Fнт = 0744 см2
Расчет количества горизонтальных болтов в фундаментной части.
принимаем n = 3 ряда по 2 болта в ряду;
- наименьшая расчетная несущая способность болта;
nш = 2 – число расчетных швов одного болта (см. особенности работы конструкции)
Проверка торца правой ветви стойки на смятие.
Нормальная сила будет догружать торцы поэтому считаем на сочетание M и N.
Проверка прочности бетона фундамента под правой ветвью стойки из условия прочности бетона на сжатие.
Проверка прочности уголка под анкерными болтами.
Принимаем равнополочный уголок 125х9.
Прочность уголка проверяем по формуле:
3 Расчет стойки С-2 (клееная стойка)
Принимаем гибкость колонн λ=100 [λn] = [120]; тогда при размещении ригеля по верху колонн:
Принимаем что для изготовления колонн используются доски шириной 225 мм и толщиной 40 мм. После острожки толщина досок составит 40 – 7 = 33 мм по ширине 225-15=210 мм. Тогда hк=1233 = 396 мм bк = 210 мм.
F = bh = 21396 = 8316 см;
Проверка прочности поперечного сечения стойки по нормальным напряжениям:
= 1 – при шарнирном закреплении колонны.
Принимаем что распорки по рядам стоек С-2 идут только по верху колонн. Тогда l0 = Н = 51 м.
Должно выполняться условие:
где RИ = RС = 1389 МПа
n = 2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования.
- для треугольной эпюры моментов
Проверка устойчивости из плоскости как центрально-сжатого стержня:
Проектирование опорного узла
В соответствии с расчётной схемой колонны опорный узел проектируем по шарнирной схеме на восприятие продольной силы N = 5265 кН и поперечного усилия Q = W1 = 768 кН. Передача N происходит через торец колонны работающий на смятие вдоль волокон Q учитывается постановкой нагелей (болтов) в стержне колонны. Колонна опирается на основание из бетона B25 c Rb = 145 МПа = 145кНсм тогда проверку ведём по формуле:
Определение числа симметричных двусрезных болтов крепления колонны к профильному анкеру при dб=10мм угле смятия древесины и коэффициенте [1] стр.20 табл.19.
-несущая способность болта в одном срезе по изгибу болта:
-несущая способность по смятию древесины:
-требуемое число болтов:
Принимаем n=2dб=10мм.
Проверка на смятие металла уголка под болтами:
Принимаем неравнополочный уголок 80x50x5 из стали Вст2сп8 с Rр = 336МПа = 336кНсм
Следовательно несущая способность обеспечена. Помимо анкерных стержней целесообразна установка дополнительных стержней в центре для обеспечения надежного соединения жб приставки с колонной.
Защита конструкций от увлажнения и биологического разрушения
Один из недостатков древесины – снижение механических свойств при увеличении влажности приводящей к деформациям разбухания и биологическому разрушению – гниению. При быстром высыхании возникают деформации усушки вызывающие растрескивание коробление а в клеенных элементах – снижение прочности клеевых швов.
Для предотвращения увлажнения деревянных конструкций и их нормальной эксплуатации предусматривают конструктивные меры и защитную обработку которые должны обеспечивать сохранность конструкций. Защиту осуществляют во всех зданиях и сооружениях независимо от назначения и срока службы.
Для защиты от биологического разрушения применяют следующие антисептики. Водорастворимые: фтористый натрий кремнефтористый натрий кремнефтористый аммоний тетрафторборат аммония пентафторфенолят натрия доналит. Антисептики на нефтепродуктах и легких маслах; препараты пектахлорфенола в органических растворителях нефтенат меди. Маслянистые антисептики: масло каменноугольное антраценовое сланцевое. Тип антисептирования – поверхностная обработка пропитка в ваннах или автоклавах под давленинием обмазка пастами зависит от условия эксплуатации видов деревянных конструкций и срока службы.
Водные антисептики нельзя применять в конструкциях где возможно их быстрое вымывание т.е. находящихся на открытом воздухе или в грунте. Антисептики в органических растворителях и маслянистые не применяют в зданиях где находятся пищевые продукты и люди.
Биологической обработке подлежат все неклееные деревянные конструкции эксплуатируемые в помещениях с относительной влажностью воздуха более 60% а также отдельные их элементы и части которые могут увлажняться в процессе эксплуатации каркас и внутренние поверхности ограждающих конструкций в том числе плит и панелей.
Кроме того древесина поражается в результате жизнедеятельности энтомологических вредителей.
Против морских древоточцев жуков-точильщиков и термитов применяют масла:
Каменноугольное сланцевое и их смеси с пентахлорфенолом оксидифенил а также нафтенат меди в органических растворителях.
Для обработки древесины при ремонтных работах в случае обнаружения древоразрушающих насекомых применяют следующие инсектициды; гексахлорантициклогексан (ГХЦГ) диметилтрихлороксиэтилфосфонат технический (хлорофос) корбофос и другие.
Способы антисептирования
Деревянные элементы антисептируются как правило после механической обработки и тщательной очистки от пыли и грязи. В толщу деревянных элементов антисептики вводят пропиткой или диффузионно.
Глубокая пропитка в горяче-холодных ваннах заключается в том что древесина погруженная в горячую ванну с температурой 95-98С для водных растворов антисептиков в течение 1-2 часов прогревается. При этом воздух находящийся в порах древесины расширяются и часть его вытесняется наружу. Затем нагретую древесину быстро переносят в ванну с холодным антисептиком температура которого для водных растворов составляет 15-20С а для маслянистых 40-50С. В холодных ваннах охлаждаемый воздух в толще древесины создает вакуум и древесина интенсивно поглощает раствор антисептика.
Скорость проникновения в нее перенесенную в холодную ванну превышает в 3-4 раза таковую при простом выражении материала в ванне с той же температурой.
Пропитка под давлением заключается в следующем. Деревянные элементы открытых сооружений а также древесина которая находится в сыром грунте пропитываваются маслянистыми или водорастворимыми антисептиками под давлением в автоклавах. Влажность древесины в таком случае не должна превышать 25%.
Поверхностному антисептированию подвергается древесина с влажностью до 25%. Для этой цели применяются водные растворы (3% растворы фтористого натрия и кремнефтористого натрия в смеси с кальцинированной содой). Антисептик наносится на поверхность древесины кистью или гидропультом два раза с перерывом в 2 часа. Антисептик желательно наносить в подогретом виде (при температуре 60-80С) так как это снижает его вязкость что способствует проникновению в древесину. После этого поверхность древесины должна быть просушена.
Антисептические пасты используют при диффузионном проникновении водорастворимого антисептика в толщу влажной (выше 40%) древесины. Лес предназначенный для диффузионной пропитки рекомендуется хранить в воде или под оросительными установками. Влажная древесина лучше впитывает химикаты содержащиеся в составе антисептических паст. При меньшей влажности древесины диффузия прекращается и химикаты не проникают в древесину а остаются на ее поверхности. Чтобы предохранить нанесенные на древесину суперобмазки от случайных повреждений или вымывания деревянные элементы обмазанные пастами обвертываются толью.
Пастами обычно обмазывают опорные части ферм концы балок в гнездах наружных стен и деревянные элементы соприкасающиеся с металлическими деталями грунтом и другими теплоемкими материалами.
Сухое антисептирование т.е. применение сухих солей водорастворимого антисептика также основанного на диффузном способе пропитки горизонтальных поверхностей сырой древесины в конструкциях зданий и в штабелях. Сухой антисептик используется обычно в смеси с опилками и песком.
Защита конструкций от возгорания
Горение древесины – это химический процесс ее термического разложения сопровождающийся выделением газов. Соединяясь с кислородом воздуха они образуют пламя.
Воспламенение может произойти и при отсутствии открытого источника огня. При быстром нагревании древесина воспламеняется при t>300C а придлительном - t>660C. При повышении температуры начинается пламенное горение и обугливание верхнего слоя.
Предел огнестойкости деревянных конструкций (время в часах с начала теплового воздействия до появления одного из признаков предельного состояния) определяют с учетом обугливания элементов.
Противопожарными нормами проектирования зданий и сооружений (СНиП 2.01.02-85) установлены минимальные пределы огнестойкости и максимальные пределы распространения огня.
При тепловом воздействии на металлодеревянные конструкции незащищенный металл прогревается и теряет свою несущую способность значительно быстрее древесины. Предел огнестойкости таких конструкций определяется пределом огнестойкости металлических конструкций который составляет 025 ч.
Металлические крепежные детали защищают от непосредственного воздействия огня и высоких температур на время соответствующее ожидаемому пределу огнестойкости. Для этой цели ставят защитные деревянные накладки утапливают в древесину головки болтов и гвоздей которые затем защищают деревянными пробками.
Повышают пожарную безопасность деревянных конструкций конструктивными и химическими способами а в ряде случаев комбинированием их.
Конструктивные меры заключаются в создании условий при которых распространение огня преграждается а предел огнестойкости конструкций увеличивается. Это устройство противопожарных стен или несгораемых участков перекрытий и покрытий разделение пустотных покрытий несгораемыми диафрагмами площадь между которыми не должна превышать 54м устройство несгораемых разделок у дымоходов и печей оштукатуривание перекрытий увеличение сечений деревянных элементов.
Химические меры огнезащиты понижают возгораемость древесины. Это пропитка деревянных элементов антипиренами нанесение на поверхность огнезащитных покрытий в виде штукатурок и листовых несгораемых и трудносгораемых материалов а также невспучивающихся вспучивающихся неорганических и органических красок.
Обрабатывают конструкции антипиренами (водо- или органикорастворными составами) путем поверхностной обмазки древесины или ее глубокой пропитки. Последний способ более надежен однако снижает прочностные характеристики древесины на 10% что следует учитывать при расчете конструкций. Можно применять составы обладающие одновременно свойствами антисептика и антипирена.
При обмазке предпочтение следует вспучивающимся краскам защитные свойства которых проявляются при действии огня.
Наилучший эффект при химических мерах защиты дает пропитка древесины аммонийными солями.
Многие огнезащитные соли в растворенном состоянии могут способствовать гниению древесины. Поэтому рекомендуется в состав огнезащитных растворов добавлять втористый натрий или другие антисептики. Пропитка обычно проводится в открытых ваннах в течение 2-3 часов. К простым средствам огнезащиты относится поверхностная обмазка древесины (двух и трех кратная просушка) а также окраска ее силикатными красками или суперфосфатом (на окраску 1м кв. древесины берется 14кг суперфосфата и 06кг воды). Пропитанные огнезащитными составами деревянные элементы должны быть защищены от атмосферного увлажнения или непосредственного действия воды специальными гидроизоляционными покрытиями или водостойкими красками.
При выборе способов химической огнезащиты деревянных элементов необходимо помнить что глубокая пропитка аммонийными солями снижает прочность древесины особенно при ударном изгибе и повышает ее гигроскопичность.
Вообще не следует подвергать огнезащитной пропитке все конструктивные элементы. В основном необходимо ограничится обработками ограждающих частей здания конструкций близко расположенных у дымоходов и печей чердачных обнаженных конструкций расположенных у мест возможного воспламенения.
Для обработки деревянных конструкций в проектируемом здании используем ДМФ - антипирен (водный раствор целевых компонентов) одновременно обладающий и антисептическими свойствами.
Он обеспечивает I группу огнезащитной эффективности (НПБ-251); не изменяет цвет древесины; обеспечивает сохраняемость биозащитных свойств внутри зданий не менее 1 года огнезащитных свойств внутри здания - 1 год. Поставляется в виде концентрированного раствора в бочках по 60 кг. Разбавление для биозащиты 1:4 для огнезащиты - 1:2. Расход для биозащиты – 150 гм2 для огнезащиты - 450 гм2.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат 1983.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия. М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986.
«Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования». Под редакцией профессора В.А.Иванова. Киев «Вища школа» 1981.
«Проектирование и расчет деревянных конструкций». Справочник. Под редакцией И.М. Гриня. – К.: Будивэльнык 1988.
«Конструкции из дерева и пластмасс». Учебник для вузов. Под редакцией Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова. М.: Стройиздат 1986.

2Ужас ДК стойка.dwg

гидроизоляция (толь)
Одноэтажное производственное здание
Стойка составного сечения
дощато-клееная стойка
Стойка составного сечения М 1:10
полоса (сталь) 270x50
Дощато-клееная стойка М 1:10
дополнительные стержни ø16 А-II
обвязочный брус 100x100
эпоксидно-цементный клей
анкерные болты ø14 l=500

2ужасДКбалка(2).dwg

гидроизоляция (толь)
Конструкция кровли (М 1:25)
Стропильная нога 60 x 100
Рабочий настил из досок 22 х 100 шаг 0
Асфальтовая стяжка 20мм
Косой защитный настил 16х100
Трехслойный рулонный ковер
Геометрическая схема фермы
Геометрическая схема фермы М 1:100
Одноэтажное производственное здание
Клеедощатая армированная балка
на пластинчатых нагелях
Клеедощатая армированная балка М1:20
Балка на пластинчатых нагелях М 1:20
пазы для укладки арматуры
арматура А-II ø18 мм