Проектирование цеха сборки оргтехники в г. Новороссийске

005-2011.dwg

Конструктивная схема несущих
металлочереничное покрытие.
Утепленная клеефанерная панель
с одной нижней ошивкой под
Деревянные конструкции
Конструктивное решение и технология монтажа
сборочного цеха из деревянных конструкций в г. Новороссийске
Для изготовления клееных конструкций применять фенолрезорциновый клей ФР-12.
Сварку производить электродами Э42. Типы сварных швов приняты по ГОСТ 5264-80.
Деревянные конструкции изготовлить из сосны 2-го и 3-го сорта.
При изготовлении клеефанерных плит покрытия утеплитель укладывать на
слой пароизоляционного материала.
Пиломатериалы во время изготовления должны иметь влажность 12%.
Металлические конструкции окрасить двумя слоями эмали ХС-119.
Все конструкции заводского изготовления.
Геометрическая схема М 1:100
Расчетная схема М 1:100
Утеплитель- пенопласт 100
Поперечная рама М1:100
Пленка полиэтиленовая
(унифицированый профиль)
Асбестоцементные листы
В ЗАГОТОВКЕ В ЧИСТОТЕ
РАЗМЕРЫ В ЧИСТОТЕ ММ.
СПЕЦИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
CПЕЦИФИКАЦИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Асбестоцементная кровля
Горизонтальные связи между
Вертикальные связи между
Утепленная клеефанерная панель с одной нижней обшивкой
Нижняя фанерная обшивка
Фанера березовая ФСФ сорт ВВВ ГОСТ 3916-369 толщиной 9мм
Пароизоляция - пленка полиэтиленовая толщиной 0.22мм
Утеплитель-минераловатные плиты М50 толщина 50мм

005.doc

Федеральное агентство по образованию и науке РФ
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
на тему: «Проектирование цеха сборки оргтехники в г. Новороссийске»
Руководитель проекта
проф. ктн Починок В.П.
Данный курсовой проект дает представление об основах проектирования деревянных конструкций. Выполняя курсовой проект студент самостоятельно учится подбирать материал компоновать сечения в целях его экономичности и рациональности также учится работать с нормативной литературой.
Представленная пояснительная записка к курсовому проекту на тему: «Проектирование цеха сборки оргтехники в г. Новороссийске» имеет в объеме 26 листов. В ней представлены расчеты конструктивного решения основных несущих конструкций проектируемого здания – металлодеревянной фермы.
Пояснительная записка иллюстрирована необходимыми пояснениями и рисунками а также схемами ко всем расчетам. В ней также приведены расчеты и конструирование основных несущих и ограждающих конструкций узловых соединений выбраны мероприятия по защите элементов от гниения и возгорания.
Ил. 6. Табл.1. Библиогр. 5.
К пояснительной записке прилагается графическая часть – 1 лист формата А1.
Курсовое проектирование – важный раздел изучения курса « Конструкции из дерева и пластмасс». Цели курсового проектирования заключаются в закреплении теоретических знаний полученных в процессе изучения дисциплины развитий навыков расчёта и конструирования несущих и ограждающих конструкций из древесины выработка навыков самостоятельной работы с научно-технической и нормативной литературой.
В данном курсовом проекте подобрано наиболее рациональное конструктивное решение проектируемого здания сконструированы и рассчитаны основные несущие и ограждающие конструкции узловые соединения выбраны мероприятия по защите элементов здания от гниения и возгорания. Все принятые конструктивные решения и расчётные алгоритмы соответствуют требованиям действующих нормативных документов.
Наименование несущих конструкций: Металлодеревянная ферма
Район строительства: г. Новороссийск
Расчетный пролет: 15м
Шаг несущих конструкций: 45м
Высота колонны от уровня пола до низа ригеля: 50м
Вид покрытия: теплое
Ограждающие конструкции покрытия: клеефанерные панели
Утеплитель плитный: минеральная вата
Кровля: асбестовые листы
Компоновка конструктивной схемы здания.
Здание отапливаемое однопролётное рис. №1. Пролёт здания 15 м шаг колонн 45м. Длина здания принимается равной по заданию 11 шагам несущих конструкций и равна 495 м. Тип покрытия – утеплённая клеефанерная плита под асбестоцементную кровлю. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается цех оснащен лампами дневного света. Наружные стены – панельные самонесущие. Конструкцию стенового ограждения до отметки +1200 –представляет цоколь в виде кирпичной кладки выше отметки +1200 принимаем утеплённые панели с обшивкой из плоских асбестоцементных листов.
Поперечная рама здания состоит из двух жёстко защемлённых в фундаментах колонн шарнирно соединённых с фермой. Температурно-влажностные условия эксплуатации А- I.
Для унификации размеров панелей стенового ограждения привязку колонн к разбивочным осям принимаем нулевой по наружной грани колонн.
Расчет и конструирование клеефанерной ограждающей панели
В соответствии с заданием на проектирование принимаем следующие параметры проектируемых ограждающих конструкций:
плиты утепленные под жесткую кровлю из асбестоцементных листов клеефанерные;
по табл. 2 СНиП II-25-80 фанера соединяется с деревянным каркасом клеем марки КБ-3;
ребра из сосновых досок II сорта;
утеплитель минераловатные плиты толщиной 50 мм с объемным весом g = 1 кНм3.
Принимаются размеры плит:
ширина bп = 1200 мм;
высота 130 135 пролета;h=150мм;
длина 4500 мм (в соответствии с шагом несущих конструкций).
Номинальные размеры плиты в плане:118 х 448 м.
Обшивка клеефанерной плиты изготавливается из водостойкой фанеры марки ФСФ (ГОСТ 3916-69). Толщина нижней фанерной обшивки принимается равной 9 мм.
Каркас панели состоит из сосновых брусков II сорта для которых взяты черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов сечением 40 х 100 мм. После сушки до 12% влажности и четырехстороннего фрезерования для склейки применяются чистые доски сечением 35 х 95 мм.
Компоновка рабочего сечения панели.
Расчет основных параметров.
расчетный пролет панели:
высота панели с учетом определенных толщин материалов:
расстояние между ребрами в осях (4 продольных ребра):
По скомпонованному сечению панели составим таблицу 1 нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2 панели.
Значения нагрузок действующих на панель ограждающей конструкции.
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Коэффициент перегрузки
Расчетная нагрузка кНм2
Кровля из асбестоцементных листов
Продольные ребра каркаса
Поперечные ребра каркаса
Итого: постоянная нагрузка
Снеговая нормативная
полная нагрузка на 1 пог. м панели:
Расчетные характеристики материалов.
Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта ВВВ толщиной 9 мм по табл. 10 и 11 СНиП II-25-80 находим следующие характеристики:
расчетное сопротивление растяжениюRф.р. = 14 МПа;
расчетное сопротивление скалываниюRф.ск. = 08 МПа;
модуль упругостиЕф = 9000 МПа.
Для древесины ребер по табл. 3 СНиП II-25-80:
расчетное сопротивление изгибу Rдр.и. = 13 МПа;
модуль упругостиЕдр = 10000 МПа.
В соответствии с п. 4.23 СНиП II-25-80 расчет клееных элементов из древесины и фанеры следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения. Для этого определим геометрические и физические характеристики такого сечения.
Геометрические характеристики сечения.
расчетная ширина фанерной обшивки по 4.25 СНиП II-25-80:
b – полная ширина сечения плиты b = 118 м;
– расстояние между продольными ребрами по осям а = 0370 м.
Геометрические характеристики панели приводим к древесине ребер.
приведенная площадь поперечного сечения:
приведенный статический момент поперечного сечения панели относительно
расстояние от оси О-О до нейтральной оси панели х – х:
расстояние от нейтральной оси панели х – х до наружной грани фанерной обшивки:
расстояние от нейтральной оси панели х – х до центра тяжести ребер:
момент инерции фанерной обшивки относительно нейтральной оси панели х – х (без учета момента инерции фанерной обшивки относительно собственной оси):
момент инерции ребер относительно нейтральной оси панели х – х:
приведенный к древесине момент инерции панели преобразуя формулу (40) СНиП II-25-80 определим:
приведенный к фанере момент инерции по формуле (40) СНиП II-25-80:
Проверка панели на прочность.
максимальный изгибающий момент:
Получаем выражение позволяющее определить напряжения в растянутой обшивке и выполнить ее проверку на прочность:
напряжение в продольных ребрах работающих на изгиб:
В соответствии с п. 4.27 СНиП II-25-80 проверка скалывающих напряжений по клеевому слою между шпонами фанерной обшивки в зоне приклейки продольных ребер каркаса производится по формуле (42) СНиП:
поперечная сила панели равна ее опорным реакциям
приведенный статический момент фанерной обшивки относительно нейтральной оси х – х:
расчетная ширина клеевого соединения:
касательные напряжения:
Проверка прочности по всем пунктам удовлетворена.
Проверка панели на прогиб.
qн = 086 кНм = 00086кНсм;
Едр = 10000 МПа = 1000 кНсм2.
относительный изгиб панели:
00 - предельный прогиб в панелях покрытий согласно СНиП.
Расчёт металлодеревянной крупнопанельной фермы с клееным прямолинейным верхним поясом
Верхний пояс состоит из четырёх панелей изготавливаем из сосны 2-го сорта заготовки из нестроганых досок 40 мм после двойной острожки 33 мм.
Определяем собственный вес фермы
где - нормативная постоянная нагрузка от конструкций покрытия
- нормативная снеговая нагрузка
- расчётный пролёт м
- коэффициент собственного веса конструкции
Рисунок 2 – Геометрическая схема фермы
Нормативная нагрузка
Определение усилий в элементах фермы
Методом вырезания узлов определяем усилия в стержнях фермы
Таблица 2 – Усилия в элементах фермы
Конструктивный расчёт
Определяем момента в верхнем сжатом поясе
где - длина одной панели верхнего пояса фермы
Принимаем ширину при высоте склеиваемых досок 33 мм высоту сечения принимаем из 10 досок .
Расчёт ведём с учётом устойчивости плоской формы изгиба.
Определяем геометрические характеристики принятого сечения
Определяем гибкость панели в плоскости изгиба
- при шарнирном закреплении с обеих сторон
Определяем значение эксцентриситета
Определяем значение момента с учётом эксцентриситета
Проверка прочности выбранного сечения
Нижний пояс принимаем металлическим из арматурной стали А-III.
Требуемая площадь сечения
где 085- понижающий коэффициент при работе спареной арматуры
Гибкость нижнего пояса
Площадь поперечного сечения сжатого раскоса
Принимаем дощато-клееный раскос из досок 33 мм. Принимаем 3 доски.
- при шарнирном закреплении с обоих сторон
Расчёт опорного узла
Узел осуществляется в виде сварного из стальных листов башмака. Верхний пояс упирается в ребристую плиту приваренную к щёкам башмака нижний крепится к щёкам башмака сварными швами.
Определяем площадь опирания торца верхнего пояса на плиту башмака из условия смятия.
Длина плиты принимаем
Опорную плиту рассчитываем как контурную опёртую на четыре стороны.
Определяем нагрузку на плиту
Изгибающий момент в плите
Толщина плиты принимаем
Проверяем ребристую плиту как балку пролётом равным расстоянию между осями щек.
Расстояние от грани до центра тяжести сечения
Момент инерции сечения
Определяем размеры опорной плиты башмака. Из условия опирания и закрепления анкерными болтами принимаем опорную плиту размером 30х20см.
Напряжение сжатия под плитой
Толщину плиты вычисляем из условия изгиба
-консольный участок
Момент сопротивления
Элементы башмака свариваем швом .
Расчет узла нижнего пояса
Проверяем стальные накладки на растяжение в сечении ослабленном стальным болтом.
Принимаем размер металлической накладки 50х22 см.
Накладку крепим тремя болтами.
Определение нагрузок и усилий
Нагрузка от плит покрытия на 1 м2 горизонтальной проекции нагрузка от треугольной фермы снеговая нагрузка .
Для определения массы колонны задаемся предварительными размерами ее сечения исходя из предельной гибкости и высоты сечения
Рисунок 8- Расчётная схема колонны
Ширину сечения принимаем . Плотность древесины . Толщину досок принимаем 33 мм. Принимаем 10 досок тогда
Собственный вес колонны:
Нагрузка от стеновых панелей:
Нагрузка от плит покрытия:
где – толщина стеновых панелей
Максимальная вертикальная нагрузка на колонну:
Рисунок 9 – Расчётная схема
Нагрузка от ветра принимается равномерно распределенной по высоте колонны:
Усилие в ригеле от равномерно распределенной ветровой нагрузки:
Усилие от стеновых панелей в ригеле:
Изгибающий момент в колонне на уровне верха фундамента:
Расчетная сила в колонне на уровне верха фундамента:
Геометрические характеристики сечения
Колонна выполняется в виде клееного пакета из пиломатериалов по сортаменту 2 сорта сечением 40 х 150 мм. После фрезеровки черновых заготовок по пластам для склейки отбирают чистые доски сечением 33 х 150 мм. После склеивания пакета и фрезерования по боковым поверхностям его окончательное сечение 142 х 396 мм.
Геометрические характеристики принятого сечения:
момент сопротивления:
статический момент :
Расчет сечения колонны на расчетное сочетание нагрузок
В плоскости рамы расчет на прочность проводят по формуле:
при толщине досок 33 мм
– коэффициент условий работы
Изгибающий момент определяется по формуле:
Действующий изгибающий момент:
Напряжения в колонне: .
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов проводят по формуле:
где – для элементов имеющих закрепление растянутой зоны из плоскости
расчёт на устойчивость из плоскости колонны не нужен
Расчет и конструирование узла защемления колонны в фундаменте
Защемление узла осуществляют при помощи натяжных болтов и пластинчатых анкеров. Расчет анкеров производится по максимальному растягивающему усилию при действии постоянной нагрузки с коэффициентом надежности вместо и ветровой нагрузки.
Минимальная сжимающая сила:
Изгибающий момент в заделке:
База колонны для защемления образуется путем увеличения высоты ее сечения с двух сторон склеиванием по всей ширине не менее 2-х слоев досок от основания (125 15) м.
Принимаем высоту сечения колонны в основании:
толщину анкерной полосы:
Усилия в анкерных полосах и наклонных тяжах с помощью которых обеспечивается защемление колонны к фундаменту определяем исходя из необходимости обеспечения равновесия всех сил действующих в узле. При расчете узла принимаем что прочность бетона фундамент достаточна для восприятия всех действующих не него усилий т.е. расчетное сопротивлении бетона сжатию Rb не менее расчетного сопротивления древесины сжатию Rcmн. Проводим условное сечение 1–1 заменяя базу фундамента усилиями Na и D:
где gс = 1 – коэффициент условий работы анкерной полосы
Ап – площадь стальной анкерной полосы нетто
b – ширина поперечного сечения колонны;
х – высота сжатой зоны колонны.
Неизвестные значения Ап и х найдем из условия обеспечения равновесия узла:
Причем сумму моментов определяем в точке О пересечения оси колонны с верхним обрезом фундамента.
Условия равновесия узла:
или подставляя значения Na и Dc:
Решив данную систему уравнений получим:
Растягивающее усилие в анкерах:
Реакция сжатия колонн основанием:
Принимаем сечение анкерных полос из конструктивных соображений 840 мм ставя по две полосы с каждой стороны сечения колонны.
Площадь сечения анкерных полос:
Усилие в наклонных тяжах:
Требуемая площадь одного наклонного тяжа:
где та = 08 – коэффициент ослабления стального тяжа нарезкой.
Принимаем тяж диаметром d = 24 мм с площадью сечения нетто
Подбор сечения уголка
Уголок рассчитывается на изгиб как однопролетная балка. Расчетный пролет уголка:
где t = 1 cм – толщина стыковой накладки для соединений полутяжей.
Изгибающий момент в уголке:
Из условия прочности:
найдем требуемый момент сопротивления сечения:
Примем равнобокий уголок 909 с
Проверка базы колонны на смятие под уголками
Смятие происходит под углом 45° к волокнам.
Расчетное сопротивление смятию под углом:
Площадь смятия под уголком:
Проверка на скалывание
Расчет на скалывание по клеевому шву соединяющему накладки и колонну производится на усилие Nск как разность усилий действующих на накладку сечением dнb.
Напряжение скалывания
где Rскср – принимается как среднее скалывающее напряжение в клееных соединениях для максимального напряжения
mн = 12 – коэффициент условий работы.
Длину шва т.е. расстояние от подошвы фундамента до накладки принимаем
lcк = lн = 075 м – длина площадки скалывания
– плечо сил скалывания.
Напряжения на поверхности фундамента без учета накладок:
Напряжение скалывания:
Обеспечение пространственной жёсткости здания
Поперечную и продольную устойчивость здания создают пространственным защемлением каждой из стоек каркаса.
Плоские несущие конструкции здания соединяются между собой связями и образуют жёсткую пространственную систему обеспечивающую надёжное восприятие внешних сил и воздействий любого направления.
Конструктивные связи выполнены в виде ферм направленных поперёк здания продольных распорок в качестве которых выступают элементы покрытия.
У торцов здания устанавливают горизонтальные связи по верхнему поясу состоящие из стоек и раскосов т.к. связи выполняются из пиломатериалов.
Вертикальные связи устраиваем в торцах здания а также в промежуточных пролётах с интервалом 20-30 м.
Мероприятия по обеспечению долговечности деревянных конструкций
Деревянные конструкции необходимо предохранять от гниения возгорания и увлажнения. В зависимости от условий эксплуатации здания предусматривают разные мероприятия. К мерам конструктивной профилактики относят: устройство надёжной гидроизоляции и пароизоляции обеспечение свободного доступа к опорным узлам ферм и постоянное проветривание их.
В условиях постоянного или переодического увлажнения конструкций и невозможности устранить эти факторы нужно предусмотреть обработку древесины антисептиками.
Клееные деревянные конструкции массивного сечения имеют предел огнестойкости 40-50 мин и более поэтому для них обработка антисептиками не требуется.
Стальные детали защищают от коррозии окрашиванием лакокрасочными составами.
Определение расхода материалов на несущие и ограждающие конструкции разработка указаний по производству работ.
Объем пиломатериалов в заготовке определяется с учётом отходов при изготовлении конструкций. Для дощатоклеёных элементов:
- объём склееного и окончательного обработанного элемента
- коэффициент учитывающий потери при фрезеровании досок
- коэффициент учитывающий потери пиломатериалов при раскрое и вырезке недопустимых пороков
- коэффициент учитывающий потери при зубчатом соединении
- коэффициент учитывающий потери при фрезеровании боковых поверхностей склееных материалов
- коэффициент учитывающий потери при окончательной обработке для прямолинейных элементов постоянного поперечного сечения
- расход клея при нанесении на пласти
Расход стали на металлодеревянные конструкции
Расход клея на изготовление фермы
Расход пиломатериалов на изготовление стоек
Расход клея на изготовление стоек
СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия».-М.:1986.
Пособие по проектированию деревянных конструкций. (к СНиП II-25-80). - М.: Стройиздат 1986.
СНиП II.25-80. «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».-М.: 1982.
Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. пособие для студентов вузов.-2-е изд. перераб. и доп. – М. : Высш.школа 1990.-287 с. ил.
Гринь И.М. Строительные вонструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет: Учеб. пособие для строительных вузов и ф-тов.-2-е изд. перераб. и доп. Киев-Донецк: Вища школа. Головное изд-во1979-272 с.