Курсовая работа - КД покрытия одноэтажного производственного здания 60 х 12 м

ПЗ дерево.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(наименование факультета)
(наименование кафедры)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту (работе) по дисциплине Конструкции из дерева и пластмасс
(наименование учебной дисциплины (модуля))
на тему: Деревянные конструкции покрытия одноэтажного производственного здания__
Направлениеспециальность профильспециализация:
код направления наименование направления (специальности)
Обозначение курсового проекта (работы) 08.03.01.00.0000.000 КП_ Группа А_
подпись (должность И.О.Ф.)
Расчет несущих щитов3
2 Расчет щита настила на два сочетания нагрузок3
Расчет неразрезных прогонов10
1 Расчет стыка прогона13
2 Порядок размещения гвоздей15
Расчет дощатоклееной балки17
Мероприятия по защите деревянных конструкций23
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ25
Необходимо запроектировать деревянные конструкции утепленного покрытия одноэтажного здания при следующих условиях:
– пролет здания – 12 м;
– длина здания – 60 м
– район строительства по весу снегового покрова –
– древесина – кедр красноярский;
– толщина склеиваемых досок – 33 мм;
– сорт древесины – 1(К26);
– материал кровли – наплавляемая рулонная;
– тип покрытия холодное.
В качестве несущих конструкций покрытия принимаем клееные балки с шагом 6 м по ним неразрезные прогоны через 15 м по которым укладываются несущие щиты; между брусками прибитыми к несущим щитам под углом размещается утеплитель – минеральный войлок. По брускам укладываются кровельные щиты на них – три слоя рубероида на горячем битуме.
В покрытиях отапливаемых зданий для укладки утеплителя применяют одинарный дощатый настил. Доски между собой соединяют впритык или в четверть толщину их определяют расчетом.
Для кровли из волнистых асбестоцементных или стеклопластиковых листов черепицы кровельного металла устраивают настилы в виде обрешетки из брусьев расположенных друг от друга на расстоянии зависящем от вида кровельного материала. Так же решается стеновое ограждение.
Прозрачные ограждения могут занимать всю поверхность либо заполнять её часть в сочетании с волнистыми листами из асбестоцемента или металла. В последнем случае размеры волн прозрачных и не прозрачных листов должны быть одинаковыми.
Расчет несущих щитов
Нагрузки действующие на несущие щиты приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Сбор нагрузок
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кПа
Расчетная нагрузка кПа
кровля из трех слоев рубероида
утеплитель толщиной 60 мм
вес кровельного и несущего щитов
Коэффициент надежности по нагрузке для веса строительных конструкций принимаем по п. 7.2 [2].
Коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки принимаем в соответствии с п. 10.12 [2].
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле (10.1) [2].
2 Расчет щита настила на два сочетания нагрузок
В соответствии с [1] п. 9.16 расчет щита производим на два сочетания нагрузок:
а) постоянная и временная от снега (расчет на прочность и прогиб);
б) постоянная и временная от сосредоточенного груза 1 кН с умножением последнего на коэффициент перегрузки (расчет только на прочность).
Щит настила показан на рисунке 2.
Рисунок 2 – Щит настила: 1 – доска настила; 2 – подкладки; 3 – планка соединяющая доски настила; 4 – неразрезные прогоны
Под рулонную кровлю в холодных покрытиях основание делается из двух слоев досок: нижнего несущего толщиной 19-35 мм (по расчету) и верхнего защитного толщиной 16-19 мм прибиваемого к нижнему под углом 30-45°. По защитному слою наклеивается на битуме не менее трех слоев рубероида. При утепленном покрытии вместо защитного слоя по пароизоляции укладывается плитный утеплитель и по стяжке также не менее трех слоев рубероида на битуме.
Доски несущего настила работающие на поперечный изгиб рассчитываются по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузок.
Расчет настила и обрешетки рекомендуется производить с учетом неразрезности по схеме двухпролетной неразрезной балки. При этом выбирается наиболее невыгодное приложение нагрузок.
Для первого сочетания это равномерно распределенные нагрузки приложенные по всей длине обоих пролетов. Для второго – это равномерное распределение нагрузки от собственной массы по всей длине и сосредоточенный груз на расстоянии от крайней опоры.
Рисунок 3 – Расчетная схема щита настила для I сочетания нагрузок
Первое сочетание складывается из двух видов нагрузок: нагрузки от собственного веса и снеговой нагрузки.
Рассчитывается полоса шириной
Расчетная нагрузка для I сочетания:
где – расчетная нагрузка от собственного веса и веса снегового покрова по I группе предельных состояний;
– ширина полосы на которой рассчитывается нагрузка.
Находим изгибающий момент:
где – пролет расстояние между прогонами.
Требуемый момент сопротивления определим из условия проверки на прочность (ф-ла 23):
где – нормальные напряжения;
– требуемый момент сопротивления относительно оси ;
– толщина деревянного щита;
– расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон.
где – расчетное сопротивление изгибу вдоль волокон для элемента прямоугольного сечения (табл. 3);
– коэффициент длительной прочности (табл. 4);
– коэф. учитывающий породу древесины (табл. 5);
– коэф. учитывающий условия эксплуатации (табл. 9).
Тогда толщина деревянного щита:
По сортаменту пиломатериалов [3] окончательно толщину деревянного щита принимаем: .
Проверка жесткости выбранного сечения
где – относительный прогиб досок определяемый по параметрам поперечного сечения;
– предельно допустимый прогиб по (табл. Д.1).
Прогиб определяем по формуле:
где – числовой параметр определяющийся методами строительной механики в зависимости от вида закрепления;
– нормативная нагрузка от собственного веса и веса снегового покрова;
– пролет расстояние между прогонами;
– модуль упругости древесины;
– момент инерции полосы настила прямоугольного сечения относительно оси .
Вычисленный прогиб не превышает допустимых значений следовательно условие жесткости досок выполняется.
где – относительный прогиб щита определяемый по параметрам поперечного сечения;
Вычисленный прогиб не превышает допустимых значений следовательно условие жесткости щита выполняется.
Рисунок 4 – Расчетная схема щита настила для II сочетания нагрузок
Второе сочетание складывается из двух видов нагрузок: нагрузки от собственного веса и сосредоточенной монтажной нагрузки.
Рассчитывается полоса рабочего настила шириной полагая что наибольшее влияние монтажной нагрузки достигается в местах близлежащих к точке приложения этой нагрузки.
Расчетная погонная нагрузка для второго сочетания:
где – расчетная нагрузка от собственного веса;
– ширина полосы рабочего настила.
где – нормативная монтажная нагрузка;
– коэффициент надежности по монтажной нагрузке.
Максимальный момент возникающий при втором сочетании нагрузок:
Выполним проверку на прочность:
где – расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон.
При расчете на действие монтажной нагрузки (режим нагружения Е табл. 4).
Прочность по первой группе предельных состояний обеспечена так как значение нормальных напряжений не превышает значение расчетного сопротивления.
Проверку по второй группе предельных состояний не выполняем в связи с тем что монтажная нагрузка носит кратковременный характер и не будет влиять на процесс эксплуатации.
Расчет неразрезных прогонов
Спаренные неразрезные прогоны применяются при шаге конструкций до 6 м и состоят из двух досок поставленных на ребро и соединенных гвоздями забиваемыми конструктивно в шахматном порядке с шагом 50 см. Доски стыкуются в разбежку слева и справа от опор.
Расчетная схема неразрезного прогона – многопролетная статически неопределимая неразрезная балка с сечением из двух спаренных досок соединенных гвоздями.
Рисунок 5 – Расчетная схема неразрезного спаренного прогона
Ширину полосы грузовой площади нагрузки действующей на прогон принимаем из расчета сбора нагрузки на расстоянии половины пролета справа и слева от оси прогона:
где – шаг неразрезных прогонов.
Нагрузки при шаге прогонов 15 м:
где – коэффициент учитывающий собственный вес прогона.
При расчетной схеме прогона – многопролетной неразрезной балки за расчетный принимается изгибающий момент на промежуточных опорах.
где – расчетная нагрузка на прогон;
– пролет расстояние между балками.
Рисунок 6 – Сечение прогона
Для определения поперечного сечения прогона задаемся толщиной досок .
Высоту сечения прогона найдем из формулы определяющий момент сопротивления:
где – толщина прогона.
По сортаменту пиломатериалов [3] принимаем высоту сечения прогона равной .
Окончательно принимаем прогон из двух досок сечением .
Выполним проверку жесткости прогонов по II группе предельных состояний.
– пролет расстояние между балками;
– момент инерции прямоугольного сечения прогона относительно оси.
Вычисленный прогиб не превышает допустимых значений следовательно условие жесткости прогона выполняется.
1 Расчет стыка прогона
Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда не имеющего в данном месте стыка. Гвоздевой забой стыка рассчитываем на восприятие поперечной силы.
Рисунок 7 – Стык прогонов
Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяется исходя из того что поперечная сила приходящаяся на один ряд досок в то же время равна следовательно получаем.
Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяется по формуле 66 [1]:
где – расчетное усилие
– количество плоскостей среза.
Для расчета гвоздей в стыках досок принимаем гвозди диаметром длиной
Следовательно при толщине сечения прогона гвоздь пробивает 2 доски с возможностью образования отщепа.
В связи с этим толщину крайнего элемента принимаем: .
Несущую способность одного гвоздя определяем из условия смятия древесины в месте забивки гвоздя и изгиба гвоздя по формулам табл.18 [1].
Несущая способность гвоздя при смятии древесины:
где – толщина средних элементов а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных соединений;
Несущая способность гвоздя при его изгибе:
где – толщина крайних элементов а также более тонких элементов односрезных соединений.
Минимальная несущая способность гвоздя должна быть не более:
Принимаем значение несущей способности минимальное из вычисленных:
Гвозди должны воспринимать поперечную силу действующую в месте их забивки т.е. на расстоянии от опоры:
– расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя учитывая что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие равное .
Количество гвоздей с каждой стороны стыка определим по формуле:
Принимаем по 6 гвоздей с каждой стороны.
2 Порядок размещения гвоздей
Расстановку гвоздей производим согласно требованиям п. 8.25 [1]:
– расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее .
– расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее .
– расстояние от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки элемента следует принимать не менее .
где – высота прогона
– количество гвоздей.
Так как 6 гвоздей поместится в один ряд.
Расставим гвозди на стыке досок прогона в два ряда как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 – Расстановка гвоздей
Гвозди соединяющие между собой доски спаренного прогона ставятся конструктивно (без расчета) с шагом 50 см в разбежку.
Расчет дощатоклееной балки
Рисунок 9 – Балка дощатоклееная.
Нормативная нагрузка от веса вышележащих элементов покрытия и снега:
где – нормативная нагрузка от собственного веса и веса прогона;
– шаг главных балок;
– шаг неразрезных прогонов.
Собственный вес балки определим по приближенной формуле:
где – пролет здания;
– коэффициент собственного веса по [4 табл. 1.1].
Полная нормативная нагрузка:
где – расчетная нагрузка при шаге прогона
– коэффициент надежности по нагрузке.
Толщину склеиваемых досок принимаем равной тогда по табл. 11 [1] ширину балки принимаем .
Высоту балки на опоре определим из условия её прочности на скалывание:
где – расчетное сопротивление скалыванию.
– определяется в соответствии с п. 6.9.
– расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон при изгибе клееных элементов (табл. 3);
– коэф. длительной прочности (табл. 4);
– коэф. учитывающий условия эксплуатации (табл. 9);
– коэф. учитывающий породу древесины (табл. 5).
– коэф. указанный в (табл. 10);
– коэф. зависящий от толщины слоев (табл. 11);
Поперечная сила действующая на балку на опоре:
где – расчетная нагрузка действующая на балку;
Следовательно по 33 мм.
Окончательно принимаем
Нормальные напряжения проверяем в опасном сечении отстоящем от опоры на расстоянии:
– высота балки в середине пролета.
где – уклон дощатоклееной балки.
Высота балки в опасном сечении:
Изгибающий момент в опасном сечении:
Напряжения в опасном сечении:
где – момент сопротивления в опасном сечении.
Расчетное сопротивление изгибу:
где – расчетное сопротивление изгибу вдоль волокон для элемента прямоугольного сечения (табл. 3 [4]);
– коэффициент длительной прочности (табл. 4 [4]);
– коэф. учитывающий породу древесины (табл. 5 [4]);
– коэф. учитывающий условия эксплуатации (табл. 9 [4]);
Условие прочности выполняется.
Проверку устойчивости плоской формы изгиба балки производят в месте возникновения максимальных нормальных напряжений между прогонами покрытия.
В соответствии с (п. 7.14 (ф-ла 30) [1]) расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения:
где – коэффициент для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения вычисляемый по ф-ле 31 [1].
где – расстояние между закреплениями по верхнему поясу из плоскости;
– максимальная высота на расстоянии ;
– коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке по табл. Е1 (рис.7) [1];
– коэффициент определяемы по табл. Е3 (рис.2) [1].
следовательно устойчивость балки обеспечена.
Прогиб определяем с учетом переменности сечения высоты балки:
где – момент инерции балки прямоугольного сечения относительно оси ;
– коэффициент определяемы по табл. Е4 (рис.4) [1];
– коэффициент определяемы по табл. Е4 (рис.4) [1].
следовательно балка удовлетворяет условию жесткости.
Мероприятия по защите деревянных конструкций
Конструкционные меры должны предусматривать:
- предохранение древесины конструкций от непосредственного увлажнения атмосферными осадками грунтовыми и талыми водами (за исключением опор воздушных линий электропередачи) технологическими растворами и др.;
- предохранение древесины конструкций от капиллярного и конденсационного увлажнения;
- систематическую просушку древесины конструкций созданием осушающего температурно-влажностного режима (естественная и принудительная вентиляция помещения устройство в конструкциях и частях зданий осушающих продухов аэраторов).
Несущие деревянные конструкции должны быть открытыми хорошо проветриваемыми по возможности доступными во всех частях для осмотра и проведения работ по защите их элементов.
В зданиях и сооружениях с химическими среднеагрессивной и сильноагрессивной средами несущие деревянные конструкции и их элементы должны быть сплошного сечения и с минимальным числом металлических элементов.
Применение металлодеревянных конструкций в таких зданиях и сооружениях следует максимально ограничивать.
В зданиях с химическими среднеагрессивной и сильноагрессивной средами следует избегать применения сквозных несущих конструкций в частности ферм из-за наличия большого числа промежуточных узлов и открытых горизонтальных и наклонных граней у деревянных элементов решетки на которых скапливается химически агрессивная пыль.
Металлические соединительные детали деревянных конструкций должны быть защищены от коррозии.
Крепежные металлические элементы (метизы) - гвозди саморезы болты шпильки и пр. должны иметь цинковое покрытие.
В несущих клееных деревянных конструкциях эксплуатируемых в условиях воздействия химических среднеагрессивной и сильноагрессивной сред для узловых соединений и соединений деревянных элементов между собой следует применять вклеенные деревянные стержни.
Несущие конструкции эксплуатируемые на открытом воздухе должны иметь сплошное массивное сечение и изготавливаться из брусьев круглого леса или из клееной древесины. Для изготовления конструкций следует применять древесину не пораженную дереворазрушающими грибами и насекомыми влажностью соответствующей эксплуатационной.
В открытых сооружениях необходимо в максимальной степени применять средства предохраняющие деревянные элементы конструкций от прямого попадания на них атмосферной влаги.
Открытые горизонтальные и наклонные грани несущих конструкций следует защищать от атмосферных осадков козырьками из атмосферо- и коррозионно-стойкого материала в том числе досками предварительно консервированными биозащитными составами.
В ограждающих конструкциях отапливаемых зданий и сооружений должно быть исключено избыточное влагонакопление в процессе эксплуатации.
В панелях стен и плитах покрытий следует предусматривать вентиляционные продухи сообщающиеся с наружным воздухом а в случаях предусмотренных теплотехническим расчетом применять пароизоляционный слой.
Химические меры защиты деревянных конструкций от коррозии вызываемой воздействием биологических агентов предусматривают антисептирование консервирование нанесение лакокрасочных материалов или составов комплексного действия. При воздействии химических агрессивных сред следует предусматривать покрытие конструкций лакокрасочными материалами или поверхностную пропитку составами комплексного действия.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия». Стандартинформ. – М.: 2007 – 7с.
Рекомендации по проектированию и изготовлению дощатых конструкций с соединениями на металлических зубчатых пластинах. ЦНИИ строительных конструкций им. В.А. Кучеренко – 1983

Чертеж Дерево А2.dwg

Кедровая(красноярский) подкладка
х-слойная рубероидная кровля
Несущий деревянный щит настила
Деревянные конструкции покрытия
одноэтажного производственного здания
План на отметке +7.200
Курсовая работа по дисциплине
Конструкции из дерева и пластмасс
ДК 08.03.01.230000.000 КП
Схема конструкций покрытия
Спецификация деревянных изделий