Несущие и ограждающие конструкции покрытия из дерева

деревянные.dwg

Конструкции из дерева и пластмасс
Несущие и ограждающие конструкции покрытия
Спецификация древесины (фанеры)
обвязочный брус 125х125х5000
опорная подушка 125х125х500
Расход основных материалов
Объем конструкции по
Технико-экономические показатели
Значения показателей
Дощатоклеенная армированная балка
Волокна рубашек фанеры ориетировать вдоль пролета плиты
Для изготовления плиты ПП-1
балки БКА-1 использовать клей ФР-12 по ТУ-605-281-14-77
Максимальная влажность древесины 12%
Материал балки - сосна 2 сорта
Комплексную защитную обработку деревянных элементов производить препаратом "Сенеж Огнебио" и окраской эмалью ПФ-115.
- полистирол ПС-БСТ.м3

пояснительная записка.doc

Проектирование ограждающих конструкций 5
1.Конструирование плиты покрытия 5
2 Сбор нагрузок на плиту покрытия 6
3 Определение геометрических характеристик приведенного сечения 9 1.4 Проверка прочности и жесткости плиты и ее элементов 10
Проектирование несущей конструкции покрытия 13
2. Конструкция балки 14
Повышение долговечности материалов запроектированной конструкции 21
1 Гниение. Способы защиты 21
1.1 Способы защиты 22
2 Горючесть. Способы защиты 24
2.1 Возгорание огнестойкость предел огнестойкости 24
2.2 Способы защиты от возгорания 24
3 Рекомендации по повышению долговечности конструкций разработанных в курсовой работе 27
Технико-экономические показатели 28
1 ТЭП дощатоклееной армированной балки 28
2 ТЭП плиты покрытия 31
Список используемых источников 37
Курсовая работа по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» преследует цель закрепить теоретические знания полученные в процессе изучения курса научить расчету и проектированию конструкций из дерева и пластмасс оценке их экономичности и эффективности.
В процессе курсового проектирования разрабатываются и конструируются: ограждающая конструкция – плита покрытия ребристая с обшивками из плоских листов фанеры и ребрами из досок; и несущая конструкция – дощатоклееная армированная двускатная балка. Работа выполняется в соответствии с заданием на курсовую работу утвержденным руководителем.
В соответствии с теорией расчета строительных конструкций расчет деревянных и пластмассовых конструкций производится по двум предельным состояниям: на прочность с проверкой устойчивости сжатых и сжато-изогнутых элементов на действие расчетных нагрузок; по жесткости с проверкой допустимых деформаций и перемещений от действия нормативных нагрузок.
Цель производимого расчета конструкций – не допустить наступления ни одного из возможных предельных состояний при эксплуатации обеспечить конструкциям надежную защиту от гниения возгорания и долговечную эксплуатацию всего здания в целом.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ
1.Конструирование плиты покрытия
Плита покрытия состоит из несущего каркаса обшивок утеплителя пароизоляции. Обшивки выполняются из фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ. Согласно [2] верхняя обшивка выполняется из семислойной фанеры толщиной 8мм нижняя обшивка – из пятислойной фанеры толщиной 6мм.
Каркас плит покрытия состоит из продольных и поперечных ребер толщиной соответственно 40 и 32мм. Расстановку ребер производят с учетом местного изгиба обшивки от действия основной и монтажной нагрузки и местной устойчивости от действия сжимающих напряжений. При этом учитывают что шаг продольных ребер не должен превышать 50см поперечных – 150см. Ребра воспринимают касательные напряжения и совместно с обшивками обеспечивают прочность и жесткость плиты.
В качестве утеплителя применяется полистирольный пенопласт ПС - Бст плотностью 25кгм3.
Пароизоляция выполнена из полиэтиленовой пленки толщиной 01мм.
Рекомендуемая высота плиты от верхней до нижней кромки:
- толщина нижней обшивки;
- толщина верхней обшивки.
Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль пролета панели так как при этом создается возможность стыковать листы по длине «на ус» и лучше использовать прочность фанеры.
Ширина плиты определяется размерами фанерных листов 1525х1525мм после обрезки кромок листа его размер принят 1500х1500мм.
Длина плиты определяется шагом несущих конструкций в продольном направлении–5 м.
Геометрические размеры плиты назначаем соответственно рисунку 1.
- расстояние от середины верхней обшивки до оси “Н” с=160 см;
- расстояние от середины нижней обшивки до оси “Н” с=03 см;
свх - расстояние от середины верхней обшивки до оси “Х” с=79 см;
- расстояние от середины нижней обшивки до оси “Х” с=78 см;
- расстояние от оси “Х” до оси “Н” с=81 см;
- расстояние между центрами обшивок =157 см;
- высота ребра назначается из условия размещения утеплителя и выбирается
по сортаменту =15см;
- толщина ребра (также выбирается по сортаменту)
n - количество продольных ребер n=4;
n’ - количество поперечных ребер n’=15;
с - расстояние между продольными ребрами не должно превышать
см (из условия жесткости) с =45см;
d - расстояние между поперечными ребрами не должно превышать
0см (из условия жесткости) d=121см.
2.Сбор нагрузок на плиту
Плита покрытия работает на изгиб по схеме однопролетной балки. Фанерные обшивки при изгибе плиты воспринимают нормальные напряжения (рис. 5.1.2а). Ребра с обшивками соединяются на клею жестко и воспринимают касательные напряжения (рис. 5.1.2б).
Рисунок 2 – К расчету плиты
а – фрагмент разреза плиты
б – эпюра нормальных напряжений
в – эпюра касательных напряжений
Сбор нагрузок на плиту приводим в табличной форме (табл. 1).
Таблица 1 - Сбор нагрузок на плиту
Коэффициент надежности по нагрузке
1 Кровля рулонная 3-х слойная рубероидная
4 Продольные ребра каркаса
6 Утеплитель из полистерольного пенопласта
7 Пароизоляция из одного слоя полиэтиленовой пленки
Итого полная с учетом невыгодного сочетания
*Ветровая нагрузка имеет отрицательное значение т.е. направлена от поверхности плиты следовательно разгружает конструкцию. Поэтому в дальнейших расчетах ветровую нагрузку не учитываем.
а) Постоянные нагрузки
) трехслойная рубероидная кровля
При изготовлении панели на верхнюю обшивку наклеивается один слой рубероида образующий кровельное покрытие второй и третий слои рубероида приклеиваются после установки панели на место.
Нагрузка на 1м2 от одного слоя рубероида равна 004 кН.
Фанерные обшивки плит покрытия изготавливаются из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта не ниже BBB толщиной не менее 8мм в сжатой зоне.
где - плотность фанеры 7 кНм3.
Толщина нижней обшивки (ФСФ) в растянутой зоне не менее 6мм.
Нагрузка на 1м2 от продольных ребер равна:
Нагрузка на 1м2 от поперечных ребер равна:
) утеплитель из ПС - Бст
С учетом теплотехнических параметров принимаем высоту утеплителя 120мм.
Нагрузка на 1м2 плиты от утеплителя:
где nячеек – количество ячеек утеплителя.
Применяется пароизоляция из полиэтиленовой пленки .
б) Временные нагрузки
) снеговая нагрузка:
где - расчетное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной
поверхности земли принимаемый в соответствии с п.5.2*. [1]
- для второго района;
- коэффициент зависящий от формы покрытия (коэффициент
снегозадержания) определяется по [1] прил.3 =1;
где - средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца для II ветрового района
- ширина покрытия м.
k - коэффициент зависящий от высоты здания и типа местности определяется по
Так как полная высота здания:
где hбалки – максимальная высота балки ()
то k принимаем 0556.
где 07 – понижающий коэффициент согласно [1].
где - для II района определяется по табл.5 [1];
Cе1 – аэродинамический коэффициент определяется по прил.4 [1]
3 Определение геометрических характеристик сечения плиты
а) предпосылки к расчету
Учет неравномерности распределения напряжений по ширине плиты учитывается уменьшением ее ширины на 10%.
Расчетная ширина плиты равна:
где - номинальная ширина плиты м.
Учет совместной работы двух материалов (дощатых ребер и фанерных обшивок) осуществляется приведением всех геометрических характеристик к одному наиболее напряженному материалу.
б) Геометрические характеристики приведенные к материалу обшивок (для расчета по нормальным напряжениям с учетом рисунков 1 и 2).
- Приведенный момент инерции:
где и - момент инерции относительно собственной оси верхней и нижней
обшивок соответственно ;
Fв и Fн - площади сечения верхней и нижней обшивок ;
Jp и Fр - момент инерции относительно собственной оси и площадь ребра и
- расстояние от центра тяжести соответствующего элемента до
нижней грани нижней обшивки(рис. 5.1);
Ep и Ео - модуль упругости материалов ребер и обшивок для древесины
где и - размеры элемента в горизонтальном и вертикальном направлении
- Приведенный момент сопротивления сечения:
в) Геометрические характеристики приведенные к материалу продольных ребер (для расчета по касательным напряжениям с учетом рис. 1 и 2).
- Приведенный статический момент:
4 Проверка прочности и жесткости плиты и ее элементов
а) Нижняя растянутая обшивка проверяется на действие собственного веса нижней обшивки веса утеплителя и пароизоляции:
где - коэффициент учитывающий концентрацию напряжений в
стыках растянутой обшивки ;
- коэффициент надежности по назначению здания= 095;
- расчетное сопротивление фанеры растяжению по табл.10 [2] =14 МПа.
где - суммарная расчетная нагрузка от собственного веса нижней обшивки веса
утеплителя и пароизоляции см. табл. 5.1.
- пролет плиты равный шагу конструкций за вычетом 2-х сантиметров на стык.
условие выполняется прочность на местный изгиб обеспечена.
б) Верхняя сжатая обшивка проверяется:
) на местный изгиб при действии сосредоточенной монтажной нагрузки (вес человека с инструментом) 1с коэффициентом надежности 12 для кратковременных нагрузок в середине между соседними ребрами (рис. 3).
Рисунок 3 - К расчету верхней обшивки
где - расчетное сопротивление фанеры изгибу по табл.10[2];
- момент сопротивления верхней обшивки относительно
- максимальный момент;
- коэффициент надежности по условиям эксплуатации = 095.
mн - коэффициент учитывающий действие монтажной нагрузки по п.3.2 г [2]
mд - коэффициент учитывающий длительность действия постоянной и
снеговой нагрузок п.3.2 в [2] mд = 08;
где врасч – ширина на которую распределяется сосредоточенная сила 1м.
где - расстояние между осями двух соседних ребер плиты .
) Проверка на устойчивость:
где - коэффициент устойчивости фанеры зависит от отношения (п. 4.26 [2])
- расчетное сопротивление фанеры сжатию по табл.10[2];
- момент от полной нагрузки .
условие выполняется устойчивость обеспечена.
в) Клеевой шов между фанерой и древесиной ребер проверяется на скалывание:
где - расчетное сопротивление фанеры скалыванию;
- суммарная ширина всех ребер каркаса.
прочность клеевого шва на скалывание обеспечена.
г) Проверка деформативности плиты:
проверку прочности панели ведем по второй группе предельных состояний (прогиб).
относительный прогиб по табл.2.2 [6]
методом интерполяции находим
условие выполняется жесткость обеспечена.
Так как все условия выполняются то это говорит о том что подобранные геометрические размеры плиты обеспечивают сохранение несущей способности и предупреждают появление недопустимых деформаций.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЯ
Дощатоклееная армированная балка
Дощато-клееные балки применяют в качестве основных несущих конструкций покрытий и перекрытий общественных промышленных и сельскохозяйственных зданий. Клееные балки применяются также в зданиях с химически агрессивной средой где они более долговечны чем стальные и железобетонные.
Форма дощато-клееных балок по длине может быть прямоугольной односкатной двускатной и ломаной.
Дощатоклееные армированные балки применяют при необходимости сокращения расхода древесины уменьшения высоты сечения снижения деформативности повышения несущей способности а также дают возможность использования древесины более низкого качества. Эффективность армирования повышается при больших пролетах и значительных нагрузках.
Армирование повышает несущую способность клееных балок примерно на 30%.
В данном курсовом проекте для армирования применятся арматура класса А-II. Армирование балки симметричное то есть арматура установлена в сжатой и растянутой зонах (рис. 4).
Рисунок 4 - Симметрично армированная балка
Армирование выполняется по всей длине балки. Рекомендуемый процент армирования стальными стержнями . Армирование выполняется на заводах по выпуску клееных деревянных конструкций. Пазы для арматуры фрезеруются в досках которые потом при сборке укладывают в крайние зоны. Их делают овальными или прямоугольными на 5мм больше диаметра стержня арматуры. В пазы арматуру вклеивают на эпоксидные клеи с наполнителями.
Высота балок назначается в пределах [6]. Для данного курсового проекта при . Примем h=1235 м
При определении нагрузки на балку ввиду малого угла наклона можно считать что вес на 1 горизонтальной проекции покрытия равен весу приходящемуся на 1 поверхности покрытия.
Нагрузки посчитаны ниже и занесены в таблицу 2.
Таблица 2 – Сбор нагрузок
1.Плита покрытия с кровлей (по табл. 1.1)
2.Собственный вес балки
) нагрузка от покрытия (см. табл.1): qн=0349кН м2 q= 0411 кН м2.
) Собственный вес балки определен по формуле :
где qн - постоянная нормативная;
Sн - временная нормативная;
кс.в. - коэффициент собственного веса принимается для различных видов балок по
табл. 1.1 – 1.7 [6] =612;
l - расчетный пролет м.
) Снеговая нагрузка была рассчитана выше при сборе нагрузок на плиту покрытия (см.
) Ветровая нагрузка была рассчитана выше при сборе нагрузок на плиту покрытия (см.
Двускатная клееная дощатая балка с уклоном верхней грани i=0067 изготовлена из сосновых досок 2 сорта размером 175х40 мм. Доска после фрезерования будет иметь размер 150х33 мм.
Высота балки в середине пролета находится в пределах:
Высота балки на опоре:
Высоту балки в середине пролета предварительно назначаем из условия восприятия максимального изгибающего момента по формуле (18):
Требуемый момент сопротивления:
где Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон по табл.3 [2].
Ширина сечения балки b=15 см тогда
hтр=15293 см > h=1235 см
Высота балки на опоре:
принимаем >04h=494см условие (28) выполняется.
Сечение армированной балки подбираем так чтобы момент инерции ее согласовался с моментом инерции неармированной балки.
Задаемся процентом армирования:
находим высоту балки в середине пролета:
где n – отношение модулей упругости арматуры и древесины
b – ширина сечения балки b=15см.
J – момент инерции в середине неармированной балки.
принимаем что удовлетворяет условию (27).
Высота балки на опоре по формуле (31):
принимаем что тоже удовлетворяет условию (28).
Необходимая площадь арматуры:
Принимаем 4 стержня диаметром 28мм А-II .
Определяем фактический вес балки:
где V - объем древесины м3;
- плотность древесины 5кНм3.
Gа - вес арматуры кН.
Нормативная нагрузка на м2 от фактического веса балки:
где Fгруз – грузовая площадь м2.
где В – шаг балок м.
То есть фактическая нормативная нагрузка от веса балки превышает полученную по формуле =0161кНм2 на 24 % что более 5 % поэтому проводим уточняющий сбор нагрузок.
Расчетная нагрузка на м2:
Нагрузки на 1м от фактического веса балки:
сечение балки не меняется.
3 Проверка принятого сечения
Проверяем прочность балки в сечении с максимальными нормальными напряжениями на расстоянии х от опоры:
Изгибающий момент в этом сечении:
Высота балки в сечении х=581м:
Процент армирования в сечении х=581м:
Геометрические характеристики сечения:
где mб – коэффициент условий работы учитывающий влияние размеров поперечного
сечения определяют по пункту 3.2д [2];
mсл – коэффициент учитывающий толщину слоев пункт 3.2е [2];
mа – коэффициент для элементов подвергнутых глубокой пропитке антипиренами
под давлением п.3.2к [2];
mд – коэффициент для конструкций в которых напряжения в элементах
возникающие от постоянных и временных длительнодействующих нагрузок
превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок п.3.2 в [2];
Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон по табл. 3 [2].
- прочность обеспечена.
Проверяем прочность опорного сечения по касательным напряжениям.
Процент армирования в опорном сечении:
Прочность по касательным напряжениям обеспечена.
Проверяем устойчивость плоской формы деформирования:
где - коэффициент изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения
определяют по формуле:
где lр – расстояние между опорными сечениями элемента а при закреплении сжатого пояса
в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба – расстояние между
этими точками (связями являются плиты покрытия шириной
kф – коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lр
определяемый по табл.2 прил.4 [2].
Определяем моменты по формуле:
- в сечении ==581+15=731 м
По табл.2 прил.4 [2] определяем:
Поскольку балка не имеет закреплений из плоскости по растянутой кромке согласно п.4.14 [2] коэффициент следует умножать на дополнительный коэффициент определяемый по табл.2 прил.4 [2]:
Проверяем жесткость балки.
Проверяем жесткость балки по формуле:
где f0 – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига;
k – коэффициент учитывающий влияние переменности высоты сечения
по табл.3 прил.4 [2]:
с – коэффициент учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы по
Приведенный момент инерции в середине длины:
Коэффициент армирования в середине балки:
где Е – модуль упругости древесины Е=10000МПа=1000кНсм2.
Полный прогиб балки:
Предельный прогиб балки по табл.2.2 [6] с учетом интерполяции:
условие выполняется жесткость балки обеспечена.
4 Расчет опорного узла.
Определяем ширину опоры:
где Rсм – расчетное сопротивление смятию поперек волокон в опорных
частях конструкции табл.3 [2] Rсм=03кНсм2.
Принимаем два бруса сечением 125х125 мм один из которых является горизонтальной связью между колоннами а второй – лишь опорной подушкой.
Требуемая площадь анкерных болтов:
где R - расчетное сопротивление стали R=21кН=210МПа.
Принимаем 4 болта диаметром 20 мм с площадью по нарезке 2.182 см2 прил.14 [7].
Конструкция опорного узла представлена на рисунке.
Вывод: так как все проверки выполняются это говорит о том что подобранные геометрические размеры балки соответствуют действующим нагрузкам и условиям метода предельных состояний.
Повышение долговечности материалов запроектированной конструкции
1 Гниение. Способы защиты
Гниение – это разрушение древесины простейшими растительными организмами – древоразрушающими грибами для которых она является питательной средой.
Гниение древесины может происходить лишь при создании определенных условий: температура – от 0 до 50 0С доступ кислорода влажность воздуха: 80 – 100 % влажность самой древесины: не менее 15 – 20 %.
Основным средством в борьбе с гниением древесины является сохранение ее влажности в пределах воздушно-сухого состояния (не выше 18 %) то есть борьба с увлажнением древесины если она сухая и борьба за просушку древесины если она влажная.
В результате гниения физико-механические характеристики древесины заметно меняются. При 15 % - ой влажности плотность гнилой древесины в 2 – 3 раза меньше а ее твердость в 20 –30 раз ниже чем здоровой. От плотности зависит способность деревянных элементов справляться с ролью несущих конструкций. И если на окладных венцах обнаружены очаги загнивания и одновременно с этим наблюдаются перекосы оконных и дверных проемов или подвижки наружных и внутренних стен – значит свои функции эти венцы уже не выполняют.
Для защиты древесины применяют:
способы конструктивной защиты от гниения и увлажнения;
способы химической защиты.
Защита от гниения имеет важнейшее значение для обеспечения долголетней службы деревянных конструкций.
Особого внимания заслуживают конструктивные мероприятия предупреждающие совместное воздействие избыточного увлажнения и промерзания деревянных конструкций резкой смены температур конденсации влаги недостаточной циркуляции воздуха.
Защиту древесины от атмосферной влаги обеспечивают водонепроницаемая кровля и окраска водостойкими лакокрасочными материалами капиллярной влаги – соответствующая гидроизоляция. Избежать конденсационного увлажнения можно правильно разместив тепло- и пароизолирующие слои (первый – ближе к наружной т.е. холодной поверхности второй – напротив ближе к внутренней т.е. теплой). Повышению биостойкости способствует хорошее проветривание в процессе эксплуатации. Весомый вклад в предупреждение гнилостных поражений деревянных стен может внести обшивка их досками. Особенно с торцов поскольку торцевой срез является наиболее «слабым местом» и проникание влаги происходит здесь гораздо быстрее и глубже.
Для предупреждения разрушения древесины принимают ряд конструктивных мер: изолируют ее от грунта камня и бетона устраивают специальные каналы для проветривания защищают деревянные конструкции от атмосферных осадков и т.п.
Однако только мерами конструктивного характера нельзя полностью предохранить древесину от увлажнения и загнивания.
Древесину защищают от гниения предварительно обрабатывая ее различными химическими веществами - антисептиками.
Для предотвращения загнивания применяют химические способы защиты (антисептирование):
)пропитка под давлением применяется для крупных элементов подвергающихся постоянному вымывающему действию воды или находящихся в сыром грунте. Пропитка производится в автоклавах маслянистыми или водорастворимыми антисептиками.
)Пропитка в горяче-холодных ваннах производятся как маслянистыми так и водорастворимыми антисептиками. Пропитке подвергаются деревянные элементы находящиеся в условиях неизбежного периодического увлажнения или увлажнения грунтовой водой.
)Высокотемпературные горяче-холодные ванны (по способу А. И. Фоломина) применяются при одновременной сушке и пропитке деревянных элементов допускающих защитную обработку маслянистыми антисептиками. При этом сырая древесина высушивается в ванне с петролатумом. Последний представляет собой смесь твердых углеводородов с высоковязким очищенным маслом и получается как отход при изготовлении авиационных масел плавящийся при температуре 55 – 60о. Сушка стерилизует древесину от грибов и насекомых. Поверхностная пленка петролатума придает древесине свойство водонепроницаемости которое повышает ее стойкость против загнивания.
)Антисептирование пластами (суперобмазками) применяется для элементов работающих в условиях повышенной влажности. Пасты являются антисептиками последующего действия основанными на диффузном проникании антисептика в толщу влажной древесины. По составу вяжущей основы пасты разделяются на битумные экстрактовые глиняные и силикатные. Открытые и соприкасающиеся с землей элементы антисептированные пастами должны защищаться от вымывающего действия воды гидроизоляцией.
)Сухое антисептирование как и антисептирование пастами относится к диффузионным способом антисептирования. Сухой антисептик растворяясь постепенно проникает в толщу сырой древесины; то же происходит при последующем увлажнении сухой древесины. Сухое антисептирование применяется для нанесения на горизонтальные плоскости а также для антисептирования засыпных материалов прилегающих к древесине. Антисептиком служит обычно порошкообразный фтористый натрий или его смесь с кремнефтористым натрием в пропорции 3:1.
)Поверхностное (влажное) антисептирование применяется для обеззараживания удаляемой из конструкции пилой древесины и поверхностной обработки здоровой древесины и деревянных элементов. Антисептиками служат 3 %-ные растворы фтористого натрия или смеси кремнефтористого натрия с кальцинированной содой. Для антисептирования здоровой древесины часто променяют 5 %-ый раствор бихромата калия в 5 %-ой серной кислоте. Эффективным средством для пропитки балок и нижних венцов является водный раствор бихромата калия. Образующаяся окись хрома надежно защищает древесину не только от гниения но и от поражения личинками насекомых.
При выборе вида антисептика необходимо принимать во внимание следующие требования:
- антисептики должны обладать высокой токсичностью по отношению к грибам
- должны хорошо проникать в древесину
- не иметь неприятного запаха
- быть безвредными для человека и домашних животных
- не ухудшать физико-механические свойства древесины
- не вызывать коррозии металлических соединений и креплений деревянных элементов.
2 Горючесть. Способы защиты
Горение древесины происходит в результате ее нагрева до температуры при которой начинается ее термическое разложение с образованием горячих газов содержащих углерод. Древесина как органический материал сгораема.
Борьба с пожарной безопасностью ведется конструктивными мерами а в тех случаях когда этого недостаточно применяются химические меры защиты.
2.1 Возгорание огнестойкость предел огнестойкости
Возгорание древесины при наличии открытого пламени происходит при t= 250 – 300о самовозгорание древесины при t = 350 – 400о. Однако температура самовоспламенения снижается до t = 150 – 160о если нагрев древесины производится длительно (например возле постоянно действующих печей дымоходов и др.).
Огнестойкость конструкций характеризуется продолжительностью времени в течение которого в условиях пожара они сохраняют свою несущую способность и устойчивость. Огнестойкость деревянных конструкций (05..075 ч) относительно высокая по сравнению с металлическими конструкциями но меньше чем у железобетонных конструкций.
Целью защиты от возгорания является повышение предела огнестойкости с тем чтобы они дольше сопротивлялись возгоранию и в процессе горения не создавали и не распространяли открытого пламени.
2.2 Способы защиты от возгорания
Защита от возгорания достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты.
Конструктивная защита древесины от возгорания заключается в ликвидации условий благоприятных для возникновения и расширения пожара. В конструкциях производственных зданий с горячими процессами применение древесины не допустимо.
К применению рекомендуется беспустотные сплошные конструкции. Пустоты в конструкциях в особенности – воздушные прослойки вызывают тягу и взаимный разогрев приводящие к катастрофическому развитию пожара. В этом состоит кажущееся противоречие с требованиями противогнилостной профилактики согласно которой полости следует вентилировать потоком воздуха.
Распространение пожара ограничивают следующими мерами: соблюдением противопожарных разрывов в соответствии с нормами строительного проектирования разбивкой зданий большой протяженности огнестойкими брандмауэрами или огнезащитными зонами устройством огнестойких дверных и оконных проемов карнизов устройством огнестойких кровель из волнистой асбофанеры черепицы этернита и др.
Огнезащитная обработка деревянных конструкций производится путем нанесения слоя штукатурки облицовкой гипсовыми или асбестоцементными листами пропиткой огнезащитными составами (под давлением или в ваннах) поверхностным опрыскиванием или нанесением составов кистью а также окраской или обмазкой деревянных элементов огнезащитными покрытиями.
Огнезащитные пропиточные составы следует применять для элементов защищенных от непосредственного действия воды. Пропитанные открытые части инженерных сооружений должны защищаться гидроизоляцией или специальными водостойкими красками препятствующими вымыванию огнезащитных солей.
Выбор способа огнезащитной обработки древесины производится в зависимости от степени пожароопасности зданий и сооружений с учетом необходимости введения определенного количества огнезащитных солей в древесину а именно (по СНиП): при степени пропитки А обеспечивающей невозгораемость древесины содержание солей должно быть не менее 80 кгм3; при степени Б обеспечивающей замедленное горение древесины - не менее 48 кгм3 и при степени В замедляющей возгорание древесины от открытого огня - не менее 20кгм3 .
Перечисленные выше способы огнезащитной обработки по степени убывающей эффективности могут быть расположены так:
-нанесение штукатурки слоем 20 мм или равноценной облицовки гипсовым или асбестоцементными листами;
-глубокая пропитка огнезащитными составами;
- поверхностная пропитка огнезащитными составами;
-защита сухой гипсовой штукатуркой толщиной 8 – 10 мм или равноценными ей материалами;
-окраска или обмазка огнезащитными покрытиями.
- Для комбинированной защиты древесины от возгорания и гниения в огнезащитные составы следует добавлять антисептики не снижающие огнезащитные свойства составов (фтористый натрий и др.)
Основными огнезащитными химикалиями (антипиренами) являются аммонийные соли. Действие их основано на выделении из них при нагреве сильных кислот которые обезвоживают (дегидратируют) древесину оставляя малоактивный углерод не принимающий участие в пламенной фазе горения. При этом древесина теряет способность активно участвовать в развитии пожара.
При глубокой пропитке прочность древесины несколько снижается и повышается ее гигроскопичность. Учитывая это не следует подвергать глубокой пропитке напряженные элементы несущих конструкций. Пропитывать нужно основную массу мелкого пиломатериала из которого состоят ограждающие части зданий и детали архитектурной обработки.
Действие обычных штукатурок и облицовок листами сухой штукатурки основано на их термоизоляционных свойствах. Эти свойства сохраняются до окончания их обжига при пожаре. Для обыкновенной штукатурки время обжига составляет примерно полчаса. Штукатурку рекомендуется делать на магнезите или на доломите которые поглощают теплоту при разложении.
Огнезащитные краски по характеру связующих разделяются на масляные и антипирированные хлорвиниловые силикатные и казеиновые. Масляные и хлорвиниловые краски водостойки и служат для защиты открытых конструкций. Силикатные и казеиновые не водостойки и применяются для защиты элементов не подвергающихся непосредственному действию воды.
Антипирены - специальные вещества которые используют для повышения огнестойкости материалов. Антипирены – наносимые на деревянную конструкцию огнезащитные красочные составы или огнезащитные пропитывающие вещества. Защитное действие антипиренов основано на том что некоторые из них при пожаре плавятся и древесина покрывается пленкой затрудняющей доступ кислорода.
Требования предъявляемые к антипиренам:
Антипирены должны препятствовать горению и тлению защищаемого материала.
Антипирены не должны вызывать коррозии металлических частей.
Долговременность действия.
Антипирены должны не повышать гигроскопичных свойств древесины.
Антипирены должны быть безопасными для людей и животных.
Антипирены не должны влиять на лакокрасочные покрытия нанесённые на
древесину подвергающуюся обработке.
Антипирены должны обеспечивать (самостоятельно или совместно с вводимыми в одном растворе антисептиками) биостойкость пропитываемого материала.
Антипирены не должны создавать затруднений при механической обработке материала.
Антипирены не должны влиять на свойства пропитываемого материала.
Современные антипирены - пластификаторы - не содержат галогенов обладают пониженной токсичностью и дымообразующей способностью действуют эффективно и доступны по цене. Применение антипиренов базируется на плавлении при действии огня на материал легкоплавких веществ вводимых в состав материала (например солей борной кислоты солей фосфорной и кремниевой кислот: диаммоний фосфат аммофос сернокислый аммоний) или на разложении при нагревании веществ выделяющих газы не поддерживающие горение (например аммиак сернистый газ). В первом случае часть тепла расходуется на плавление антипиренов что повышает температуру воспламенения во втором - негорючие газы выделяющиеся при разложении солей препятствуют распространению пламени.
Антипирены вводятся в древесину пропиткой в автоклавах или в горячехолодных ваннах а также при поверхностной обработке путем нанесения кистью или краскопультом.
3 Рекомендации по повышению долговечности конструкций разработанных в курсовой работе
Для защиты конструкции от вредных воздействий конструкция будет прокрашена краской ПФ-115 которая создаст на поверхности конструкции влагонепроницаемый слой защищающий конструкцию.
Для защиты разработанных конструкций от возгорания и гниения произведена комплексная обработка всех деревянных элементов препаратом Сенеж Огнебио который является биопиреном и обеспечивает защиту и от биоповреждений и от возгорания.
Древесину защитит от капиллярной влаги гидроизоляция избежать конденсационного увлажнения позволит правильное размещение тепло – и пароизолирующих слоев (первый – ближе к наружной т.е. холодной поверхности второй – напротив ближе к внутренней т.е. теплой); конструкции размещены с соблюдением противопожарных разрывов в соответствии с нормами строительного проектирования.
Технико-экономические показатели
1 ТЭП дощатоклееной армированной балки
Для определения себестоимости изготовления конструкций необходимо вычислить расход основных материалов и их стоимость.
Расход пиломатериалов м3 можно определить по формуле:
где k1 - коэффициент учитывающий отходы пиломатериалов при раскрое на черновые
k2 - коэффициент учитывающий отходы материалов при сращивании по длине
k3 - коэффициент учитывающий отходы пиломатериалов при строжке пластей
k4 - коэффициент учитывающий отходы пиломатериалов при склеивании по ширине
определяемый по формуле (64);
k5 - коэффициент учитывающий отходы пиломатериалов при строжке боковых
поверхностей заготовочных блоков определяемый по формуле (65);
k6 - коэффициент учитывающий отходы пиломатериалов при торцовке и опиловке по
шаблону заготовочных блоков согласно [3] k6 для двускатных балок равен 115;
Vд - объем древесины м3.
где - доля заготовок склеенных по ширине в объеме готовой конструкции
где b0 – ширина досок до острожки по боковой поверхности см;
b – ширина конструкции по проекту см.
Объем пиломатериалов:
Расход клея ФР – 12:
где kп – коэффициент учитывающий потери клея в производстве kп = 105;
q1 – суммарный удельный расход клея при нанесении его на пласти заготовок
q2 – расход клея на зубчатые шипы при сращивании заготовок по длине q2 =12кгм3;
Sш – общая площадь клеевого шва м2.
Расход клея ЭПЦ – 1:
где - площадь клеевого шва для вклеивания арматуры диаметром 36мм.
где l - суммарная длина арматуры м.
где qэ – суммарный удельный расход эмали при окраске за два раза qэ=035кгм2;
F – площадь окрашиваемой поверхности м2.
Расход стали класса А-II определяется с учетом отходов в размере 5% [9]:
где Рс.к. – масса стали в готовой конструкции кг.
м арматуры диаметром 28мм равна 4.831кг.
Стоимость основных материалов:
где Цп Цк1 Цк2 Цэ Цс – цены на материалы в рублях за 2009 год (возможно
использование рыночных цен).
Определяем трудоемкость изготовления армированной дощатоклееной балки.
где tи – удельная трудоемкость изготовления (обработки и сборки) конструкции в расчете
на 1м длины детали принимают по ЕНиР или укрупненным данным для балок из
досок tи = 001 челм;
L – суммарная длина элементов готовой конструкции м;
Тс – трудоемкость сушки элементов конструкции чел.-ч.;
ТТ – трудоемкость транспортных операций при изготовлении конструкции чел.-ч.;
Та – трудоемкость антисептирования чел.-ч.;
Ттор Тст Тскл – трудоемкость торцовки стыкования склеивания чел.-ч.;
tск – удельная трудоемкость изготовления 1 тонны стальных элементов конструкции
Рск – масса стальных элементов конструкций по проекту т;
kТ – коэффициент учитывающий трудоемкость вспомогательных операций kТ =11.
где tс – удельная трудоемкость сушки 1 м3 пиломатериалов tс = 35 чел.-ч.м3.
где - затраты на транспортировку соответственно пиломатериала до цеха и в его
пределах и конструкций на склад готовой конструкции .
где tа – удельная трудоемкость антисептирования 1м3 древесины tа = 2 чел.-чм3.
где tтор – удельные затраты труда на торцовку элементов деревянных конструкций
принимают по ЕНиР или по укрупненным данным tтор = 85 чел.-чм3.
где tст – удельные затраты труда на стыковку элементов деревянных конструкций
принимают по ЕНиР или по укрупненным данным tст = 65 чел.-чм3.
где tскл – удельные затраты труда на склеивание элементов деревянных конструкций
принимают по ЕНиР или по укрупненным данным tскл = 9 чел.-чм3.
Определив трудоемкость изготовления конструкции вычисляем затраты на заработную плату основных производственных рабочих.
где ат – средняя тарифная вставка основных производственных рабочих
kпр – коэффициент учитывающий премиальные доплаты kпр = 14;
kр – районный коэффициент и северная надбавка kр =19.
Затраты на социальное страхование вычисляют в процентах от основной заработной платы (39%):(80)
Прочие расходы составляют 16 – 20% от основной заработной платы:
Себестоимость изготовления деревянных конструкций находим по формуле:
где kвн – коэффициент учитывающий внепроизводственные расходы kвн = 102.
Затраты на транспортировку балки до строительной площадки:
где Сп.р. – затраты на погрузочно-разгрузочные работы и реквизит рубт;
аi – тариф на перевозку грузов в зависимости от расстояния транспортировки и
района строительства рубт;
kг – коэффициент учитывающий надбавку за перевозку крупногабаритных
строительных конструкций;
g – вес конструкции т.
Стоимость погрузочно-разгрузочных работ:
где - плотность древесины ;
Трудоемкость монтажа:
Стоимость монтажа в ценах 2009 года:
Себестоимость балки «в деле»:
где kз.с. – коэффициент учитывающий заготовительно-складские расходы kз.с=102;
kз.у. – коэффициент учитывающий удорожание работ в зимнее время для деревянных
конструкций kз.у=103.
Сметно-расчетная стоимость:(86)
2 ТЭП плиты покрытия
Клеефанерные панели покрытия состоят из деревянного несущего каркаса и фанерных обшивок. Ребра каркаса выполнены из древесины 3–го сорта (продольные ребра из досок 40х150 мм поперечные – 32х150мм)
Объем древесины третьего сорта:
где Vп. – объем поперечных ребер м3;
Vпр. – объем древесины продольных ребер м3.
Объем пароизоляции из полиэтиленовой пленки толщиной 01мм:
Объем березовой фанеры марки ФСФ:
Определяем расход основных материалов с учетом отходов.
Объем пиломатериалов третьего сорта:
определяемый по формуле (89);
поверхностей заготовочных блоков определяемый по формуле (90);
шаблону заготовочных блоков согласно [3] k6 для прямолинейных элементов
постоянного сечения равен 11;
VдI - объем древесины м3.
Расход фанеры ( 4 листа размером 1525х1525х8мм 4 листа 1525х1525х6):
Определяем расход клея ФР-12. Площадь клеевого шва:
- для склеивания ребер с обшивками
- для стыковки фанерных листов «на ус»
Общая площадь клеевого шва:(91)
Суммарный расход клея:(92)
Расход эмали ПФ-115:(93)
где F – площадь окрашиваемой поверхности м2.
где ЦпI ЦпII ЦпIII Цф Цк Цэ – цены на материалы в рублях 2009 года (возможно
Определяем трудоемкость изготовления клеефанерной балки.
Суммарная длина элементов:
Для определения трудоемкости сушки транспортировки и т.п. определим общий расход древесины и фанеры:
- транспортных операций
Трудоемкость изготовления клеефанерной плиты покрытия:
на 1м длины детали принимают по ЕНиР или укрупненным данным для
деревянных балок tи = 001 челм2;
kТ – коэффициент учитывающий трудоемкость вспомогательных операций kТ =105.
Затраты на социальное страхование вычисляют в процентах от основной заработной платы (39%):(105)
Затраты на транспортировку плиты до строительной площадки:
g – вес конструкциисм.табл.1 g=01672 т.
Себестоимость клеефанерной балки «в деле»:
Сметно-расчетная стоимость:
В данной курсовой работе разработаны два типа конструкций: плита покрытия ребристая с обшивками из плоских листов фанеры и ребрами из досок а также двускатная клеедощатая армированная балка. Для этих конструкций были подобраны сечения произведен проверочный расчет по первой и второй группам предельных состояний а также рассчитаны технико-экономические показатели. Для разработанных конструкций предложены меры для защиты против гниения и возгорания (конструктивные и химические).
В расчетно-пояснительной записке отражены все этапы проектирования и расчета ограждающих и несущих конструкций в соответствии с действующими нормами и правилами проиллюстрированные необходимыми схемами и эскизами.
На чертежах в соответствии с ЕСКД изображаются разные конструкции и их основные элементы приводятся также спецификации особо важные примечания и требования а также технико-экономические показатели конструкций.
Таким образом в ходе работы были закреплены теоретические знания полученные в процессе изучения курса получены навыки в расчете и проектировании конструкций из дерева и пластмасс.
Список использованных источников
Гура 3. И. Проектирование деревянных балок: Учебное пособие. 2-е изд.
перераб. и доп.- Братск: БрГТУ 2002.-109 с.
Иванов В.А. Клименко В.3. Конструкции из дерева и пластмасс. – Киев: Высшая школа 2006. -279с
СНиП -4-82. Приложение. Сборник сметных цен на перевозки грузов для строительства. Ч. 1. Железнодорожные и автомобильные перевозкиГосстрой СССР. - М.: Стройиздат 1982. - 144 с.
СНиП П-25-80. Деревянные конструкцииГ. СССР. - М.: Стройиздат 1982.-66 с.
Электронная программа «Эксперт 1.0»