Расчетно-графическая работа - КДиП Проектирование балки покрытия однопролётного здания

КДиП Цыбуля.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Расчетно-графическая работа
Проектирование балки покрытия однопролетного здания
Пояснительная записка
РГР-2069829-08.03.01-00-21
студент гр. ПГСзус-15 Е.Ф. Цыбуля
Данные для проектирования
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ . .
1 Плита покрытия ..
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЯ .
2 Конструкция балки ..
3 Проверка принятого сечения ..
4 Расчет опорного узла ..
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ..
1 Гниение древесины .. ..
2 Горение древесины .
3 Коррозия древесины ..
4Рекомендации по защите обработки конструкций разработанных в курсовом проекте ..
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ФГБОУ ВО «Братский государственный университет»
Кафедра строительных конструкций и технологии строительства
Задание на расчетно - графическую работу
«Проектирование балки покрытия однопролетного здания»
по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
Студенту группы ПГСзус-15 Невская Е.Ф.
Данные для проектирования
Геометрические размеры (м): L=12 H=5 B=46
L - пролет; (f или H) - высота; B - шаг конструкций в продольном направлении
1. Карнизный свес а=05 м
Основные несущие конструкции.
1. Покрытия: балка дощатоклееная армированная двускатная.
Ограждающие конструкции: плита покрытия ребристая клеефанерная с ребрами из фанерных швеллеров.
Характеристики внутреннего теплового режима - здание отапливается.
Снеговой район - III Ветровой район -II
доцент кафедры СКиТСЗ.И. Гура
Что делает дерево особенно привлекательным для архитектуры так это его неограниченные возможности по применению. От несущих конструкций до обшивки зданий от внутренней отделки до мебели - все можно изготовить из дерева. Кроме этого дерево имеется в наличие в любых формах: балки доски и рейки для многочисленных прямоугольных изделий плиты всех форм для плоских деталей и элементов жесткости.
Значительным преимуществом древесины является легкость ее обработки что открывает простор для собственного творчества владельца дома при отделке стен пола потолка.
Высокая прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий имеющих пролеты до 100 метров и более.
Целью работы является разработка основных несущих и ограждающих конструкций.
В соответствии с теорией расчета строительных конструкций расчёт деревянных и пластмассовых конструкций производится по двум группам предельных состояний: на прочность с проверкой устойчивости сжатых и сжато-изгибаемых элементов на действие расчетных нагрузок: по жёсткости с проверкой допустимых деформаций и перемещений от действия нормативных нагрузок.
Цель производимого расчёта конструкций – не допустить наступление ни одного из возможных предельных состояний при эксплуатации транспортировки монтаже конструкций и возведения зданий.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
В данном разделе производится проектирование ограждающих конструкций: плит покрытия и стеновых панелей которое включает в себя подбор по сортаменту составных элементов конструкции сбор нагрузок на неё расчёт геометрических характеристик конструкции расчёт по предельным группам состояний в соответствии с [1].
Ограждающие конструкции – это плиты покрытия и стеновые панели. Плиты покрытия бывают двух видов: ребристые и сплошные.
1.1 Краткое описание и ее эскиз
Согласно заданию проектируется ребристая плита покрытия клеефанерная с ребрами из фанерных швеллеров.
Рисунок 1.1 – Эскиз плиты покрытия
Краткое описание составных элементов плиты покрытия:
– верхняя обшивка имеет толщину 8мм;
– нижняя обшивка имеет толщину 6мм;
– продольные и поперечные ребра;
– пенополистирольный утеплитель имеет плотность 25 кНм3;
– полиэтиленовая плёнка имеет толщину 001мм.
Плита покрытия работает на изгиб. Сбор нагрузок на плиту приводим в табличной форме (табл. 1.1).
Таблица 1.1- Сбор нагрузок
Коэффициент надежности по нагрузке
5 Пароизоляция из одного слоя полиэтиленовой пленки =01мм
6 Утеплитель из полистирольного пенопласта
7 Заделка стыков 10%
8 Кровля рулонная 3-х слойная рубероидная
Итого с учетом невыгодного сочетания
Определяем нормативную нагрузку на 1м2 верхней обшивки:
где - толщина верхней обшивки =0008м;
- плотность фанеры =65кНм3.
Определяем нормативную нагрузку на 1м2 нижней обшивки:
где - толщина нижней обшивки =0006м;
- плотность фанеры =65 кНм3.
Определяем нагрузку на 1м2 продольного ребра:
где n– количество продольных ребер;
Для швеллера из фанеры
Определяем нагрузку на 1м2 поперечного ребра:
где m – количество поперечных ребер;
Применяется пароизоляция из полиэтиленовой пленки =0001м.
где S - расчетное значение веса снегового покрова на 1м2горизонтальной
поверхности земли принимаемый в соответствии с п.5.2*. [1]
- для третьего района;
– коэффициентнадежности по снеговой нагрузки определяется по [1] п.5.7 =14;
- коэффициент зависящий от формы покрытия (коэффициент снегозадержания) определяется по [1] прил.3 =1;
- понижающий коэффициент учитывает снос снега ветром принимается 085.
где W0 – интенсивность ветрового потока;
- для II района определяется по табл.11.1 [1];
– Коэффициент учитывающий высоту на которой определяется ветровая нагрузка (по табл. 11.2 [1]) для местности В с учетом высоты здания равным: 5+0858+0204=6062 м.
С = 04 — аэродинамический коэффициент (приложение В) при определении компонентов ветровой нагрузки С следует использовать знак «плюс» соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление) знак «минус» — от поверхности (отсос). Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.
C(el)=11269 — коэффициент пульсации давления ветра принимаемый по таблице 11.4 для эквивалентной высоты равной 6062 м.
V=07216— коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра (по табл.11.6) с учетом основная системы координат при определении коэффициента корреляции для а=12 м и h=6062 м.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИПОКРЫТИЯ
В данном курсовом проекте в соответствии с технологическим заданием необходимо рассчитать двускатную армированную дощатоклееную балку.
Дощатоклееные балки применяют при необходимости сокращения расхода древесины уменьшения высоты сечения снижения деформативности повышения несущей способности использования древесины более низкого качества.
Рисунок 2.1 - Эскиз балки
При определении нагрузки на балку ввиду малого угла наклона можно считать что вес на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия равен весу приходящемуся на 1 м2 поверхности покрытия.
Таблица 2.1- Сбор нагрузок
1 От покрытия (по табл. 1.1)
2 От собственного веса балки
Всего с учетом невыгодного сочетания
) нагрузка от покрытия (см. табл.1.1): qн=0332 кН м2 q= 0393 кН м2.
) Снеговая нагрузка была рассчитана выше при сборе нагрузок на плиту покрытия (см. табл.1.1)
) Ветровая нагрузка была рассчитана выше при сборе нагрузок на плиту покрытия (см. табл.1.1)
Собственный вес балки определен по формуле
где м – расчетный пролет;
kсв=667 – коэффициент учитывающий собственный вес балки по табл. 1.1 [2].
2 Конструктивный расчет балки
Двускатная клееная дощатая балка с уклоном верхней грани i=005 изготовлена из сосновых досок 2 сорта размером 150х40 мм. Доска после фрезерования будет иметь размер 140х33 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
Требуемый момент сопротивления:
где Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон по табл.3 [2].
Ширина сечения балки b=14 см тогда
Высота балки на опоре:
принимаем >04h=25см условие (2.3) 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.
J – момент инерции в середине неармированной балки.
принимаем что удовлетворяет условие.
Высота балки на опоре по формуле (2.6):
принимаем что тоже удовлетворяет условию (2.3).
Необходимая площадь арматуры:
Принимаем 4 стержня диаметром 20мм А400 .
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=38м:
Процент армирования в сечении х=59м:
Геометрические характеристики сечения:
где mб – коэффициент условий работы учитывающий влияние размеров поперечногосечения определяют по пункту 3.2д [2];
mсл– коэффициент учитывающий толщину слоев пункт 3.2е [2];
mа – коэффициент для элементов подвергнутых глубокой пропитке антиперенамипод 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
kф – коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участкеlр определяемый по табл.2 прил.4 [2].
Определяем моменты по формуле
- в сечении ==38+15=53м.
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 потабл.3 прил.4 [2].
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 100х100 мм один из которых является горизонтальной связью между колоннами а второй – лишь опорной душкой.
Требуемая площадь анкерных болтов:
где R - расчетное сопротивление стали R=21кН=210МПа.
Принимаем 4 болта диаметром 12мм с площадью по нарезке 113 см2 прил.14 [7].
F = 4113 =452 см2 >Fтр
Вывод: так как все проверки выполняются это говорит о том что подобранные геометрические размеры балки соответствуют действующим нагрузкам и условиям метода предельных состояний.
Обеспечение долговечности материалов строительных конструкций
Конструкции покрытия состоят из таких материалов как древесина фанера металлические детали крепежа. Наряду с положительными свойствами этих материалов есть и отрицательные. Например древесина подвержена гниению и возгоранию.
В этом разделе описаны способы защиты материалов от вредного воздействия агрессивных сред.
Гниение – это разрушение древесины простейшими растительными организмами – древоразрушающими грибами. Гниение как результат жизнедеятельности растительных организмов невозможно без определенных благоприятных условий:
температура должна быть не выше 500С
свободный доступ воздуха
Защита от гниения имеет важнейшее значение для обеспечения долголетней службы деревянных конструкций. Существует 3 вида защиты от гниения:
Стерилизация древесины
Конструктивная защита
Стерилизация древесины происходит естественно в процессе искусственной особенно высокотемпературной сушки. Прогрев древесины при температуре выше 800С приводит к гибели всех присутствующих в ней спор домовых грибов. Такая древесина гораздо дольше сопротивляется загниванию и должна в первую очередь применяться в конструкциях.
Конструктивная защита обеспечивает такой режим эксплуатации конструкций при котором ее влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. Защита древесины закрытых помещений от увлажнения атмосферными осадками достигается полной водонепроницаемостью кровли выполненной из высококачественных материалов. Защита древесины от увлажнения капиллярной влагой осуществляется отделением ее от бетонных и каменных конструкций слоями битумной гидроизоляции.
2 Горючесть древесины
Горение древесины происходит в результате ее нагрева до температуры при которой начинается ее термическое разложение с образованием горючих газов содержащих углерод.
Возгорание древесины и распространение невозможно без определенных благоприятных условий. Длительное нагревание при температуре 1500С или быстрое при более высокой температуре может привести к воспламенению древесины.
Целью защиты от возгорания является повышение предела огнестойкости деревянных конструкций с тем чтобы они дольше сопротивлялись возгоранию и в процессе горения не создавали и не распространяли открытого пламени. Это достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты.
Конструктивная защита заключается в ликвидации условий благоприятных для возникновения и расширения пожара. Для предотвращения распространения огня деревянные конструкции должны быть разделены на части противопожарными преградами из огнестойких конструкций. Обыкновенная штукатурка значительно повышает сопротивление деревянных стен и потолков возгоранию.
Химическая защита заключается в противопожарных пропитках и окраске. Для огнезащитной пропитки используют вещества называемые антипиренами. Эти вещества введенные в древесину при опасном нагреве плавятся или разлагаются покрывая ее огнезащитными пленками или газовыми оболочками. Пропитка древесины антипиренами производится под давлением в автоклавах обычно с одновременной пропиткой антисептиками.
Защитные краски на основе жидкого стекла суперфосфата и т.д. наносятся на поверхности древесины.
3 Коррозия древесины
Коррозия древесины заключается в ее разрушении при воздействии химически агрессивных веществ – кислот щелочей солей.
Защита древесины от коррозии заключается в устранении разрушающего влияния этого процесса путем конструктивных и защитных мероприятий.
Конструктивная защита: деревянные конструкции должны изготовляться из древесины хвойных пород лучше сопротивляющейся проникновению агрессивных веществ; они должны иметь минимальное количество узловых соединений и металлических креплений.
Защитные покрытия используют в дополнение к указанным конструктивным мероприятиям. Древесину защищают лакокрасочными покрытиями изолирующими древесину от окружающей среды.
В данном случае следует применить покрытие поверхностей стойкой к агрессивным средам эмалью ПФ-115 на 2 слоя.В этом разделе были подробно описаны способы защиты древесины от вредных воздействий а также конкретные защитные мероприятия для проектируемого здания.
4Рекомендации по защите обработки конструкций разработанных в курсовом проекте
Для проектируемого зданияследует применить следующие способы защиты конструкций:
- подвергнуть древесину качественной сушке;
- обработать поверхности маслянистыми антисептиками что защитит древесину и от грибов и от личинок жуков-точильщиков;
- в местах примыкания деревянных конструкций к бетону (например колонны к фундаменту) проложить 2 слоя битумной гидроизоляции (рубероида)
- предварительно пропитать деревянные конструкции антипиренами под давлением;
- покрыть поверхность стен и потолка штукатуркой;
- другие поверхности покрыть защитной краской на основе жидкого стекла на 2 слоя.
В данной расчетно-графической работе разработаны два типа конструкций: плита покрытия ребристая клеефанерная с ребрами из фанерных швеллеров а также армированная дощатоклееная балка. Для этих конструкций были подобраны сечения произведен проверочный расчет по первой и второй группам предельных состояний. 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.
Работа выполнена в виде пояснительной записки на листах формата А4 и графической части представленной на одном листе формата А1.
Список использованных источников
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция. – Взамен главы СНиП 2. 01.07-85*; введ. 1987-01-01. – М.: ЦИТП Госстроя СССР 2004. – 36 с.: ил – (Строительные нормы и правила).СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействияГосстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР.-1987.-36с;
Гура З.И. Балки из древесины и водостойкой фанеры. Проектирование: Учебное пособие. 2-е изд. перераб. и доп. - Братск: БрГТУ 2015. – 120 с.
СП 64.13330.2017. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. – Введен 2011-05-20. – ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. – М.: Стройиздат 2011. – 154 с;
Информационно-тестовая программа (Expertv1.0). Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005612297 З.И.Гура Е.В. Каташникова О.В. Бутина. –М.:Роспатент.-06.09.2005г.

двускат 12м цбуля.dwg

Защемление колонны в фундаменте с применением
железобетонной приставки из бетона класса В25
Арматура периодического профиля из стали класса А300
сорта с влажностью не более
Для склеивания блоков применять клей ФР
состоит из деревянных и бетонных частей
соединенных на вклеенных стержнях на клее ЭПЦ
Защитную обработку древесины производить комплексным
препаратом Сенеж Огнебио
в заводских условиях
Поверх покрытия нанесено
слоя пентафталеновой эмали
Металлические элементы конструкции выполнены из стали
Соединение металлических
элементов конструкции выполнено ручной электродуговой
сваркой с применением электродов марки Э
Все металлические элементы окрашиваются масляной краской
СПЕЦИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ БДА-1
ограждающих конструкций покрытия
Конструкции из дерева и пластмасс
Проектирование несущих и
План покрытия и связей
РГР-2069829-08.03.01-00-21
Обвязочный брус 100 х 100
Спецификация элементов БДА-1
Эпоксидный клей К-153
Материал балки сосна II сорта с влажностью не бо- лее 12%.
Клей для склеивания деревянных элементов балки ФР-12 по ТУ 6-05-1748-75.
Для вклеивания арматуры использовать эпоксидный клей К-153
Защитную обратотку производить препаратом ББК-2 по ГОСТ 237876-79 в заводских условиях