Деревянный каркас одноэтажного производственного здания

ДК_Графическая часть.dwg

Одноэтажное производственное здание
Деревянный каркас одноэтажного производственного здания
АлтГТУ СТФ гр. 9ПГС-92
Схема расположения элементов. Разрезы 1-1
Отправочная марка ПР-1. Узел А
Клеефанерная плита П-1. Узел Е
Д. Спецификация отправочных марок и элементов на здание
Схема расположения элементов
Примечание: 1. Для изготовления конструкций использовать сосну 2-го сорта влажностью 8-12% по ГОСТ 8486-86*. 2. Для изготовления обшивок плит покрытия применять клееную березовую фанеру марки ФСФ сорта ВВВ по ГОСТ 39161-96*. 3. Для изготовления конструкций применять резорциновый клей ФР-12
ТУ 6-05-1748-75. Механическую обработку подлежащих склеиванию поверхностей производить непосредственной перед склеиванием. После склеивания боковые поверхности конструкций строгать до указанных на чертежах размеров. 4. Склеивание по длине заготовок из досок выполнять зубчатыми клеевыми соединителями II-20 по ГОСТ 19414-79*. 5. Поверхностную обработку клееных конструкций производить составом Пирилакс-3000 ТУ 2499-027-24505934-05. 6. Пропитку деревянных ребер каркаса и фанерных обшивок плит покрытия производить по ГОСТ 20022.9-76* путем нанесения на поверхность кистью. 7. Стальные элементы изготавливать из стали С235. 8. Все болты
кроме оговоренных - диаметром 12 мм.
Отправочная марка ПР-1
Рулонный кроверный материал "Бикрост
Минераловатная плита p=80 кгм
Нагель стальной М12 с внешней резьбой
Спецификация отправочных марок и элементов на здание

ДК_Пояснительная записка.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Алтайский государственный технический университет
Кафедра «Строительные конструкции»
по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
Тема курсового проекта: «Проектирование производственного здания»
Исходные данные для проектирования
Проектирование и расчет покрытия
Определение геометрических характеристик сечения
Конструктивный расчет
Расчет на прочность по нормальным напряжениям в растянутой обшивке
Расчет на устойчивость сжатой обшивки
Расчет на прочность по нормальным напряжениям при местном изгибе от
сосредоточенного груза
Расчет прочности на скалывание по клеевому шву
Расчет прочности ребер на скалывание по нейтральной оси у опор
Расчет по деформациям
Расчет гнутоклееной трехшарнирной рамы
Геометрические размеры по оси полурамы
Криволинейный участок
Устойчивость плоской формы деформирования
Конструирование опорного узла
Конструирование конькового узла
Конструирование связей
Указания к защите конструкций
Список используемой литературы
Исходные данные для проектирования
) Назначение здания: производственное.
) Длина здания: 60 м.
) Высота помещения Н: 6 м.
) Шаг несущих конструкций: 3 м.
) Район строительства: г. Иркутск.
) Уровень ответственности: II yn =1.02.
) Материал конструкций: сосна.
) Ограждающие конструкции: клеефанерные плиты.
) Несущие конструкции: гнутоклееные рамы.
Проектирование и расчет покрытия
Нормативное значение снеговой нагрузки определяем с помощью программы-саттелита «ВЕСТ» к расчетному комплексу SCAD.
Таблица 1. Отчет об определении нормативного значения снеговой нагрузки
Нормативное значение снеговой нагрузки
В – городские территории лесные массивы и другие местности равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м
Средняя скорость ветра зимой
Средняя температура января
Неутепленная конструкция с повышенным тепловыделением
Коэффициент надежности по нагрузке
Сбор нагрузок на панель покрытия выполняем в табличной форме.
Таблица 2. Сбор нагрузок на панель покрытия
Нормативное значение кНм 2
Расчетное значение кНм 2
Кровельный ковер «Технониколь Бикрост»
Фанерные обшивки (0.009 м + 0.003 м)
Продольные и поперечные ребра
Пароизоляционная пленка «Изоспан В»
Ширина площадки опирания 6 см. Фактический продольный размер м. Расчетный пролет м. Нагрузка на один погонный метр панели:
2 Определение геометрических характеристик приведенного сечения
Расчет ведем по методу приведенного сечения приводя характеристики материалов к фанере.
Коэффициент приведения:
Площадь сечения нижней обшивки:
Площадь сечения верхней обшивки:
Площадь сечения ребер:
Полная приведенная площадь:
Полная высота панели:
Статический момент относительно нижней плоскости нижней обшивки:
Ордината центра тяжести сечения:
Момент инерции приведенного сечения:
Статический момент верхней обшивки:
Статический момент верхней части относительно нейтральной оси:
Расчет ведем на следующие усилия:
3 Конструктивный расчет
3.1 Расчет на прочность по нормальным напряжениям в растянутой обшивке
Произведем проверку на выполнение условия прочности:
- расчетное сопротивление фанеры растяжению в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев МПа;
- коэффициент учитывающий ослабление фанеры в стыке «на ус».
Вывод: условие прочности выполняется. Запас прочности составляет 66.7%.
3.2 Расчет на устойчивость сжатой обшивки
- расчетное сопротивление фанеры сжатию в плоскости листа МПа;
- коэффициент продольного изгиба;
м – расстояние между ребрами в свету.
Вывод: условие устойчивости выполняется. Запас устойчивости составляет 70.6%.
3.3 Расчет на прочность по нормальным напряжениям при местном изгибе от сосредоточенного груза
Расчет ведем на усилие от нагрузки Р=1.2 кН действующей в центре пролета длиной:
Рисунок 1. Местный изгиб обшивки
В расчет берем полосу шириной b=1 м.
Момент сопротивления сечения:
- расчетное сопротивление фанеры изгибу из плоскости листа поперек волокон наружных слоев МПа;
- коэффициент учитывающий кратковременное действие нагрузки.
Вывод: условие прочности выполняется. Запас прочности составляет 30.6%.
3.4 Расчет прочности на скалывание по клеевому шву
- расчетное сопротивление фанеры скалыванию в плоскости листа МПа.
Вывод: условие прочности выполняется. Запас прочности составляет 46.3%
3.5 Расчет прочности ребер на скалывание по нейтральной оси у опор
-расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон МПа.
Вывод: условие прочности выполняется. Запас прочности составляет 70.6%.
3.6 Расчет по деформациям
Прогиб определяем считая жесткость равной .
Вывод: условие деформативности выполняется.
Условия прочности и деформативности выполняются.
Расчет гнутоклееной трехшарнирной рамы
Гнутоклееная трехшарнирная рама в здании производственного назначения пролетом 18 м высотой в коньке 6 м уклоном ригеля 14 °. Здание II уровня ответственности строится в г. Иркутске.
Нагрузка от покрытия:
2 Геометрические размеры по оси полурамы
Рисунок 2. Расчетная схема трехшарнирной рамы
Радиус кривизны гнутого участка принимаем из условия минимального отношения радиуса к толщине одной гнутой доски:
Угол наклона ригеля:
Центральный угол криволинейного участка рамы:
Длина оси ригеля до сопряжения с дугой:
Длина стойки от опоры до начала гнутой части:
Ось полурамы разбиваем на 8 расчетных точек включая точки сопряжения дуги с прямолинейными участками. Координаты точек полурамы сводим в таблицу 2.
Таблица 3. Координаты точек полурамы
где 1.8 – горизонтальная проекция длины участка ригеля между соседними точками м.
3 Статический расчет
Расчетным сочетанием для подобных рам является постоянная нагрузка от веса покрытия и двусторонняя снеговая нагрузка на оба ската при отсутствии ветра. Это позволяет рассчитать усилия в раме на полную равномерно распределенную нагрузку:
- собственный вес рамы определяющийся по формуле:
- коэффициент собственного веса.
Внутренние усилия от полной равномерно-распределенной нагрузки кНм вычисляем при помощи программы SCAD. Полученные значения усилий сведены в таблицу 4.
Таблица 4. Внутренние усилия от равномерно распределенной нагрузки
R=51.63 кН Н=35.69 кН.
4 Конструктивный расчет
Принимаем ширину сечения рамы b=0.16 м (из досок в заготовке 175 мм за вычетом 15 мм после фрезерования боковых поверхностей рамы). Требуемая высота сечения на опоре определяется из условия скалывания при изгибе по формуле Журавского которая для прямоугольного сечения преобразуется в формулу:
- площадь сечения на опоре;
МПа – расчетное сопротивление клееной древесины сосны 2-го сорта скалыванию при изгибе.
4.2 Криволинейный участок
Для сосны 2-го сорта при ширине свыше 0.13 м расчетное сопротивление сжатию и изгибу МПа. Приближенно требуемую высоту сечения в точке 2 находим по величине изгибающего момента. Нормальную силу учитываем коэффициентом 0.8:
Принимаем высоту сечения из 29 слоев досок толщиной 1.9 см: м. Сечение в точке 2 принято 0.16 х 0.551 м.
Т.к. отношение то расчет производим с учетом криволинейности участка в соответствии с п.6.30 [3]. Определяем коэффициенты по формулам 63 и 64 [3]:
Расстояние z от центральной оси поперечного сечения до нейтральной оси следует определять по формуле [65 3]:
Определим следующие коэффициенты:
- для сжатой кромки;
- для растянутой кромки [таблица 11 2].
Определяем радиусы сжатых (внутренних) и растянутых (наружных) кромок:
В соответствии с п.4.17 [3] находим:
Вычислим геометрические характеристики сечения:
- момент сопротивления:
- гибкость полурамы:
Коэффициент учитывающий дополнительный момент от нормальной силы при деформировании [формула 32 2]:
Т.к. нормальная сила на опоре приложена с эксцентриситетом м то изгибающий момент в точке 2 определится как:
Таким образом расчетный изгибающий момент в криволинейном участке по деформированной схеме составляет [формула 31 2]:
Нормальные напряжения сжатия на внутренней кромке:
Нормальные напряжения растяжения на наружной кромке:
Таким образом . Это означает что условие прочности на наружной растянутой кромке не выполняется. Поэтому в растянутой зоне на высоту применяем первый сорт древесины [таблица 3 2]:
Получаем . Для наружной кромки проверка не проходит. Поэтому чтобы не менять высоту сечения для наружной кромки на высоту используем лиственницу 1-го сорта. В связи с этим расчетное сопротивление растянутой кромки домножаем на коэффициент [таблица 5 2]:
Получаем - условия выполняются.
4.3 Коньковое сечение
Принимается конструктивно: м.
4.4 Устойчивость плоской формы деформирования
Рама закреплена из плоскости по наружным растянутым кромкам сечений. Внутренняя сжатая кромка не закреплена. Радиус инерции гибкость и коэффициент устойчивости из плоскости при сжатии составляет:
Коэффициент устойчивости при изгибу [формула 25 2]:
- коэффициент принимаемый по таблице Е2 [2].
Коэффициенты и учитывающие закрепление растянутой кромки из плоскости при числе закреплений больше 4 [формулы 26 и 39 2]:
- центральный угол в радианах определяющий участок элемента кругового очертания;
- число подкрепленных (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки на участке (при величину следует принимать равной 1).
Проверка устойчивости рамы из плоскости изгиба:
- устойчивость обеспечена.
4.5 Конструирование опорного узла
Продольная сила в опорном сечении составляет N=51.63 кН.
Прочность на смятие проверяем по формуле:
Распор воспринимается упорной диафрагмой стального башмака и вызывает давление на опорную часть рамы поперек волокон древесины. Распор Н=35.69 кН.
Требуемая высота упорной диафрагмы из условия смятия древесины поперек волокон составляет:
Принимаем в качестве диафрагмы швеллер 8У высотой стенки мм и моментом сопротивления см 3 по ГОСТ 8240-97.
Рисунок 3. Опорный узел рамы
Приближенно проверим прочность швеллера полагая что он работает как простая однопролетная балка нагрузка на которую равна:
Требуемый момент сопротивления для швеллера:
МПа – расчетное сопротивление при изгибе швеллера из стали С235 толщиной:
Принимаем толщину диафрагмы см.
Принятый швеллер 8У имеет момент сопротивления см 3 который больше требуемого.
Анкерные болты принимаем без расчета d=24 мм.
4.6 Конструирование конькового узла
Коньковый узел устраивается путем соединения двух полурам нагельным соединением с помощью деревянных накладок.
Рисунок 4. Коньковый узел рамы
Накладки и болты воспринимают в этом узле поперечную силу при загружении рамы односторонней снеговой нагрузки равной:
S – расчетная снеговая нагрузка.
Принимаем болты d=20 мм толщину накладок а=75 мм.
Определим несущую способность одного болта на один шов сплачивания. При [таблица 21 2]:
- из условия смятия в средних элементах [таблица 21 2]:
- из условия смятия в крайних элементах [таблица 21 2]:
- из условия изгиба нагеля [таблица 21 2]:
Условие выполняется.
Расчетная несущая способность полунакладки находим по формуле:
Из условия равновесия полунакладки находим:
см – расстояние от конька до второго ряда болтов;
см – расстояние между болтами [п.7.18 2].
В месте действия силы ставим два болта:
В месте действия силы ставим один болт:
Проверку боковых накладок на изгиб не выполняем ввиду очевидного запаса прочности.
Конструирование связей
Пространственная жесткость здания достигается постановкой скатных связей в покрытии вертикальных и горизонтальных связей между рамами. Все связи устраиваем в торцах здания и по длине с расстоянием между ними до 30 м т.е. еще один связываемый блок в центре здания. Горизонтальная связь между рамами выполняется в виде фермы которая крепится как и вертикальная связь непосредственно к раме.
Указания к защите конструкций
Для защиты конструкций от влаги предусмотрены следующие мероприятия:
- принята величина карнизного свеса 600 мм для предотвращения увлажнения поверхности наружных стен атмосферными осадками;
- устройство горизонтальной гидроизоляции в месте примыкания деревянных элементов к фундаменту для защиты древесины от капиллярной влаги;
- величина отмостки 1 м;
- обеспечение проветривания внутренних полостей плит покрытия и свободного доступа воздуха к элементам деревянных конструкций;
- стыки конструкций контактирующих с атмосферной влагой герметизированы;
- металлические элементы конструкций защитить от коррозии путем нанесения грунтовки эмали ПФ-115 ГОСТ 6465 по грунтовке ГФ-021 ГОСТ 25129.
Химическая огнезащита и антисептирование конструкций производится обработкой составом Пирилакс-3000 ТУ 2499-027-24505934-05. Для защиты от возгорания следует удалить все нагревательные приборы на требуемое расстояние от деревянных конструкций. Защита от коррозии не предусмотрена т.к. деревянные конструкции здания не подвержены воздействию химически агрессивных средств.
Список используемой литературы
СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции».
Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80)ЦНИИСК им. Кучеренко.- М.: Стройиздат 1986.-216 с.
А.Б.Шмидт Ю.В.Халтурин Л.Н.Пантюшина. 15 примеров расчета деревянных конструкций для курсовых и дипломных проектов: учебное пособиеАлтГТУ им. И.И.Ползунова – Барнаул: изд-во АлтГТУ 1999-86 с.
А.Б.Шмидт П.А.Дмитриев. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры. М: Изд. АСВ 2002-262 с.
Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вызовЮ.В.Слицкоухов В.Д.Буданов М.М.Гаппоев и др.; под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В.Слицкоухова. – 5-е изд. перераб. Доп. – М.: Стройиздат 1986-543 с.ил.