Одноэтажные промышленные здания

чертеж дк.dwg

вентиляционное отверстие
увеличено в 1.68 раза
Схема расположения колонн
по продольной стороне
Узел крепления плит покрытия
Узел крепления плит покрытия по продольной стороне
Расчетная схема плиты
Расчетная схема балки
Схема расположения связей по верхнему поясу покрытия
Расчетная схема колонны:
герметизирующая мастика
Гидроизоляция-2 слоя рубероида
Фартук из оцинкованной стали
б) из плоскости рамы
Стальная анкерная пластина
Утеплитель минеральноватный
Волнистые оцинкованые профилированные листы
-плита покрытия изготовлена: обшивка из фанеры марки ФСФ
-балка покрытия изготовлена из досок 1-го
-го сорта и бакелезированной фанеры.
-колонна изготовлена из сосновых досок 2-го сорта
-для склеивания древесины применяется клей марки ФРФ-50
-влажность древесины при изготовлении конструкции 12%
ребра из сосновых досок 2-го сорта (ГОСТ 24454-80)
-район строительства Пермь.
Крайнее продольное ребро
Среднее продольное ребро
Доска сосновая 2 сорта
Деревянные конструкции
Схемы расположения несущих
конструкций и связей
Одноэтажное промышленное
здание с деревянным
Доска сосновая 1 сорта
Фанера бакелизированная
рубероидный ковер (3 слоя)

ПЗ по дк.doc

Министерство образования Российской Федерации
Саратовский Государственный Технический Университет
Кафедра: Промышленное и гражданское
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Деревянные конструкции»
Тема: ''Одноэтажные промышленные здания''.
Задание на проектирование
Конструирование и расчет клеефанерных плит покрытия
Конструирование и расчет клеефанерных балки
Конструирование и расчет колонны
Список использованных источников
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Длина здания – 60 м;
пролет здания – 21 м;
высота колонны – 85 м;
шаг несущих конструкций – 3 м;
тип балки – клеефанерная двухскатная коробчатого сечения;
тип колонны – клеенная прямоугольного сечения армированная металлом;
район строительства – г. Пермь.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНЫХ
Конструктивное решение плиты покрытия
Принимаем номинальные размеры плиты 1х3м. В продольном направлении длину плиты принимаем 2980 мм. Каркас плиты выполняем из сосновых досок 2-го сорта с расчетным сопротивлением скалыванию вдоль волокон при изгибе Rск=16 Мпа.
Обшивки плит принимаем из березовой фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм. Приняв ширину листов фанеры 1220 мм с учетом обрезки кромок ширину плиты принимаем 990 мм а поверху 970 мм что обеспечивает необходимый зазор между плитами. Высоту ребра каркаса принимаем h=l35=30035=15 см. Сечение 150x22 мм. Общее число продольных ребер – 3 что обеспечивает расстояние в свету между ребрами менее 50 см. Торцевые и поперечные ребра принимаем высотой 120 мм и толщиной 28 мм. Число поперечных ребер 3. Расстояние менее 15 м.
В качестве утеплителя принимаем минераловатные плиты. Толщину утеплителя назначаем по средней суточной температуре воздуха в январе (для Перми tср=-20) и принимаем 100 мм. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 02 мм. Для удержания утеплителя в проектном положении принимаем решетку из брусков 25х25мм 20х20 мм которые крепятся гвоздями к ребрам.
Задавшись размерами основных конструктивных элементов плиты можно определить их вес:
- вес продольных ребер q2=(0022×015×298×2+0042×015×2.98)×500 ×98(3×1)= 0062 кНм2;
- вес поперечных ребер q3=(0022×015×099×3)×500×98(3×1)=0016кНм2;
общий вес ребер qр=0078 кНм.
-вес обшивок qобивки=2×0008×850×98=0133 кНм;
-вес утеплителя qутепл.= 0442×1447×4×01×200×98(3×1)=0167кНм.
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяем в соответствии с разделом 5 [2]. Город Пермь относится к V снеговому району s0=32Нм2. По приложению 3 определяем что m=1. k=07.
Sн= s0×m× v=32×07=224 кНм2
Сбор нагрузок на плиту Табл.1
Коэффициент надежности
Определение расчетных усилий.
Так как отношение длины плиты к ее ширине больше 2 то плита рассчитывается как однопролетная балка. Определим значения погонной нагрузки:
Расчетная длина плиты lp=3 м.
Максимальные значения расчетных усилий:
- изгибающий момент М=((381×(3)2)8=429 кН×м;
-поперечная сила Q=(381×3)2=572кН.
Определение геометрических характеристик сечения
bрас.=09×b0=09×099=0891 м.
Материалы входящие в поперечное сечение плиты приводим к фанере обшивки. Для вычисления коэффициента приведения модули упругости древесины и фанеры принимаем по п. 3.5. [1]: Едр=10000 МПа Еф=9000 МПа.
Определяем приведенный к фанере момент инерции:
Где z-расстояние от нейтральной оси до собственной оси обшивок
Приведенный к фанере момент сопротивления:
Wnp=(2×Inp)hn=(2×10919)166=1316см3
Определяем приведенный к древесине момент инерции:
Приведенный к древесине момент сопротивления:
Wnp=(2×Inp)hn=(2×98296)166=1184см3
Выполним проверку условий прочности:
Проверка верхней обшивки на сжатие с учетом устойчивости при общем изгибе плиты
При расстоянии между ребрами в свету с=442 см и толщине фанеры dф=08 см имеем отношение:
сdф44808=56 >50 тогда
sс=429(1316×039)=83 МПа Rфс=12 МПа.(расчетное сопротивление фанеры сжатию вдоль волокон).
Проверка верхней обшивки на местный изгиб между продольными ребрами от сосредоточенного груза.
М’=(Р×с×12)8=1×448×128=672 кН×см.
Момент сопротивления сечения обшивки с расчетной шириной 100 см:
Wф=100×dф26=100×0826=106 см3
sм=М’ Wф=672106=063 кНсм2=63 МПа 12×65=78 Мпа (12 коэффициент принимаемый по п.3.2 [1] 65- расчетное сопротивление из плоскости листа фанеры поперек волокон наружных слоев)
Проверка нижней обшивки на растяжение при общем изгибе плиты.
sр=МWпр=4291316=033кНсм2=33МПа 06×14=84 МПа. (06- коэффициент для учета снижения расчетного сопротивления в местах стыковки листов фанеры «на ус» 14 МПа- расч. сопротивление растяжению в плоскости листа вдоль наружных слоёв).
Проверка клеевого шва между шпонами фанеры на скалывание.
Статический момент обшивки относительно нейтральной оси:
Sф=bрас×dф×z= 891×08×76=5417 см3
МПа- расчетное сопротивление фанеры скалыванию в плоскости листа фанеры.
Проверка продольных ребер на скалывание.
Приведенный статический момент половины сечения относительно нейтральной оси сечения плиты:
Sдр=bрас×dф×z+bp×n×(hp28)×(EфЕдр)=8271 см3
t=(572×8271( 99593×86)=0055 кНсм2=055 МПа 16 МПа (16 МПа- расч. сопротивление дерева скалыванию)
Относительный прогиб плиты от нормативной нагрузки.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНЫХ БАЛОК
Конструирование балки
Клеефанерные балки состоят из фанерных стенок дощатых поясов и ребер склеенных между собой. Балку проектируем коробчатого сечения. Для стенок применяем водостойкую фанеру ФСФ по ГОСТ 3916-69 толщиной не менее 10 мм. Для поясов применяем сосновые доски сечением 175х40 (после острожки и калибровки пиломатериалов с сечением 150х33 мм).
Высоту сечения балки в середине пролета определяем из условия:
hтр=(18 112)×L – принимаем 2100 мм. Высоту сечения на опоре с учетом уклона в 001 принимаем равной 105 м.
Высоту пояса принимаем 300мм.
Предварительно ширину пояса принимаем равной высоте пояса т.е. 297 (9 досок шириной 33 мм).
В наружных досках делаем прорези шириной не менее 5 мм для предотвращения клеевых швов в результате различных деформаций древесины поперек волокон и фанеры при колебаниях влажности.
По длине доски соединяем зубчатым шипом. Нижние растянутые пояса изготавливаются из досок первого сорта верхние сжатые пояса - из досок второго сорта.
Сбор нагрузок и определение расчетных усилий
Нагрузки на балку берем из расчета плиты с учетом собственного веса балки. Сбор нагрузок в таблице 2.
Нормативную нагрузку от собственного веса балки вычисляем по формуле:
Сбор нагрузок на балку Табл.2
Расчетной схемой балки покрытия является балка на шарнирных опорах нагруженная равномерно распределенной нагрузкой.
Для приведения распределенной нагрузки к погонной умножаем на ширину грузовой площади:
Расчет клеефанерной балки
Расчет клеефанерной балки производят с учетом совместной работы дощатых поясов и фанерных стенок без учета податливости соединений. Расчет производят по методу приведенного сечения по указаниям СНиП II-25-80 в части особенностей расчета клееных элементов из фанеры с древесиной. При этом значение модуля упругости фанеры вдоль волокон наружных слоев по табл.11 [1] следует повышать на 20%.
Проверка поясов на действие нормальных напряжений
Расчет клеефанерных балок производят с учетом работы фанерой стенки на нормальные напряжения.
Изгибающий момент определяется по формуле:
M=qрасчХ 2×(l-Х)=117×72×(21-7)=5733кН×м
Где Х-расстояние от опоры до опасного сечения:
-расстояние между центрами поясов в приопорном сечении
-фактический наклон верхнего пояса к горизонтальной проекции
Высота сечения балки в опасном сечении =105+71×01=176м; высота сечения между осями поясов: =176-03=146м
Фактический момент инерции и момент сопротивления сечения приведенные к древесине равны:
Inp=Iд+Iф×ЕфЕд=2[7×33×30312+ 4×33×147312+(30×297-2×33×06)×14624]+
+2×1×176312×09=9655874 см4
Wnp= Inp×2=9655874×2 146 =132272 см3
Напряжения в нижнем поясе:
sр=М Wпр=5733*100132272=403Мпа Rp= 12 МПа (расчетное сопротивление древесины первого сорта растяжению)
Условие выполняется.
Напряжения в верхнем поясе (с учетом устойчивости):
sc=М(Wпр×j)=5733×100132272×0915=47 Rp=15 МПа (расчетное сопротивление древесины второго сорта сжатитю)
Проверка фанерной стенки в опасном сечении на растяжение
=179755 см3-момент сопротивления сечения приведенный к фанере.
Rр.ф.=14 МПа – расчетное сопротивление фанеры растяжению в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев шпона.
к-т учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры стыкованной на «ус» при работе её на изгиб в плоскости листа.
Проверка фанерной стенки на действие главных растягивающих напряжений
Проверку стенки на действие главных растягивающих напряжений при действии распределенной нагрузки осуществляют в зоне первого от опоры стыка фанерных стенок.
Расстояние от левой опоры до первого стыка фанерной стенки Х=490мм
Внутренние усилия в выбранном сечении балки:
-суммарная толщина фанерных стенок
-высота стенки в выбранном сечении =105+01×079=113мм
расчетное сопротивление фанеры растяжению под к волокнам наружних слоев определяемый по графику рис.17 СНИП II-25-80.
-момент инерции и статический момент инерции на уровне внутренней грани кромки растянутого пояса приведенные к фанере.
Высота сечения балки: мм.
Высота сечения между осями поясов: мм.
Высота между внутренними кромками поясов: мм.
Приведенный к фанере статический момент поперечного сечения на высоте внутренней кромки поясов.
по приложению 5 СНиП II-25-80
Для семислойной фанеры
Оставляем ребра в таком расположении дополнительного укрепления приопорной зоны не требуется.
Проверка местной устойчивости фанерной стенки
Проверка выполняется для сечений в середине опорной панели балки при условии где -высота стенки между внутренними гранями полок -толщина фанерной стенки Делаем проверку.
Определяем предварительно:
-Длина опорной панели – расстояние между ребрами жесткости в свету
- Расстояние от центра сечения до оси опоры: Х1=4152=208мм;
Высота балки в расчетном сечении: h=105+0208×01=107м; =107-06=047м;
Устойчивость фанерной стенки будет обеспечена.
Проверка фанерных стенок в опорном сечении на срез в уровне нейтральной оси.
кН – максимальная поперечная сила;
Snp Inp – статический момент и момент инерции опорного сечения приведенный к фанере; мм-высота сечения балки в опорном сечении Высота сечения между осями поясов: мм. Высота между внутренними кромками поясов: мм.
Rфср=6 МПа – расчетное сопротивление фанеры срезу перпендикулярно плоскости листа.
Проверка фанерных стенок в опорном сечении на скалывание по вертикальным швам между поясами и стенкой.
-расчетное сопротивление фанеры скалыванию в плоскости листа
=08МПа (для семислойной фанеры);
- суммарная длина вертикальных швов между стенкой и поясами
Проверка прогиба от действия нормативной нагрузки.
Прогиб балки определяем с учетом коэффициента учитывающего влияние переменности высоты сечения и коэффициента учитывающего влияние деформаций сдвига от поперечной силы. При этом вычисляем момент инерции в середине пролета приведенный к древесине и учитываем модуль упругости древесины.
Значение коэффициентов по СНиП II-25-80:
к=015 + 085b=015+085×0706=075;
с=154 +38b=154+38×0706=1808; где b=
Прогиб балки по формуле:
где fо – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига;
h – наибольшая высота сечения;
k – коэффициент учитывающий влияние переменности высоты сечения;
с – коэффициент учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ.
Компоновка сечения колонны
Колонну проектируем клеенную прямоугольного сечения армированную металлом.
Высота до низа несущих конструкций 85 м шаг колонн – 3м.
Предварительный подбор сечения колонны:
Задаемся гибкостью колонны l=100. Предварительные размеры сечения колонны принимаем
hк=H13=85013=6538; bк=Н29=85029=2931см.
Из-за отсутствия такой ширины принимаем доски шириной 150 мм с предварительной склейкой их по кромке в щит.
Фактическая ширина с учетом припусков на усушку и механическую обработку составит bк=2*(100-15)=27 мм.
Для изготовления колонн используем сосновые доски второго сорта толщиной 40 мм. После двухстороннего фрезерования (острожки) толщина досок составит tф=40-2×35=33 мм.
С учетом принятой толщины досок высота сечения колонн будет:
hк=33×20=660 мм; bк=270 мм.
Площадь поперечного сечения колонны
А=bкhк =66·27 =1812см2
Армирование колонны: Армирование колонны не должно превышать 1-3%. Принимаем армирование колонны 1% : 1812*001=18154=453. Принимаем 4 стержня по ГОСТ 5781-82* класса А II 25 =491 см2 Аарм 4*491=1963 см2.
Коэффициент армирования :
что входит в 1-3% армирования.
Принимаем 4 стержня 25мм.
Собственный вес колонны Рс.к.= 500·0.1815·8.5 =771кН.
Вертикальные нагрузки действующие на поперечную раму сведены в табл.3.
Район строительства – Пермь
Нормативное значение ветрового давления (второй ветровой район) – Wо=0.38 кПа
Расчётная линейная ветровая нагрузка
с наветренной стороны
qв =Wocbγfk =0.380.83·1.4·к=128к кНм
с заветренной стороны
q'в =Woc'bγfk =0.380.63·1.4·к=096к кНм
где Wo= нормативное значение ветрового давления принимаемого
по СНиП 2.01.07-85 в зависимости от района строительства
с – аэродинамический коэффициент принимаемый в соответствии со
с= 0.8 –с наветренной стороны
с'=0.6 – с заветренной стороны (при НL=8.521=0.40.5; ВL=6021=2.9>2)
γf=1.4 – коэффициент надёжности по ветровой нагрузке
k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте
Табл. 6 стр 10 СНиП 2.01.07-85 для типа местности “С”
Для 5м: g=128*05=064
gпр =064*85+12*35*0132=5671 gпр =0667 gпр=0667·0608=05
Расчётное значение сосредоточенной ветровой нагрузки
Fв=qпрhоп=0.6671.5=1001 кН
с заветренной стороны
F'в=q'прhоп= Fв *сс`=1001·0608=0751 кН
Определение расчётных усилий
Рама один раз статически неопределимая система
Продольные усилия в ригеле для каждого вида загружения
– от ветровой нагрузки приложенной в уровне ригеля
Х1=0.5(Fв-F'в)=0.5(1001-0751)=0.125 кН
– от ветровой нагрузки на стены
Изгибающие моменты в заделке стоек (без учёта коэффициента сочетаний):
Мл=qвН22+FвН-(Х1+Х2)Н=0.667·8.522+1001·8.5-(0.125+0.266)8.5=293 кНм
Мпр=q'вН22+F'вН+(Х1+Х2)Н=0.5·8.522+0.751·8.5+(0.125+0.266)8.5=21.1 кНм
Продольные силы в заделке стоек
Nл=Nпр=(qс.п.+qс.б.+qс)0.5Lb+рс.к =(0195+0086+0146+02+0035+32)*05*21*3+848=13013кН
Расчётные усилия для расчёта колонны:
Расчёт колонны на прочность в плоскости рамы
Расчётная длина колонны в плоскости рамы
lо=2.2Н=2.2·8.5=18.7 м
где Н=8.5 м – высота колонны
Приведенная площадь сечения колонны
Площадь поперечного сечения колонны А=1815 см2 = . Площадь арматуры 11% площади сечения колонны: Аs=1963см2.
Приведенная площадь сечения:
Расчет армированных колонн производят с учетом совместной клееной древесины и стальной арматуры методом приведенных к древесине сечений учитывающим модули упругости древесины и стали. Ослабление пазами под арматуру не учитывается поскольку они заполнены арматурой и клеем. При расчете учитываем то что армирование колонны симметричное. Отношение модуля упругости арматуры и дерева : где модуль упругости древесины
Приведенный момент инерции сечения :
Приведенный момент инерции:
где h0 =660-2*(33+15)=564мм 15=302 30-диаметр пазов для арматуры d=25+5.
Приведенный момент сопротивления сечения:
Гибкость колонны в плоскости рамы:
lх=l0ix= 187021= 8897> 70 (887120)
следовательно коэффициент продольного изгиба определяем по формуле:
jх=3000lх2=300088792=0378
Для сосновой древесины второго сорта и при принятых размерах поперечного сечения по табл.3[1] находим расчетное сопротивление сжатию Rс=15 МПа. По п.3.2[1] находим коэффициенты условий работы:
mн=12; mб=098; mб=095; .
Окончательное значение расчетного сопротивления составит:
Rс= Rс× mн× mб =15×12×095×098=168 МПа.
Найдем значение коэффициента x:
Найдем значения изгибающего момента от действия поперечных и продольных нагрузок:
МД=Мx=2930 907=3228кН×м.
Найдем нормальные напряжения и сравним их с расчетным сопротивлением:
т.е. прочность обеспечена с большим запасом оставляем ранее принятые размеры т к оно подбиралось с учетом предельной гибкости.
Расчет колонны на устойчивость плоской формы деформирования (в плоскости рамы)
Принимаем раскрепление растянутой зоны из плоскости деформирования то расчетная длина колонны из плоскости рамы:
Гибкость колонны из плоскости рамы:
lх=l0ix= 425895=479 > 120 62570 тогда
jу=1-08*(l10)2=1-08*(479100)2=0816
Для нахождения коэффициента jм предварительно найдем значение коэффициента Кф по табл. прил.4 СНиП II-25-80.
Кф=175-075×d=175-075×05=1375
jм=140×b2(lp×h)×Кф =140×2752(850*66)*1375=259
Проверим устойчивость:
т.е. устойчивость в плоскости рамы обеспечена.
Расчет колонны на устойчивость из плоскости рамы.
Коэффициент продольного изгиба из плоскости рамы определили в предыдущей проверке. Поэтому сразу делаем проверку:
устойчивость колонны из плоскости рамы обеспечена.
Расчет узла защемления колонны в фундаменте
Принимаем вариант местного крепления колонны колонны с помощью анкерных полос и клееных накладок.
Определим расчетное усилие возникающие в полосе :
В соответствии с [1] определим значения коэффициентов:
т.к. эпюра изгибающих моментов треугольная.
МД=Мкнx=2931003·0986=2963кН×м.
Значение относительного эксцентриситета:
- сечение сжато не по всей площади.
Высота сжатой зоны сечения:
Возникающее растягивающее усилие:
Приняв ширину анкерной полосы равной ширине колонны определим требуемую толщину из условия работы на растяжение. Принимаем сталь ВСт3кп2-1 при толщине проката листа 4-10мм R=215МПа
Конструктивно принимаем а=6 мм.
Усилие в наклонных тяжах
Требуемая площадь наклонных тяжей находиться из условия работы на растяжения принимаем сталь ВСт3кп2-1 при диаметре 12-80- R=245МПа :
Принимаем тяжи диаметром d=14 мм Аs=1539см2.
На поверхность клееной накладки опирается траверса в виде уголка. Траверсу подбирают из условия её изгиба.
Конструктивная длина уголка:
05 м – зазор между колонной и тяжем.
Изгибающий момент в уголке:
Требуемый момент сопротивления:
Принимаем равнополочный уголок 90х7: Ix=943 см4 z0=247 см.
Момент сопротивления уголка:
т.е. прочность уголка обеспечена.
Назначим размеры уширения колонны внизу.
Расчетное сопротивление древесины смятию под углом 45 ° определим по формуле :
С учетом коэффициента условий работы mн=12 Rсм45=745 МПа.
Площадь смятия древесины под уголком:
Асм=bугbк=009 ·0275=00248 м2.
Принимаем толщину уширения колонны равной трём толщинам досок после фрезерования 2х0033=0066 м что достаточно для размещения уголка 90х7 под углом 45°:
С учетом принятых уширений высота сечения колонны понизу:
Высоту накладок учитывая конструктивное решение узла и расположение тяжей под углом 45° принимаем равной высоте сечения колонны + 150 мм.
lнакл=hкн+015=0792+015=0942м. Принимаем lнакл=0945 м.
Проверим прочность на скалывание в плоскости приклейки досок-накладок на которые опираются уголки.
Среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию определим по формуле:
е=hк2+накл-х3=0662+0066 -0348 3=028
(промежуточное скалывание)
Напряжения скалывания:
Расчет опорного бруса
Предельная гибкость для элементов связей λ=200
Принимаем по конструктивным соображениям брус сечением 110х110мм. Для него расчетная длина равна расстояние между точками закрепления =300см
Проверяем брус на смятие поперек волокон. Принимаем 1 сорт древесины.
т.к. уклон а то берем прочность древесины поперек волокон .
Принимаем брус 125х125
Принимаем брус сечением 150х150мм.
СНиП II-25-80. Нормы проектирования деревянные конструкции. М: Стройиздат1982;
СНиП 2.01.07-85. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия. М: Стройиздат 1982;
Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учеб. пособие для вузов Ю. В. Слицкоухов И. М. Гуськов Л. К. Ермоленко и др.; под ред. Ю. В Слицкоухова.- М.: Стройиздат 1991.- 256с.:ил.
Пшенов А.А. Компоновка конструктивной схемы здания проектирование плит покрытия. Мет. Указания. Сарат. гос. техн. унив. 1995.-25с.
Пшенов А.А. Конструирование и расчёт дощатоклеёных и клеефанерных балок. Мет. указания. Сарат. гос. техн. унив. 1995.-25с.
Пшенов А.А. Конструирование расчёт дощатоклеёных колонн. Мет. указания. Сарат. гос. техн. унив. 1995.-25с.