Оптовый склад в г. Брянске

Содержание.docx

Проектирование каркаса здания обеспечение пространственной неизменяемости и жёсткости 5
Проектирование конструкции покрытия .9
Проектирование стенового ограждения ..11
Проектирование основной несущей конструкции .13
Обеспечение долговечности и пожаробезопасности конструкции ..33
Список используемых источников 35Введение
Древесина – ценный конструктивный материал являющийся продуктом леса запасы которого возобновляются после его использования. Широкому распространению как строительного материала способствует легкость его заготовления и обработки химическая стойкость диэлектрические качества а также высокие показатели физико-химических свойств при малой плотности. Конструкция из дерева по своей массе лишь не намного тяжелее стальных и значительно легче бетонных и жб.
Недостатки ограничивающие применение деревянных конструкций – способность загнивания и возгорания неоднородность строения и наличие пороков – могут быть устранены облагораживанием древесины антисептированием и использованием огнезащитных простилок и прокладок.
Задача рационального использования древесины в строительных конструкциях заключается в совершенствовании решений обеспечении долговечности материала индустриализация производства деталей и конструкций целесообразным ее применением с учетом ее эксплуатации и так далее.
Проектируемое здание представляет оптовый склад с размерами: длина – 22 м. пролет – 20 м. и 6 м. в высоту. Режим эксплуатации здания – теплый. Строительство ведется в городе Брянск.
По степени ответственности здание относиться к третьему классу. Коэффициент надежности по назначению
По весу снегового покрова г. Брянск относится к третьему району. Значение снеговой нагрузки (расчетное) S=180 кгсм2 (табл. 4 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
По давлению ветра г. Брянск относиться к четвертому району табл. 5 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
В качестве основной несущей конструкции покрытия принята гнутоклееная трехшарнирная рама. Основной материал кровли – плита обшивка покрытия – ДСП. В стеновом ограждении основной материал-плита наружная обшивка –ДСП.
Проектирование каркаса здания обеспечение
пространственной неизменяемости и жесткости.
Связи – это конструкции которые обеспечивают пространственную жесткость здания и воспринимают нагрузки и воздействия плоскость действия которых не совпадает с плоскостью основных несущих конструкций. В зависимости от расположения связи бывают вертикальные вертикальные торцевые и скатные. В фермах присутствуют скатные связи. По конструкции связи могут быть крестовые и раскосые. Расчетная длина связи может быть не более 65 м. Связи ставятся в крайних пролетах а также через каждые 30 м. по длине здания. Место расположения скатных связей совпадает с местом расположения вертикальных связей то есть образуется пространственный блок.
Пространственная неизменяемость и жесткость конструкций в зданиях и сооружениях достигается постановкой связей покрытия и связей между каркасом продольном направлении. Связи покрытия должны обеспечивать устойчивость несущих конструкций и их элементов и восприятие ветровой нагрузки передающейся через фахверковые колонны. При наличии в здании подвесного подъемно-транспортного оборудования продольные инерционные силы торможения воспринимаются связями покрытия. Связевая система покрытия образуется из поперечных связевых ферм установленных в плоскости верхних граней стропильных конструкций а так же между колоннами здания.
Поперечные связевые фермы располагаются по торцевым секциям здания и далее по промежуточным не реже чем через 30 м. В тех же секциях располагаются вертикальные связи между колоннами. В плоскости кровли роль продольных связевых элементов выполняют прогоны и продольные ребра плит. При использовании в качестве несущих конструкций шпренгельные системы горизонтальные связи должны раскреплять их растянутый пояс.
а) Схема скатных связей
Рисунок 1.1-Схема скатных связей
б) Схема вертикальных торцевых связей
Рисунок 1.2-Схема вертикальных торцевых связей
в) Схема вертикальных связей
Рисунок 1.3-Схема вертикальных связей
Горизонтальные или скатные связи располагают симметрично оси здания. Подбор сечения связей производим по приведенной гибкости. Для устройства связей используют брусья или доски.
Ширину сечения связей конструктивно принимаем b=5 6см
Подбор сечения связей
По сортаменту принимаем сечение h=10 см и b=10 см с площадью поперечного сечения 100 см2.
Проектирование конструкции покрытия
Материал обшивки – облицованные шпоном древесностружечные плиты (ГОСТ 10632-63) марки ПС-3 группы Б. Материал каркаса – сосновые доски. Клей марки КБ-3. Шаг расстановки несущих конструкций – 2м. Место строительства – г. Брянск.
Рисунок 2.1-Клееная панель из ДСП
– рубероид; 2 – верхняя обшивка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция; 5 – нижняя обшивка; 6 – продольные ребра; 7 – стыковые ребра; 8 – продухи.
Ширину панели принимаем 11м длину панели назначаем 198см с учетом зазора на возможную неточность изготовления. Для обшивок используем ДСП толщиной . Высоту продольных ребер назначаем равной 150 мм что после острожки кромок составит . Ширину продольных ребер принимаем 40мм крайние строгаем на 2мм для приклейки дополнительных брусков обеспечивающих совместную работу плит.
Утеплитель – минераловатные плиты приклеиваем к нижней обшивке панели которая выполняет роль пароизоляции.
Брянск относится к 3-му снеговому району т.е. расчетная снеговая нагрузка равна 180 кгм2.
Таблица 2.1 Нагрузка на 1 м погонный панели
Элементы и подсчет нагрузки
Нормативная нагрузка кНм
Расчетная нагрузка кНм
рубероид – 3 слоя 9*11
Рисунок 2.2 – Расчетная схема плиты покрытия
Расчетным пролетом плиты считаем её длину уменьшенную на 1%:
Расчетная ширина обшивки:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления приведенного сечения:
Максимальный изгибающий момент:
Напряжение растяжения в нижней обшивке:
Расстояние между ребрами каркаса: ;
Коэффициент устойчивости сжатой обшивки:
Напряжение сжатия в верхней обшивке:
Проверим верхнюю обшивку на изгиб под действием местной сосредоточенной нагрузки. В расчетном отношении обшивку рассматриваем как балку с защемленными концами пролетом равным расстоянию между ребрами каркаса
Рисунок 2.3 – Расчетная схема проверки верхней обшивки
от монтажного усилия
Сосредоточенный груз считаем распределенным на ширину обшивки 1м. момент сопротивления расчетной полосы обшивки:
Проверим надежность сопротивления скалыванию по клеевому шву между наружным и внутренним шпоном фанеры в месте сопряжения обшивок с ребрами.
Поперечная сила на опоре:
Статический момент сдвигаемой части приведенного сечения:
Суммарная ширина продольных ребер каркаса:
Напряжение скалывания в шве между шпонами фанеры:
Относительный прогиб от нормативной нагрузки:
т.е. необходимая жесткость плиты покрытия обеспечена.
Проектирование стенового ограждения
Номинальные размеры стеновой панели 1200×2000мм обшивки из облицованных шпоном древесностружечных плит (ГОСТ 10632-63) марки ПС-3 группы Б толщиной . Клей КБ-3. Утеплитель – минераловатные плиты толщиной на синтетическом связующем. Крепление панелей стен к колоннам осуществляется при помощи опорных столиков.
Рисунок 3.1 – Стеновая панель с деревянными ребрами и обшивкой из ДСП
Каркас панели состоит из 2-х продольных ребер сечением . Ширина панели 119см. Расчетный пролет панели .
Таблица 3.1 – нагрузка на 1п.м панели
Нормативная нагрузка кНм2
Расчетная нагрузка кНм2
Нормативная ветровая нагрузка для г. Брянск 023 кНм2. Аэродинамический коэффициент принят равным 08. При расчете на монтажную нагрузку – 14.
Нормативная ветровая нагрузка:
Расчетная ветровая нагрузка:
Геометрические характеристики сечения.
При расчетная ширина обшивки составляет:
Приведенная момент инерции относительно горизонтальной оси поперечного сечения панели рассматриваемого как целое коробчатое сечение:
Приведенный момент сопротивления:
Момент сопротивления листов обшивки относительно вертикальной оси при работе их в своей плоскости:
Расчетный изгибающий момент в середине пролета:
- в вертикальной плоскости от постоянной нагрузки:
- от горизонтальной плоскости от ветровой монтажной нагрузки:
Напряжения в растянутой обшивке:
Относительный прогиб от нормативной ветровой нагрузки:
т.е. необходимая жесткость стеновой панели ограждения обеспечена.
Проектирование основной несущей конструкции
Пролет рам 20 м шаг 2 м.
Геометрические размеры
Расчетный пролет рамы составляет 196 м. Уклон ригеля 1:4 т.е.
угол наклона ригеля = 1402;
Высота рамы в коньке f = 6 м (высота по оси рамы)
Тогда высота стойки от верха фундамента до точки пересечения касательных по осям стойки и ригели.
H = f – l2 tgα = 6 -1962025 = 355 м.
По условиям гнутья толщина досок после фрезеровки должна приниматься не более 16 - 25 см. Принимаем доски толщиной после фрезеровки 19 см. Радиус гнутой части принимаем равным:
r = 3 м > rmin = 150 = 1500019 = 285 м где
- толщина склеиваемых досок.
Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля и стойки:
γ = 90 + α = 90 + 1402 = 10402.
Максимальный изгибающий момент будет в среднем сечении гнутой части рамы который является биссектрисой этого угла тогда получим:
Центральный угол гнутой части рамы в градусах и радианах будет равен:
= (90 - )2 = (90 – 5201)2 = 37592 = 7558;
= 90 - = 90 - 1402 = 7558;
lгн = rрад = 3133 = 399 м.
Длина стойки от опоры до начала гнутой части
Длину стойки можно определить иначе (если известно f)
lст = f – l12tg - r tgφ1 = 6 – 1962025 - 3078 = 121 м.
lпр = lст + lгн + lp = 121 + 399 + 775 = 1295 м.
Рисунок 4.1 – Расчетная схема рамы
Сбор нагрузок на раму
Нагрузки от покрытия (постоянная нагрузка) - принимаем по предварительно выполненным расчетам ограждающих конструкций.
нормативнаяgн = 0675 кНм2;
расчетнаяgр = 0753 кНм2.
Собственный вес рамы определяем при Ксв = 7 из выражения
Sн – нормативная снеговая нагрузка по п. 5.2 СНиП 2.01.07-85;
l – расчетный пролет рамы.
Значения нагрузок действующих на несущую раму
Наименование нагрузки
Коэффициент перегрузки
Собственный вес покрытия
Собственный вес рамы
Статический расчет рамы
Максимальные усилия в гнутой части рамы возникают при действии равномерно распределенной нагрузки g = 619 кНм по пролету. При этом опорные реакции будут определяться по следующим формулам:
вертикальные:= 6066 кН;
горизонтальные:= 4954 кН.
Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты этой точки можно определить из следующих соотношений:
х = r(1 – cos1) = 3(1 – 078) = 0636 см;
y = lcт + rsin1 = 121 + 30615 = 3055 см.
Определим М и N в этом сечении:
N = (A – qx)sin + Hcos = (6066 – 6190636)079 + 4954062 = 7553 кН.
Подбор сечений и проверка напряжений
В криволинейном сечении Мmax = 11401 кНм а продольная сила N = 7553 кН.
Их расчетное сопротивление изгибу в соответствии с табл. 3 СНиП II-25-80 равно 15 МПа. Но умножая его на коэффициент условий работы mв = 1 (табл. 5 СНиП II-25-80) и деля на коэффициент ответственности сооружения (n = 095) получим
Требуемую высоту сечения hтр приближено определим преобразовав формулу проверки сечения на прочность по величине изгибающего момента а наличие продольной силы учтем введением коэффициента 06.
Принимаем высоту сечения несколько больше требуемой при этом высота сечения должна состоять из целого числа досок т.е. принимаем 45 слоев толщиной после строжки = 19 мм тогда:
hгн = 4519 = 855 мм > 670 мм.
Высоту сечения ригеля в коньке принимаем из условия
hк > 03 hгн = 03855 = 2565 мм из 20 слоев досок толщиной после строжки =19 мм:
Высоту сечения стойки рамы у опоры принимаем из условия
Hоп > 04 hгн = 04855 = 342 мм из 25 слоев досок толщиной после строжки =19 мм:
Hоп = 2519 = 475 мм.
Геометрические характеристики принятого сечения криволинейной части рамы:
В соответствии с п. 3.2 СНиП II-25-80 к расчетным сопротивлениям принимаются следующие коэффициенты условий работы:
mгн = 0814 (табл. 9 для Rc и Rи);
mгн = 0614 (табл. 9 для Rp).
Проверка напряжений при сжатии с изгибом
Изгибающий момент действующий в центре сечения находится на расстоянии от расчетной оси равном
hст - высота сечения стойки рамы у опоры;
hгн - высота сечения криволинейной части рамы.
Расчетные сопротивления древесины сосны 2 сорта с учетом всех коэффициентов условий работы определим по формулам:
где 15 МПа – расчетное сопротивление сосны II сорта см. табл. СНиП II-25-80;
где 9 МПа – расчетное сопротивление по СНиП II-25-80.
Расчетная длина полурамы lпр = 1295 м радиус инерции сечения
тогда гибкость λ = lпрr = 1295025 = 518.
Для элементов переменного по высоте сечения коэффициент следует умножить на коэффициент kжN принимаемый по табл. 1 прил. 4 СНиП II-25-80.
kжN = 066 + 034 = 066 + 034036 = 078 где
- отношение высоты сечения верхней части стойки к нижней:
Коэффициент определяем по формуле (8) СНиП II-25-80:
если произведение φkжN>1 то принимаем φkжN=1.
Далее следует определить коэффициент учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента по формуле (30) СНиП II-25-80:
где N0 = H – усилие в ключевом шарнире.
Изгибающий момент от действия продольных и поперечных нагрузок определяемы из расчета по деформированной схеме в соответствии с п. 4.17 СНиП II-25-80 будет определяться по формуле (29) СНиП:
Для криволинейного участка при отношении
r – радиус кривизны центральной оси криволинейного участка.
Следовательно в соответствии с п. 6.30. СНиП II-25-80 прочность следует проверять для наружной и внутренней кромок по формуле (28) того же СНиП в которой при проверке напряжений по внутренней кромке расчетный момент сопротивления согласно п. 4.9 СНиП следует умножать на коэффициент kгв а при проверке напряжений по наружной кромке – на коэффициент kгн.
Расчетный момент сопротивления с учетом влияния кривизны составит:
для внутренней кромки: Wв = Wрасчkrв = 19410-306 = 116410-3 м3;
для наружной кромки:Wн = Wрасчkrн = 19410-3109 = 211510-3 м3.
Тогда напряжения во внутренней и внешней кромках определим по формуле (28) СНиП II-25-80:
Это означает что условие прочности по растяжению не удовлетворяется. Добавляем 46 слой.
Fрасч=0874-016=1398*10-3 м2;
Wрасч=(016*0874*0874)6=203*10-3 м3;
(582-565)582100% = 29%5%. - условие прочности по растяжению удовлетворяется.
Окончательно принимаем сечения рамы:
hгн=855 см; hк = 38 см; hоп = 475 см
где hк = 2019 = 38 см
Проверка устойчивости плоской формы деформирования рамы
Рама закреплена из плоскости:
- в покрытии по наружной кромке - плитами по ригелю
- по наружной кромке стойки – стеновыми панелями.
Внутренняя кромка не закреплена. Эпюра моментов в раме имеет следующий вид:
Точку перегиба моментов т.е. координаты точки с нулевым моментом находим из уравнения моментов приравнивая его к нулю:
получаем уравнение вида
Принимаем x = 483 м тогда:
Точка перегиба эпюры моментов соответствует координатам х = 483 м от оси опоры у = 476 м.
Тогда расчетная длина растянутой зоны имеющей закрепления по наружной кромке равна:
Расчетная длина сжатой зоны наружной (раскрепленной) кромки ригеля (т.е. закреплений по растянутой кромке нет) равна:
Таким образом проверку устойчивости плоской формы деформирования производим для 2-х участков.
Проверка производится по формуле:
Для сжатого участка lр2 = 512 м находим максимальную высоту сечения из соотношения:
Показатель степени n=2 т.к. на данном участке нет закреплений растянутой стороны.
Находим максимальный момент и соответствующую продольную силу на расчетной длине 512 м при этом горизонтальная проекция этой длины будет равна
Максимальный момент будет равен в сечении с координатами: х1 и у1
Момент по деформируемой схеме
Коэффициент mб=08 для h = 0855 м
При расчете элементов переменного по высоте сечения не имеющих закреплений из плоскости по растянутой кромке или при числе закреплений m4 коэффициенты у и М – следует дополнительно умножать соответственно на коэффициенты kжN и kжМ в плоскости yz:
Подставим значения в исходную формулу:
Производим проверку устойчивости плоской формы деформирования растянутой зоны на расчетной длине где имеются закрепления растянутой зоны.
Гибкость коэффициент
При закреплении растянутой кромки рамы из плоскости коэффициент необходимо умножить на коэффициент kпN а - на коэффициент kпМ.
Поскольку верхняя кромка рамы раскреплена плитами покрытия шириной 12 м и число закреплений m>4 величину следует принимать равной 1 тогда:
уkпN = 00611309 = 0791;
Подставим полученные значения в формулу проверки устойчивости плоской формы деформирования:
т.е. общая устойчивость плоской формы деформирования полурамы обеспечена с учетом наличия закреплений по наружному контуру.
Поскольку все условия прочности и устойчивости рамы выполняются принимаем исходные сечения как окончательные.
Расчет и конструирование узлов
Определим усилия действующие в узле:
продольная: N0 = А = 6066 кН;
поперечная: Q0 = H = 4954 кН.
Опорная площадь колонны:
Fоп = bhоп = 16475 = 760 см2.
При этом напряжения смятия см составят:
= 0079 кНсм2 Rсм = 122 кНсм2 где
Rсм – расчетное сопротивление смятию которое определяется по табл. 3 СНиП II-25-80.
Нижняя часть колонны вставляется в стальной сварной башмак состоящей из диафрагмы воспринимающей распор и двух боковых пластин воспринимающих поперечную силу и стальной плиты – подошвы башмака.
При передаче распора на башмак колонна испытывает сжатие поперек волокон нормативное значение расчетного сопротивления которому определяется по таблице 3 СНиП II-25-80 и для принятого сорта древесины составляет:
Rсм90н = 300 МПа = 03 кНсм2.
Поле деления на коэффициент ответственности сооружения получим расчетное его значение:
= 316 МПа = 0316 кНсм2.
Требуемая высота диафрагмы определяется из условия прочности колонны.
Конструктивно принимаем высоту диафрагмы 20 см.
Определим требуемую толщину опорной вертикальной диафрагмы рассчитав ее на изгиб как балку частично защемленную на опорах с учетом пластического перераспределения моментов:
Найдем требуемый из условия прочности момент сопротивления сечения. При этом примем что для устройства башмака применяется сталь С235 с расчетным сопротивлением Rу = 230 МПа.
Из выражения для момента сопротивления известной из курса сопротивления материалов находим что:
Принимаем толщину диафрагмы = 09 см.
Боковые пластины принимаем той же толщины.
Башмак крепим к фундаменту двумя ботами работающими на срез и растяжение.
Предварительно принимаем следующие размеры опорной плиты: длина lп = 575 см ширина bп = 34 см.
Сжимающее усилие передается непосредственно на фундамент. Изгибающий момент передающийся от башмака равен:
Момент сопротивления опорной плоскости башмака составит:
Для устройства фундаментов принимаем бетон класса В15 имеющий расчетное сопротивление сжатию Rb = 11 кНсм2.
Сжимающее напряжение под башмаком определим по формуле:
= 0045 кНсм2 Rb = 11 кНсм2.
Для крепления башмака к фундаменту принимаем болты диаметром 16 мм имеющие следующие геометрические характеристики:
Определим усилия в болтах:
растягивающие на один болт:
Напряжение растяжения в пределах нарезки составит:
= 232 кНсм2 = 1743 кНсм2
т.е. условие прочности выполняется.
Напряжение среза определим по формуле:
= 788 кНсм2 = 1404 кНсм2
где Rs – расчетное сопротивление срезу стали класса С235 равное в соответствии с табл. 1* СНиП II-23-81* 085Ry.
Условие прочности анкерных болтов выполняется.
Рисунок 4.2 – Опорный узел рамы
Коньковый узел устраивается путем соединения двух полурам нагельным соединением с помощью стальных накладок.
На накладки действует поперечная сила от односторонней снеговой нагрузки равная:
S – расчетная снеговая нагрузка вычисленная ранее.
Определяем усилия действующие на болты присоединяющие прокладку к поясу:
l2 – расстояние между вторым рядом болтов.
По правилам расстановки нагелей отношение между этими расстояниями могут быть l1l2 = 12 или l1l2 = 13. Принимаем отношение 13 чтобы получить меньшее значение усилий.
Принимаем диаметр болтов 16 мм и толщину накладки 75 мм.
Несущую способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом 90° к волокнам согласно таблице 1719 СНиП находим из условий:
но не более значения
где a – толщина накладки; d – диаметр болтов.
Смятия крайних элементов - накладок:
Смятия среднего элемента – рамы:
где с – ширина среднего элемента узла (рамы).
Минимальная несущая способность одного болта на один рабочий шов: Tmin = 444кН.
Необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду:
Количество болтов в дальнем от узла ряду:
Следовательно принимаем 2 болта в первом ряду и 1 болт в крайнем ряду.
Проверку боковых накладок на изгиб не выполняем ввиду очевидного запаса прочности.
Рисунок 4.2 – Коньковый узел рамы
Обеспечение долговечности и пожаробезопасности
Древесина являясь гигроскопическим материалом способна поглощать влагу и отдавать ее в воздушную среду. При этом происходят деформации разбухания и усушки которые вызывают расстройство узлов конструкций растрескивание элементов и их коробление снижение прочности клеевых швов и т. п. При повышенной влажности (более 22%) развиваются грибки которые приводят к биологическому разрушению древесины. Увлажнение древесины снижает ее механические свойства.
Для защиты древесины и древесных материалов от увлажнения предусматривают конструктивные меры и защитную обработку. Эти меры принимают при складировании транспортировании монтаже а также эксплуатации.
Конструкции выполняют открытыми хорошо проветриваемыми доступными для досмотра ремонта и последующей химической обработки. Зазоры между поверхностями конструкций и стенками утепляют и герметизируют.
Покрытия с деревянными конструкциями как в нашем случае проектируются с наружным отводом атмосферных осадков. Запрещается устраивать парапеты и отводы.
Поверхность фундамента на которую опирается деревянная конструкция надлежит располагать выше пола не менее чем на 15 см.
Поверхность клееных деревянных конструкций защищают влагозащитными укрывистыми или лакокрасочными покрытиями.
Ответственные части конструкций места соприкасания древесины с металлом камнем бетоном концы клееных элементов находящихся на открытом воздухе будонажами и специальными составами.
Для защиты от разрушения применяют различные составы антисептиков которые подбираются в зависимости от вида конструкции и условия ее эксплуатации.
В проектируемом здании необходимо каркас подвергнуть биозащите антисептиками. Концы элементов несущих клеевых конструкций обработать тиоколовыми мастиками или эпоксидной смолой. Деревянные подкладки или прокладки соприкасающиеся с камнем бетоном или металлом подвергнуть антисептирующей обработке и гидроизоляции.
Все части неклееных несущих конструкций подвергнуть поверхностному антисептирванию.
Пожарная безопасность деревянных конструкций может быть повышена конструктивным и химическим способами.
Конструктивные способы заключаются в создании таких решений при которых преграждается распространение огня а предел огнестойкости повышается например устройство несгораемых диафрагм в покрытиях и т. д.
С помощью химических мер огнезащиты понижается возгораемость древесины. К ним относятся: обработка древесины антиперинами пропитка огнезащитная окраска защита штукатуркой и листовыми несгораемыми материалами.
В металлодеревянных конструкциях металл прогревается и теряет свою несущую способность раньше древесины. Такие конструкции имеют предел огнестойкости в среднем 0254 и для его повышения и для его повышения металлические крепежные детали защищают деревянными элементами или несгораемыми материалами.
В проектируемом складском здании необходимо несущии конструкции подвергнуть поверхностной обработке огнезащитными составами. Настилы подвергают глубокой пропитке огнезащитными составами.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции Госстрой СССР – М: Стройиздат 1982 – 66 с.
СНиП II-01.07.85. Нагрузки и воздействия Госстрой СССР – М: Стройиздат 1987г. – 47 с.
Конструкции из дерева и пластмасс. (Примеры расчета и конструирования). Иванов В.А. Куницкий Л.П. Кормаков Л.И. и др. – К: Будивельник - 504 с.
Шишкин В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс. Учебное пособие для техникумов. – М: Стройиздат 1974 – 219 с.
Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник И.М. Гринь В.В. Фурсов. Д.М. Бабушкин и др.; под редакцией И.М. Гриня – К.: Будивельник 1988 – 240с.

кр.dwg

С О Г Л А С О В А Н О
КР 2068025.270102.09-8.052
Схема вертикальных связей
Схема скатных связей
Схема торцевого фахверка
Курсовая работа по дисциплине
Конструкции из дерева и пластмасс
Гнутоклееная трехшарнирная рама.
Связи вертикальные и скатные. Узлы.
Конструкции покрытия и стенового ограждения
Используемый материал для изготовления рамы - сосна
Клеевые соединения выполняются с использованием клея марки КБ-3
Защита деревянных конструкций от возгорания и гниения производится
Стальные элементы окрашиваются масляной краской за 2 раза
и прогрева горячим воздухом склееваемых элементов
в заводских условиях под давлением в автоклавах с использованием
антипиренов (состав МС-1-1) и антисептиков (фтористый натрий)
Водозащитное покрытие образуется при нанесении водостойкого
пентафталевого лака (ПФ-115) за 2 раза
Материал стальных элементов - сталь С235
Трехшарнирная рама М 1:25
Спецификация древесины
Спецификация металла
Условные обозначения:
Болт нормальной точности
Заводской угловой шов
Прогон 150x125 с шагом 1
Рабочий настил 125x32 с шагом 250 мм
Обрешетка 100x22 с шагом 300 мм
Водонепроницаемая мембрана "TYVEK
Мягкая черепица RUFLEX 8 кгм2
План расположения рам
Анкерные болты из стали класса 4.6 d=16мм.
Глухари стальные d=20мм.
Между древесиной и металлом фундаментного
башмака предусмотреть гидроизоляцию
из 2-х слоев рубероида.
Материал рамы - древесина второго сорта
Материал металлических деталей сталь С-235
Спецификация древесины на 1 раму
Московский Государственный Строительный Университет
Спецификация металла на 1 раму
Спецификация металла и метизов
Геометрическая схема рамы РД-1 М 1:20
Минеральноватные плиты b=50мм
Рубероид ГОСТ 10923-93
Геометрическая схема рамы М 1:20
Конструкция покрытия

покрытие+перекрытие.doc

2 Проектирование элементов покрытия.
Материал обшивки – облицованные шпоном древесностружечные плиты (ГОСТ 10632-63) марки ПС-3 группы Б. Материал каркаса – сосновые доски. Клей марки КБ-3. шаг расстановки несущих конструкций – 3м. место строительства – г. Москва.
Рис. 2.1 – Клееная панель покрытия
– рубероид; 2 – верхняя обшивка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция; 5 – нижняя обшивка; 6 – продольные ребра; 7 – стыковые ребра; 8 – продухи.
Ширину панели принимаем 15м длину панели назначаем 298см с учетом зазора на возможную неточность изготовления. Для обшивок используем ДСП толщиной . Высоту продольных ребер назначаем равной 150 мм что после острожки кромок составит . Ширину продольных ребер принимаем 40мм крайние строгаем на 2мм для приклейки дополнительных брусков обеспечивающих совместную работу плит.
Утеплитель – минераловатные плиты приклеиваем к нижней обшивке панели которая выполняет роль пароизоляции.
Белгород относится ко 2-му снеговому району т.е. расчетная снеговая нагрузка равна 120кгм2 (нормативную получаем умножением расчетной на 07)
Таблица 2.1 – нагрузка на 1пог. м панели
Элементы и подсчет нагрузки
Нормативная нагрузка кгсм
Расчетная нагрузка кгсм
Расчетным пролетом плиты считаем её длину уменьшенную на 1%:
Расчетная ширина обшивки:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления приведенного сечения:
Максимальный изгибающий момент:
Напряжение растяжения в нижней обшивке:
Расстояние между ребрами каркаса: ;
Коэффициент устойчивости сжатой фанерной обшивки:
Напряжение сжатия в верхней обшивке:
Проверим верхнюю обшивку на изгиб под действием местной сосредоточенной нагрузки. В расчетном отношении обшивку рассматриваем как балку с защемленными концами пролетом равным расстоянию между ребрами каркаса
Сосредоточенный груз считаем распределенным на ширину обшивки 1м. момент сопротивления расчетной полосы обшивки:
Проверим надежность сопротивления скалыванию по клеевому шву между наружным и внутренним шпоном фанеры в месте сопряжения обшивок с ребрами.
Поперечная сила на опоре:
Статический момент сдвигаемой части приведенного сечения:
Суммарная ширина продольных ребер каркаса:
Напряжение скалывания:
Относительный прогиб от нормативной нагрузки:
Проектирование стенового ограждения
Номинальные размеры стеновой панели обшивки из облицованных шпоном древесностружечных плит (ГОСТ 10632-63) марки ПС-3 группы Б толщиной . Клей КБ-3. Утеплитель – минераловатные плиты толщиной на синтетическом связующем. Крепление панелей стен к колоннам осуществляется при помощи опорных столиков.
Рис 3.1 – Стеновая панель с деревянными ребрами и обшивкой из ДСП
Каркас панели состоит из 2-х продольных ребер сечением . Ширина панели 119см. Расчетный пролет панели .
Таблица 3.1 – нагрузка на 1пог. м панели
Нормативная ветровая нагрузка для г. Белгород 023 кНм2. Аэродинамический коэффициент при расчете на эксплуатационную нагрузку принят равным 08. При расчете на монтажную нагрузку – 14.
Нормативная ветровая нагрузка:
Расчетная ветровая нагрузка:
Геометрические характеристики сечения.
При расчетная ширина обшивки составляет:
Приведенная момент инерции относительно горизонтальной оси поперечного сечения панели рассматриваемого как целое коробчатое сечение:
Приведенный момент сопротивления:
Момент сопротивления листов обшивки относительно вертикальной оси при работе их в своей плоскости:
Расчетный изгибающий момент в середине пролета:
- в вертикальной плоскости от постоянной нагрузки:
- от горизонтальной плоскости от ветровой монтажной нагрузки:
Напряжения в растянутой обшивке:
Относительный прогиб от эксплуатационной ветровой нагрузки:
Относительный прогиб от монтажной ветровой нагрузки:

Содержание.doc

Проектирование каркаса здания обеспечение пространственной неизменяемости и жёсткости 5
Проектирование конструкции покрытия .7
Проектирование стенового ограждения ..11
Проектирование основной несущей конструкции .13
Проектирование поперечной рамы здания ..18
Обеспечение долговечности и пожаробезопасности конструкции .23
Список используемых источников .26
Древесина – ценный конструктивный материал являющийся продуктом леса запасы которого возобновляются после его использования. Широкому распространению как строительного материала способствует легкость его заготовления и обработки химическая стойкость диэлектрические качества а также высокие показатели физико-химических свойств при малой плотности. Конструкция из дерева по своей массе лишь не намного тяжелее стальных и значительно легче бетонных и жб.
Недостатки ограничивающие применение деревянных конструкций – способность загнивания и возгорания неоднородность строения и наличие пороков – могут быть устранены облагораживанием древесины антисептированием и использованием огнезащитных простилок и прокладок.
Задача рационального использования древесины в строительных конструкциях заключается в совершенствовании решений обеспечении долговечности материала индустриализация производства деталей и конструкций целесообразным ее применением с учетом ее эксплуатации и так далее.
Проектируемое здание представляет оптовый склад с размерами: длина – 22 м. пролет – 20 м. и 6 м. в высоту. Режим эксплуатации здания – теплый. Строительство ведется в городе Брянск.
По степени ответственности здание относиться к третьему классу. Коэффициент надежности по назначению
По весу снегового покрова г. Брянск относится к третьему району. Значение снеговой нагрузки (расчетное) S=180 кгсм2 (табл. 4 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
По давлению ветра г. Брянск относиться к четвертому району табл. 5 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
В качестве основной несущей конструкции покрытия принята гнутоклееная трехшарнирная рама. Основной материал кровли – плита обшивка покрытия – ДСП. В стеновом ограждении основной материал-плита наружная обшивка –ДСП.
Проектирование каркаса здания обеспечение
пространственной неизменяемости и жесткости.
Связи – это конструкции которые обеспечивают пространственную жесткость здания и воспринимают нагрузки и воздействия плоскость действия которых не совпадает с плоскостью основных несущих конструкций. В зависимости от расположения связи бывают вертикальные вертикальные торцевые и скатные. В фермах присутствуют скатные связи. По конструкции связи могут быть крестовые и раскосые. Расчетная длина связи может быть не более 65 м. Связи ставятся в крайних пролетах а также через каждые 30 м. по длине здания. Место расположения скатных связей совпадает с местом расположения вертикальных связей то есть образуется пространственный блок.
Пространственная неизменяемость и жесткость конструкций в зданиях и сооружениях достигается постановкой связей покрытия и связей между каркасом продольном направлении. Связи покрытия должны обеспечивать устойчивость несущих конструкций и их элементов и восприятие ветровой нагрузки передающейся через фахверковые колонны. При наличии в здании подвесного подъемно-транспортного оборудования продольные инерционные силы торможения воспринимаются связями покрытия. Связевая система покрытия образуется из поперечных связевых ферм установленных в плоскости верхних граней стропильных конструкций а так же между колоннами здания.
Поперечные связевые фермы располагаются по торцевым секциям здания и далее по промежуточным не реже чем через 30 м. В тех же секциях располагаются вертикальные связи между колоннами. В плоскости кровли роль продольных связевых элементов выполняют прогоны и продольные ребра плит. При использовании в качестве несущих конструкций шпренгельные системы горизонтальные связи должны раскреплять их растянутый пояс.
а) Схема скатных связей
Рисунок 1.1-Схема скатных связей
б) Схема вертикальных торцевых связей
Рисунок 1.2-Схема вертикальных торцевых связей
в) Схема вертикальных связей
Рисунок 1.3-Схема вертикальных связей
Горизонтальные или скатные связи располагают симметрично оси здания. Подбор сечения связей производим по приведенной гибкости. Для устройства связей используют брусья или доски.
Ширину сечения связей конструктивно принимаем b=5 6см
Подбор сечения связей
По сортаменту принимаем сечение h=10 см и b=10 см с площадью поперечного сечения 100 см2.
Проектирование конструкции покрытия
Материал обшивки – облицованные шпоном древесностружечные плиты (ГОСТ 10632-63) марки ПС-3 группы Б. Материал каркаса – сосновые доски. Клей марки КБ-3. Шаг расстановки несущих конструкций – 2м. Место строительства – г. Брянск.
Рисунок 2.1-Клееная панель из ДСП
– рубероид; 2 – верхняя обшивка; 3 – теплоизоляция; 4 – пароизоляция; 5 – нижняя обшивка; 6 – продольные ребра; 7 – стыковые ребра; 8 – продухи.
Ширину панели принимаем 11м длину панели назначаем 198см с учетом зазора на возможную неточность изготовления. Для обшивок используем ДСП толщиной . Высоту продольных ребер назначаем равной 150 мм что после острожки кромок составит . Ширину продольных ребер принимаем 40мм крайние строгаем на 2мм для приклейки дополнительных брусков обеспечивающих совместную работу плит.
Утеплитель – минераловатные плиты приклеиваем к нижней обшивке панели которая выполняет роль пароизоляции.
Брянск относится к 3-му снеговому району т.е. расчетная снеговая нагрузка равна 180 кгм2.
Таблица 2.1 Нагрузка на 1 м погонный панели
Элементы и подсчет нагрузки
Нормативная нагрузка кНм
Расчетная нагрузка кНм
рубероид – 3 слоя 9*11
Рисунок 2.2 – Расчетная схема плиты покрытия
Расчетным пролетом плиты считаем её длину уменьшенную на 1%:
Расчетная ширина обшивки:
Момент инерции приведенного сечения:
Момент сопротивления приведенного сечения:
Максимальный изгибающий момент:
Напряжение растяжения в нижней обшивке:
Расстояние между ребрами каркаса: ;
Коэффициент устойчивости сжатой обшивки:
Напряжение сжатия в верхней обшивке:
Проверим верхнюю обшивку на изгиб под действием местной сосредоточенной нагрузки. В расчетном отношении обшивку рассматриваем как балку с защемленными концами пролетом равным расстоянию между ребрами каркаса
Рисунок 2.3 – Расчетная схема проверки верхней обшивки
от монтажного усилия
Сосредоточенный груз считаем распределенным на ширину обшивки 1м. момент сопротивления расчетной полосы обшивки:
Проверим надежность сопротивления скалыванию по клеевому шву между наружным и внутренним шпоном фанеры в месте сопряжения обшивок с ребрами.
Поперечная сила на опоре:
Статический момент сдвигаемой части приведенного сечения:
Суммарная ширина продольных ребер каркаса:
Напряжение скалывания в шве между шпонами фанеры:
Относительный прогиб от нормативной нагрузки:
т.е. необходимая жесткость плиты покрытия обеспечена.
Проектирование стенового ограждения
Номинальные размеры стеновой панели 1200×2000мм обшивки из облицованных шпоном древесностружечных плит (ГОСТ 10632-63) марки ПС-3 группы Б толщиной . Клей КБ-3. Утеплитель – минераловатные плиты толщиной на синтетическом связующем. Крепление панелей стен к колоннам осуществляется при помощи опорных столиков.
Рисунок 3.1 – Стеновая панель с деревянными ребрами и обшивкой из ДСП
Каркас панели состоит из 2-х продольных ребер сечением . Ширина панели 119см. Расчетный пролет панели .
Таблица 3.1 – нагрузка на 1п.м панели
Нормативная нагрузка кНм2
Расчетная нагрузка кНм2
Нормативная ветровая нагрузка для г. Брянск 023 кНм2. Аэродинамический коэффициент принят равным 08. При расчете на монтажную нагрузку – 14.
Нормативная ветровая нагрузка:
Расчетная ветровая нагрузка:
Геометрические характеристики сечения.
При расчетная ширина обшивки составляет:
Приведенная момент инерции относительно горизонтальной оси поперечного сечения панели рассматриваемого как целое коробчатое сечение:
Приведенный момент сопротивления:
Момент сопротивления листов обшивки относительно вертикальной оси при работе их в своей плоскости:
Расчетный изгибающий момент в середине пролета:
- в вертикальной плоскости от постоянной нагрузки:
- от горизонтальной плоскости от ветровой монтажной нагрузки:
Напряжения в растянутой обшивке:
Относительный прогиб от нормативной ветровой нагрузки:
т.е. необходимая жесткость стеновой панели ограждения обеспечена.
Проектирование основной несущей конструкции
Пролет рам 20 м шаг 2 м.
Геометрические размеры
Расчетный пролет рамы составляет 196 м. Уклон ригеля 1:4 т.е.
угол наклона ригеля a = 14°02;
Высота рамы в коньке f = 6 м (высота по оси рамы)
Тогда высота стойки от верха фундамента до точки пересечения касательных по осям стойки и ригели.
H = f – l2 tgα = 6 -1962025 = 355 м.
По условиям гнутья толщина досок после фрезеровки должна приниматься не более 16 - 25 см. Принимаем доски толщиной после фрезеровки 19 см. Радиус гнутой части принимаем равным:
r = 3 м > rmin = 150×d = 150×0019 = 285 м где
d - толщина склеиваемых досок.
Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля и стойки:
γ = 90 + α = 90 + 1402 = 10402.
Максимальный изгибающий момент будет в среднем сечении гнутой части рамы который является биссектрисой этого угла тогда получим:
Центральный угол гнутой части рамы в градусах и радианах будет равен:
j = (90 - b)×2 = (90 – 52°01)×2 = 37°59×2 = 75°58;
j = 90 - a = 90° - 14°02 = 75°58;
lгн = r×jрад = 3×133 = 399 м.
Длина стойки от опоры до начала гнутой части
Длину стойки можно определить иначе (если известно f)
lст = f – l12×tga - r× tgφ1 = 6 – 1962025 - 3078 = 121 м.
lпр = lст + lгн + lp = 121 + 399 + 775 = 1295 м.
Сбор нагрузок на раму
Нагрузки от покрытия (постоянная нагрузка) - принимаем по предварительно выполненным расчетам ограждающих конструкций.
нормативнаяgн = 0675 кНм2;
расчетнаяgр = 0753 кНм2.
Собственный вес рамы определяем при Ксв = 7 из выражения
Sн – нормативная снеговая нагрузка по п. 5.2 СНиП 2.01.07-85;
l – расчетный пролет рамы.
Значения нагрузок действующих на несущую раму
Наименование нагрузки
Коэффициент перегрузки
Собственный вес покрытия
Собственный вес рамы
Статический расчет рамы
Максимальные усилия в гнутой части рамы возникают при действии равномерно распределенной нагрузки g = 619 кНм по пролету. При этом опорные реакции будут определяться по следующим формулам:
вертикальные:= 6066 кН;
горизонтальные:= 4954 кН.
Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты этой точки можно определить из следующих соотношений:
х = r×(1 – cosj1) = 3×(1 – 078) = 0636 см;
y = lcт + r×sinj1 = 121 + 3×0615 = 3055 см.
Определим М и N в этом сечении:
N = (A – q×x)×sinb + H×cosb = (6066 – 619×0636)×079 + 4954×062 = 7553 кН.
Подбор сечений и проверка напряжений
В криволинейном сечении Мmax = 11401 кНм а продольная сила N = 7553 кН.
Их расчетное сопротивление изгибу в соответствии с табл. 3 СНиП II-25-80 равно 15 МПа. Но умножая его на коэффициент условий работы mв = 1 (табл. 5 СНиП II-25-80) и деля на коэффициент ответственности сооружения (gn = 095) получим
Требуемую высоту сечения hтр приближено определим преобразовав формулу проверки сечения на прочность по величине изгибающего момента а наличие продольной силы учтем введением коэффициента 06.
Принимаем высоту сечения несколько больше требуемой при этом высота сечения должна состоять из целого числа досок т.е. принимаем 45 слоев толщиной после строжки d = 19 мм тогда:
hгн = 45×19 = 855 мм > 670 мм.
Высоту сечения ригеля в коньке принимаем из условия
hк > 03× hгн = 03×855 = 2565 мм из 20 слоев досок толщиной после строжки d =19 мм:
hк = 20×19 = 380 мм.
Высоту сечения стойки рамы у опоры принимаем из условия
Hоп > 04× hгн = 04×855 = 342 мм из 25 слоев досок толщиной после строжки d =19 мм:
Hоп = 25×19 = 475 мм.
Геометрические характеристики принятого сечения криволинейной части рамы:
В соответствии с п. 3.2 СНиП II-25-80 к расчетным сопротивлениям принимаются следующие коэффициенты условий работы:
mгн = 0813 (табл. 9 для Rc и Rи);
mгн = 0613 (табл. 9 для Rp).
Проверка напряжений при сжатии с изгибом
Изгибающий момент действующий в центре сечения находится на расстоянии от расчетной оси равном
hст - высота сечения стойки рамы у опоры;
hгн - высота сечения криволинейной части рамы.
Расчетные сопротивления древесины сосны 2 сорта с учетом всех коэффициентов условий работы определим по формулам:
Где 15 МПа – расчетное сопротивление сосны II сорта см. табл. СНиП II-25-80;
Где 9 МПа – расчетное сопротивление по СНиП II-25-80.
Расчетная длина полурамы lпр = 1443 м радиус инерции сечения
r = 0289х095 = 027455 тогда гибкость λ = lпрr = 1443027455 = 5256.
Для элементов переменного по высоте сечения коэффициент j следует умножить на коэффициент kжN принимаемый по табл. 1 прил. 4 СНиП II-25-80.
kжN = 066 + 034×b = 066 + 034×04 = 0796 где
b - отношение высоты сечения верхней части стойки к нижней:
Коэффициент j определяем по формуле (8) СНиП II-25-80:
= 1086 если произведение φkжN>1 то принимаем φkжN=1.
Далее следует определить коэффициент x учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента по формуле (30) СНиП II-25-80:
где N0 = H – усилие в ключевом шарнире.
Изгибающий момент от действия продольных и поперечных нагрузок определяемы из расчета по деформированной схеме в соответствии с п. 4.17 СНиП II-25-80 будет определяться по формуле (29) СНиП:
Для криволинейного участка при отношении
r – радиус кривизны центральной оси криволинейного участка.
Следовательно в соответствии с п. 6.30. СНиП II-25-80 прочность следует проверять для наружной и внутренней кромок по формуле (28) того же СНиП в которой при проверке напряжений по внутренней кромке расчетный момент сопротивления согласно п. 4.9 СНиП следует умножать на коэффициент kгв а при проверке напряжений по наружной кромке – на коэффициент kгн.
Расчетный момент сопротивления с учетом влияния кривизны составит:
для внутренней кромки: Wв = Wрасч×krв = 2278×10-3×088 = 2005×10-3 м3;
для наружной кромки:Wн = Wрасч×krн = 2278×10-3×111 = 2529×10-3 м3.
Тогда напряжения во внутренней и внешней кромках определим по формуле (28) СНиП II-25-80:
= 866 МПа Rc = 113 МПа;
= 575 МПа Rр = 5807 МПа.
Это означает что условие прочности по растяжению удовлетворяется т.к.:
(5807-575)5807100% = 098%5%.
Окончательно принимаем сечения рамы:
hгн=988 см; hк = 38 см; hоп = 475 см
где hк = 2019 = 38 см
Проверка устойчивости плоской формы деформирования рамы
Рама закреплена из плоскости:
- в покрытии по наружной кромке - плитами по ригелю
- по наружной кромке стойки – стеновыми панелями.
Внутренняя кромка не закреплена. Эпюра моментов в раме имеет следующий вид:
Точку перегиба моментов т.е. координаты точки с нулевым моментом находим из уравнения моментов приравнивая его к нулю:
получаем уравнение вида
Принимаем x = 710 м тогда:
Точка перегиба эпюры моментов соответствует координатам х = 710 м от оси опоры у = 608 м.
Тогда расчетная длина растянутой зоны имеющей закрепления по наружной кромке равна:
Расчетная длина сжатой зоны наружной (раскрепленной) кромки ригеля (т.е. закреплений по растянутой кромке нет) равна:
Таким образом проверку устойчивости плоской формы деформирования производим для 2-х участков.
Проверка производится по формуле:
Для сжатого участка lр2 = 625 м находим максимальную высоту сечения из соотношения:
Показатель степени n=2 т.к. на данном участке нет закреплений растянутой стороны.
Находим максимальный момент и соответствующую продольную силу на расчетной длине 485 м при этом горизонтальная проекция этой длины будет равна
Максимальный момент будет равен в сечении с координатами: х1 и у1
Момент по деформируемой схеме
Коэффициент mб=08 для h = 0988 м
При расчете элементов переменного по высоте сечения не имеющих закреплений из плоскости по растянутой кромке или при числе закреплений m4 коэффициенты jу и jМ – следует дополнительно умножать соответственно на коэффициенты kжN и kжМ в плоскости yz:
Подставим значения в исходную формулу:
Производим проверку устойчивости плоской формы деформирования растянутой зоны на расчетной длине где имеются закрепления растянутой зоны.
Гибкость коэффициент
При закреплении растянутой кромки рамы из плоскости коэффициент необходимо умножить на коэффициент kпN а - на коэффициент kпМ.
Поскольку верхняя кромка рамы раскреплена плитами покрытия шириной 12 м и число закреплений m>4 величину следует принимать равной 1 тогда:
jу×kпN = 0047×1414 = 0661;
jМ×kпМ = 033×366 = 121.
Подставим полученные значения в формулу проверки устойчивости плоской формы деформирования:
т.е. общая устойчивость плоской формы деформирования полурамы обеспечена с учетом наличия закреплений по наружному контуру.
Поскольку все условия прочности и устойчивости рамы выполняются принимаем исходные сечения как окончательные.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛОВ ГНУТОКЛЕЕНОЙ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ
Определим усилия действующие в узле:
продольная:N0 = А = 6066 кН;
поперечная:Q0 = H = 4954 кН.
Опорная площадь колонны:
Fоп = b×hоп = 14×475 = 665 см2.
При этом напряжения смятия sсм составят:
= 0093 кНсм2 Rсм = 122 кНсм2 где
Rсм – расчетное сопротивление смятию которое определяется по табл. 3 СНиП II-25-80.
Нижняя часть колонны вставляется в стальной сварной башмак состоящей из диафрагмы воспринимающей распор и двух боковых пластин воспринимающих поперечную силу и стальной плиты – подошвы башмака.
При передаче распора на башмак колонна испытывает сжатие поперек волокон нормативное значение расчетного сопротивления которому определяется по таблице 3 СНиП II-25-80 и для принятого сорта древесины составляет:
Rсм90н = 300 МПа = 03 кНсм2.
Поле деления на коэффициент ответственности сооружения получим расчетное его значение:
= 316 МПа = 0316 кНсм2.
Требуемая высота диафрагмы определяется из условия прочности колонны.
Конструктивно принимаем высоту диафрагмы 20 см.
Определим требуемую толщину d опорной вертикальной диафрагмы рассчитав ее на изгиб как балку частично защемленную на опорах с учетом пластического перераспределения моментов:
Найдем требуемый из условия прочности момент сопротивления сечения. При этом примем что для устройства башмака применяется сталь С235 с расчетным сопротивлением Rу = 230 МПа.
Из выражения для момента сопротивления известной из курса сопротивления материалов находим что:
Принимаем толщину диафрагмы d = 08 см.
Боковые пластины принимаем той же толщины.
Башмак крепим к фундаменту двумя ботами работающими на срез и растяжение.
Предварительно принимаем следующие размеры опорной плиты: длина lп = 575 см ширина bп = 34 см.
Сжимающее усилие передается непосредственно на фундамент. Изгибающий момент передающийся от башмака равен:
Момент сопротивления опорной плоскости башмака составит:
Для устройства фундаментов принимаем бетон класса В15 имеющий расчетное сопротивление сжатию Rb = 11 кНсм2.
Сжимающее напряжение под башмаком определим по формуле:
= 0045 кНсм2 Rb = 11 кНсм2.
Для крепления башмака к фундаменту принимаем болты диаметром 16 мм имеющие следующие геометрические характеристики:
Определим усилия в болтах:
растягивающие на один болт:
Напряжение растяжения в пределах нарезки составит:
= 232 кНсм2 = 1743 кНсм2
т.е. условие прочности выполняется.
Напряжение среза определим по формуле:
= 788 кНсм2 = 1404 кНсм2
Rs – расчетное сопротивление срезу стали класса С235 равное в соответствии с табл. 1* СНиП II-23-81* 085×Ry.
Условие прочности анкерных болтов выполняется.
Коньковый узел устраивается путем соединения двух полурам нагельным соединением с помощью стальных накладок.
На накладки действует поперечная сила от односторонней снеговой нагрузки равная:
S – расчетная снеговая нагрузка вычисленная ранее.
Определяем усилия действующие на болты присоединяющие прокладку к поясу:
l2 – расстояние между вторым рядом болтов.
По правилам расстановки нагелей отношение между этими расстояниями могут быть l1l2 = 12 или l1l2 = 13. Принимаем отношение 13 чтобы получить меньшее значение усилий.
Принимаем диаметр болтов 16 мм и толщину накладки 75 мм.
Несущую способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом 90° к волокнам согласно таблице 1719 СНиП находим из условий:
но не более значения
где a – толщина накладки; d – диаметр болтов.
Смятия крайних элементов - накладок:
Смятия среднего элемента – рамы:
где с – ширина среднего элемента узла (рамы).
Минимальная несущая способность одного болта на один рабочий шов: Tmin = 444кН.
Необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду:
Количество болтов в дальнем от узла ряду:
Следовательно принимаем 2 болта в первом ряду и 1 болт в крайнем ряду.
Проверку боковых накладок на изгиб не выполняем ввиду очевидного запаса прочности.
Обеспечение долговечности и пожаробезопасности
Древесина являясь гигроскопическим материалом способна поглощать влагу и отдавать ее в воздушную среду. При этом происходят деформации разбухания и усушки которые вызывают расстройство узлов конструкций растрескивание элементов и их коробление снижение прочности клеевых швов и т. п. При повышенной влажности (более 22%) развиваются грибки которые приводят к биологическому разрушению древесины. Увлажнение древесины снижает ее механические свойства.
Для защиты древесины и древесных материалов от увлажнения предусматривают конструктивные меры и защитную обработку. Эти меры принимают при складировании транспортировании монтаже а также эксплуатации.
Конструкции выполняют открытыми хорошо проветриваемыми доступными для досмотра ремонта и последующей химической обработки. Зазоры между поверхностями конструкций и стенками утепляют и герметизируют.
Покрытия с деревянными конструкциями как в нашем случае проектируются с наружным отводом атмосферных осадков. Запрещается устраивать парапеты и отводы.
Поверхность фундамента на которую опирается деревянная конструкция надлежит располагать выше пола не менее чем на 15 см.
Поверхность клееных деревянных конструкций защищают влагозащитными укрывистыми или лакокрасочными покрытиями.
Ответственные части конструкций места соприкасания древесины с металлом камнем бетоном концы клееных элементов находящихся на открытом воздухе будонажами и специальными составами.
Для защиты от разрушения применяют различные составы антисептиков которые подбираются в зависимости от вида конструкции и условия ее эксплуатации.
В проектируемом здании необходимо каркас подвергнуть биозащите антисептиками. Концы элементов несущих клеевых конструкций обработать тиоколовыми мастиками или эпоксидной смолой. Деревянные подкладки или прокладки соприкасающиеся с камнем бетоном или металлом подвергнуть антисептирующей обработке и гидроизоляции.
Все части неклееных несущих конструкций подвергнуть поверхностному антисептирванию.
Пожарная безопасность деревянных конструкций может быть повышена конструктивным и химическим способами.
Конструктивные способы заключаются в создании таких решений при которых преграждается распространение огня а предел огнестойкости повышается например устройство несгораемых диафрагм в покрытиях и т. д.
С помощью химических мер огнезащиты понижается возгораемость древесины. К ним относятся: обработка древесины антиперинами пропитка огнезащитная окраска защита штукатуркой и листовыми несгораемыми материалами.
В металлодеревянных конструкциях металл прогревается и теряет свою несущую способность раньше древесины. Такие конструкции имеют предел огнестойкости в среднем 0254 и для его повышения и для его повышения металлические крепежные детали защищают деревянными элементами или несгораемыми материалами.
В проектируемом складском здании необходимо несущии конструкции подвергнуть поверхностной обработке огнезащитными составами. Настилы подвергают глубокой пропитке огнезащитными составами.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции Госстрой СССР – М: Стройиздат 1982 – 66 с.
СНиП II-01.07.85. Нагрузки и воздействия Госстрой СССР – М: Стройиздат 1987г. – 47 с.
Конструкции из дерева и пластмасс. (Примеры расчета и конструирования). Иванов В.А. Куницкий Л.П. Кормаков Л.И. и др. – К: Будивельник - 504 с.
Шишкин В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс. Учебное пособие для техникумов. – М: Стройиздат 1974 – 219 с.
Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник И.М. Гринь В.В. Фурсов. Д.М. Бабушкин и др.; под редакцией И.М. Гриня – К.: Будивельник 1988 – 240с.