Проектирование деревянных конструкций здания

Курсовой.doc

Дерево в качестве строительного материала применяется с древнейших времен. Этому способствовало наличие лесов легкость обработки и транспортировки деревянных элементов к месту строительства. Кроме того древесина обладает хорошими конструкционными качествами — значительной прочностью и упругостью при сравнительно небольшой массе.
Применительно к нашей стране в которой сосредоточены огромные лесные богатства технико-экономическая целесообразность деревянного строительства не вызывала сомнений. С давних пор применялись в строительстве деревянные сооружения оборонительного общественного хозяйственного жилищного и других назначений.
К недостаткам деревянных конструкций относится их подверженность увлажнению биоповреждению (гниению) и возгоранию. Поэтому огромное значение при проектировании деревянных конструкций имеет разработка мер по защите древесины от увлажнения гниения и возгорания.
Высокая прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий имеющих пролеты до 100 метров и более.
Данный курсовой проект состоит из:
обоснованиерасчет и конструирование основных несущих конструкций покрытия;
расчет и конструирование защитных конструкций покрытия;
проектирование каркаса с выбором типа и размещения связей жесткости;
разработка мероприятий по обеспечению долговечности
разработка рабочих чертежей конструкции и узлов крепления;
составление спецификаций;
Целью при выполнении данного курсового проекта является обеспечение конструкций устойчивого состояния при эксплуатации. Также необходимо обеспечить защиту от гниения и возгорания и долговечную эксплуатацию всего промышленного здания.
Несущие конструкции рамних поперечников.
Рамный поперечник включает в себя колонны на которые опирается ригель. Несущие конструкции рамного поперечника когут бать заводського или строительного производства. Заводские констуркции изготовляют клееными из досок. В нашем случае будет использована именно такая конструкція.
Ригели когут бать изготовлены из дощатоклеенных балок армированных дощатоклееных балок клеефанерных балок.
Дощатоклеенные балки бывают с параллельными кромкамидвохскатнымигнутоклееными. Высоту балок принимают в пределах(18 .112)
Наклон верхній грани двохскатных балок принимают в пределах 25 .10 %. Довхскатные прямолинейные гнутоклеенные балки делают только прямоугольного сечения.
Гнутоклееные балки рекомендуються при наклонах 10 .25% причем одна из опор не зависимо вид пролета должна быть подвижной.
Рис1.2 Дощатоклееные балки
Армирование повышает несущую способностьжесткость и надежность деревяных балок.Наибольшего эфекта от армированиядостигают в случае розмещения арматуры в розтянутой и стиснутой зонах поперечного сечения балок. Армировать рекомендуется стержневой горячекатанной арматурой из стали класса А2А4. Клеефанерные балки состоят из стенок и дощатих поясов.
Дощатоклееные балки обладают рядом преимуществ перед другими составными балками:
они работают как монолитные;
их можно изготовить с поперечным сечением большой высоты;
в балках длиной более 6 м отдельные доски стыкуют по длине с помощью зубчатого шипа и следовательно балки не будут иметь стыка ослабляющего сечение;
в дощатоклееных балках можно рационально размещать доски различного качества по высоте. Слои из досок первого или второго сортов укладывают в наиболее напряженные зоны балки а слои из досок второго или третьего сортов — в менее напряженные места. В дощатоклееных балках можно также использовать маломерные пиломатериалы.
По длине все доски клеедощатых балок стыкуются зубчатым соединением. Стыки должны располагаться на расстоянии не менее 30 см по длине и вразбежку – в соседних слоях.
Синтетические клеи для склеивания древесины назначаются в зависимости от температурно-влажностных условий эксплуатации клееных конструкций. В настоящее время наибольшее распространение получили резорциновые и фенолоно-резорциновые клеи (ФР-12 ТУ 6-05-1748-75; ФРФ-50 ТУ 6-05-281-14-77).
Опыт применения дощатоклееных балок показывает что их надежность зависит от качества склейки и тщательного соблюдения технологического процесса изготовления. Это возможно только в заводских условиях в специальных цехах с необходимым оборудованием при качественной сушке пиломатериалов. Работы по изготовлению балок следует выполнять специально обученным персоналом.
Рамные поперечники предназначены для восприятия вертикальних и горизонтальних загрузок. Как правило проектируют однопролетные поперечники с шарнирным опиранием ригеля на колоны и с защемленим колон(стояков) в фундаменте в плоскости рамы. При расчетах необходимо учитывать ветровую загрузку
Клеефанерная панель покрытия.
Для дощатого каркаса связывающего верхние и нижние фанерные обшивки в монолитную склеенную коробчатую панель применены доски из березы 1 и2 сорта влажностью не более 12%. Древесину пропитать антисептиком ХМББ-3324 ГОСТ 237872-79 и антипиреновым покрытием ОФП-9 ГОСТ 23790-79. Обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта ВВВ. Направление волокон наружных шпонов фанеры как в верхней так и в нижней обшивке панели должно быть продольным для обеспечения стыкования листов фанеры “на ус” и для лучшего использования прочности фанеры. Клей марки ФРФ-50 по ТУ 6-05-281-14-77. . Гидроизоляция из мастики битумной толщиной 2 мм.
1. Компоновка рабочего сечения.
Исходя из продольного шага колонн равному 30 м принимаем . .lр=2.98м с учетом технологических зазоров.
Ширину панели принимаем с учетом свеса равного 25 30 см. Так как Lската балки = 5.15+0.25=5.4м то принимаем панель общей шириной 1.12м при этом bр =1.08 м в количестве 5на скат.
Толщину панели выбирают в завистимости от lрасч. панели и как правило она составляет . h=0.092м
Таким образом суммарная толщина панели составит 108 мм.
- продольные ребра: Продольные –рабочие сплошные по длине ставятся на расстоянии не более 50 см. друг от друга из условий работы обшивок на изгиб от сосредоточенных грузов.
из расчета толщины панели видно что высота продольных ребер равна 92 мм . Для их изготовления принимаем черновую доску100 х 50 мм. В чистоте доска имеет размеры 92 х 42 мм. Для этого делается острожка по кромкам по4 мм с каждой и по пласти по 4 мм с каждой.
- поперечные ребра: Поперечные – ставятся на расстоянии не более 1.5м как правило в местах стыков фанерных обшивок и перекрываются в местах пересечений с продольными ребрами так как сооружение относится к Б 2 и класс ответственности III
их высота как и в продольных 92мм
Фанера в обшивках принимается по ГОСТ 3916-69 или др. с минимальными отходами при раскрое листов и стыкуется между собой на «ус»где lуса=10&в нашем расчете 8см.
2. Расчет верхней обшивки панели на изгиб.
Расчет ведут согласно расчетной схеме а так же руководствуясь [1п. 4.25] bрасч=0.9хb при L>6хс где Lполная =112см а bр=108см – рассчетная ширина сечения плиты L=298см-рассчетная длинна плиты.
Для начала необходимо найти максимальный момент по формуле где - расстояние между продольными ребрами в осях . c=b-2 tреб. n =108-2х4.22=49.8см (0.498мм). Согласно [2 п. 6.14]: нормативная нагрузка в этом случае составляет 1 кН и коэффициент надежности равен 12. Тогда расчетная нагрузка будет находиться следующим образом: кН.
Зная все это можем записать:
. Mmax=P.c8 Mmax=1.2х 0.4988=0.0747кН.м
Момент сопротивления поперечного сечения находим по формуле:
Прочность на изгиб проверяется по следующему неравенству:
МПа[2 табл. 10]; [2 табл. 6]; [1].
Таким образом условие прочности на изгиб выполняется: .
3. Расчет приведенного сечения [2 п.4.25].
Так как l > 6а(a - расстояние между продольными ребрами в свету) то bрасч= 0.9b = 0.9х1.08 =0.972м
Момент инерции приведенного сечения относительно оси х рассчитывается по формуле: где - толщина продольных ребер.
Момент сопротивления приведенного поперечного сечения находим по формуле:
Сводная таблица нагрузок на панель.
Коэффициент надежности по нагрузке
) 3-х слойный гидроизоляционный ковер
Для нахождения нормативного загружения панели на погонный метр необходимо умножить суммарную нормативную нагрузку из таблицы на величину шага грузовой площади (ширины панели). Для нахождения расчетного загружения панели на погонный метр необходимо умножить суммарную расчетную нагрузку из таблицы на величину шага грузовой площади (ширины панели).
5. Проверка панели на прочность.
Проверку ведут согласно расчетной схеме.
- максимальный изгибающий момент в середине пролета:
-напряжение в растянутой обшивке:
где 06 – коэффициент учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке.
Прочность сжатой обшивки обеспечена.
- расчет на устойчивость сжатой обшивки [2 п. 4.26]:
Устойчивость сжатой обшивки обеспечена.
-расчет на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки[2 п. 4.27]:
Поперечная сила ; приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси ;
расчетная ширина клеевого соединения .
Скалывание по клеевому слою не происходит.
6. Проверка панели на прогиб.
Прогибы в пределах допустимого значения.
Клеено-деревянная балка.
В качестве несущих конструкций покрытия принимаем дощатоклееные балки состоящие из склеенных между собой досок которые находят применение в покрытиях пролетом до 18 м. Материал изготовления - доска береза 1-го 2-го сорта толщиной 50 мм. После острожки чистовой размер доски 42 мм. двускатного очертания с уклоном верхней кромки 1:10. Расстановка балок через 3 м. Продольная неизменяемость покрытия обеспечивается прикреплением панелей к балкам и постановкой горизонтальных связей в торцах. Поперечное сечение балки представляет собой клеено-деревянный пакет из досок. Для изготовления балок используют березу первого второго и третьего сорта (см. рис. 8) влажностью не выше 12%. Пакет соединяют клеем марки ФРФ-50. Древесину пропитать антисептиком ХМББ-3324 ГОСТ 237872-79 и антипиреновым покрытием ОФП-9 ГОСТ 23790-79.
1. Подбор высот балки и ширину сечения.
Принимаем толщину слоя в 42 мм т.е. мм. Принимаем уклон скатов . Высоту балки в середине пролета принимаем из рекомендуемого значения м. Уточняем число досок в верхнем сечение балки с учетом толщины слоя:
доски. Уточняем высоту балки в коньковом сечении: мм. Находим высоту в опорном сечении: мм.
Для определения ширины сечения балки b - необходимо знать высоту в опасном сечении . и расстояние до опасного сечения
Таким образом согласно выше сказанному следовало бы принять ширину сечения балки 127 мм. Принимаем черновую доску 140 х 50 мм. В чистоте доска имеет размеры 130 х 42 мм. Для этого делается острожка по кромкам по 5 мм и по пласти по 4 мм с каждой стороны. b=0.130м
Доски располагаются по высоте сечения балок таким образом чтобы древесина наиболее высокого качества размещалась в наиболее напряженных нижней и верхней зонах.
Следует отметить что для экономии дорогой древесины I сорта сечение разбивают на слои сортности согласно схеме.
2. Подсчет нагрузок на балку.
Сводная таблица нагрузок на балку.
) панель покрытия с рулонной кровлей
( из табл. Нагр. на панель)
) собственный вес балки
Для нахождения нормативного загружения балки на погонный метр необходимо умножить суммарную нормативную нагрузку из таблицы на величину шага грузовой площади (шага колонн). Для нахождения расчетного загружения балки на погонный метр необходимо умножить суммарную расчетную нагрузку из таблицы на величину шага грузовой площади (шага колонн).
3. Статический расчет балки.
- изгибающий момент в опасном сечении:
- момент сопротивления поперечного сечения изгибу:
- проверка максимального изгибающего напряжения:
[2 табл. 5]; [2табл. 7].
Условие прочности обеспечено.
- проверка касательных напряжений:
где [2 табл. 3]; [2 табл. 7].
Максимальная изгибающая сила ; Статический момент в опорном сечение ; момент инерции в опорном сечении .
Скалывания не происходит.
- проверка устойчивости плоской формы деформирования:
где [2 п. 4.14] где в свою очередь h = 76 см – максимальная высота на участке шага связей с опасным сечением; ;(согл. СНиП II-25-80) . [2 табл. 2 прил. 4]; ; .
Устойчивость плоской формы деформирования обеспечена.
- полный относительный прогиб:
где [2 табл. 3 прил. 4].
Прогибы в пределах допустимого.
Дощато-клееная колонна.
Для изготовления колонн используют березу 1-2 сорта влажностью не выше 12% сплачивая пакет вразбежку на клей марки ФРФ-50. Древесину пропитать антисептиком ХМББ-3324 ГОСТ 237872-79 и антипиреновым покрытием ОФП-9 ГОСТ 23790-79. Торцы покрыть мастикой УТ-32.
1. Подбор сечения стойки.
Используем значения согл. ДБН В.1.2-2:2006
Предельная гибкость колоны-120(=120) Заданная высотаHкол=4.5мВысота поперечного сечения колоны составляет 18-115 H hмinсеч=H(0.289хд). При H>4.5m hпоп.сеч=30см .Ширина поперечного сечения составляет -14-hпопер. Сеч. ( 12см при пролетах до 15м.)
Так как для прямоугольного сечения то можем записать ;h .
; откуда ; 9.934.7=0.285м
; откуда . 4.534.7=0.1296=0.130м
Уточняем исходя из принятой толщины доски пакета как и в балке.
Тогда n=0.2850.033=9 таким образом .
Принимаем черновую доску 142х42. В чистоте доска имеет размеры 130 х 33 мм. Для этого делается острожка по кромкам по 6 мм с каждой и по пласти по 45 мм с каждой.
В конечном счете было подобрано следующее поперечное сечение: h=0.297и b=0.130м.
2. Определение нагрузок на колонну.
Расчетная схема колонны приведена в графической части. Согласно этой схеме колонны испытывает воздействие от следующих видов нагрузки:
- от балки ригеля: ;
- от снегового загружения: ;
- от собственного веса: ;
- от стенового ограждения:
- от ветрового загружения:
где [1]; [1]; [1]; [1];
3. Определение изгибающих моментов без учета сочетания:
4. Определение поперечных сил без учета сочетания:
5. Определение усилий в колонне с учетом коэффициентов сочетания:
Для расчета колонны на прочность и устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения и
6. Проверка сечения по прочности и устойчивости плоской формы деформирования:
- проверку на прочность проводим согласно [2 п. 4.17] по формуле:
где [ табл. 3]; [2 табл. 5]; [2табл. 7]; [2 табл. 6]; [2табл. 8]; [1];
Прочность стержня колонны обеспечена.
Устойчивость стержня рамы обеспечена.

деревянное строение.dwg