Проектирование кровельных конструкций и несущего каркаса здания

Чертёж Ольга.dwg

Район строительства город Тамбов
План фундамента. План плит перекрытия.
План кровли. Конструктивные узлы М 1:10
Многоэтажный панельный жилой дом
Утеплитель толщиной 150мм
Спецификация деревяных элементов на раму
Спецификация металлических элементов на раму
Курсовой проект по дисциплине "Металлические конструкции
Металлочерепица MetroBond
Водонепроницаемая мембрана
Обрешетка 100х22 с шагом 300
Рабочий настил 125х50 с шагом 300
Прогон 2х60х175 с шагом 1.1м
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ
подшивка из досок толщиной 25мм
утеплитель толщиной 125мм
прогон 2х60х175 с шагом 1200мм
рабочий настил 125х50 с шагом 300мм
обрешетка 100х22 с шагом 300мм
водонепроницаемая мембрана
металлочерепица metrobond
При устройстае фундаментов рубероид на бетонный блок укладывать в 2
слоя по горячей мастике.
Все конструкции заводского изготовления.
Сварку производить электродами Э42 (ГОСТ 9467-75). Типы сварных швов
приняты по ГОСТ 5264-80.
на наружные грани элементов должна выходить ядровая часть ствола.
Качество древесины в элементах деревянных конструкций должно соответствовать
требованиям п.2.2 СНиП II-25-80.
Спецификация деревянных элементов на раму
Гидроизоляция рубероид 2 слоя
Разрезной прогон М1:10
Московский Государствееный
Строительный Университет
Проектирование гнутоклееной рамы.
Коньковый узел. Узел 2.
Схема связей. М1:200.
Гнутоклееная рама. М1:20.
Схема монтажа. М1:375
Волнистые листы стеклопластика Salux Водонепроницаемая мембрана TYVEK Защитный настил 125х25 с шагом 100мм Рабочий настил 125х32 ммс шагом 300мм Прогон 175*100 мм. шаг 1250 мм Утеплитель Rockwool толщиной 150мм Пароизоляция Strotex Подшивка из досок 25мм
Спецификация металла.
Спецификация древесины.
Защитный настил(доска)
Болт нормальной точности
Заводской угловой шов
Заводской угловой шов c
Условные обозначения:
Материал рамы - древесина второго сорта
сосна. W=8 12%. 2. Клей для клеевого соединения рамы в карнизном узле ФР-12 по ТУ 6-05-1748-75 3. Катет сварных швов стальных элэментов kf =6 мм (кроме отмеченных) 4. Материал металлических деталей сталь С-235 по ГОСТ 27772-88* 5. Болты нормальной точности М24 класса 4.6 из стали С235 по ГОСТ 27772-88*
Схема монтажа. М1:250
сосна. W=8 12%. 2. Клей для клеевого соединения рамы в карнизном узле ФР-12 по ТУ 6-05-1748-75 3. Катет сварных швов стальных элэментов kf =6 мм (кроме отмеченных) 4. Материал металлических деталей сталь С-235 по ГОСТ 27772-88* 5. Болты нормальной точности М16 класса 4.6 из стали С235 по ГОСТ 27772-88*
Накладка 75 х 125 мм
Спецификация металл на раму.
Спецификация древесины на раму
Схема расположения связей несущего каркаса здания
плит покрытия и кровли М1:200
Проектирование деревянных конструкций промышленного здания
Курсовой проект по дисциплине: "Конструкции из дерева и пластмасс
МГСУ ПГС Кафедра КДиП
Гнутоклееная рама (Схемы
Металлочерепица "MetroBond" Водонепроницаемая мембрана TYVEK Продольные рёбра каркаса Поперечные рёбра каркаса Утеплитель мин.вата PAROC UNS 37 h=80мм. Пароизоляция FOLIAREX Фанера ФСФ толщиной 8мм.
Спецификация древесины на плиту

КДиП Ольга.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра: «Конструкций из дерева и пластмасс»
Специальность «Промышленное и гражданское строительство»
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ КРОВЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
И НЕСУЩЕГО КАРКАСА ЗДАНИЯ»
Студент ПГС- V-II Зо .
Руководитель проекта
РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ И НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КРОВЛИ.
1. Компоновка рабочего сечения плиты.
2. Расчетная схема плиты нагрузка и усилия
3. Геометрические характеристики сечения
4. Проверка плиты на прочность.
5. Проверка плиты по деформациям
РАСЧЕТ ГНУТОКЛЕЕНОЙ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ
1. Геометрические размеры рамы
2. Определение нагрузок на раму
3. Статический расчет рамы
4. Подбор сечения и проверка напряжений
5. Проверка напряжений при сжатии с изгибом.
6. Проверка устойчивости плоской формы деформирования рамы
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ УЗЛОВ
ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ДРЕВЕСИНЫ
1 Защита от биологического повреждения
2 Защита от возгорания
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Конструкции из дерева и пластмасс относятся к классу легких строительных конструкций применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.
При разработке проектов зданий и сооружений выбор конструктивных решений производят исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости трудоемкости и стоимости строительства. Принятые конструктивные схемы должны обеспечивать необходимую прочность и устойчивость. Учитываются условия эксплуатации изготовления транспортирования и монтажа предусматриваются меры по обеспечению их капитальности и долговечности (защита от биологического разрушения возгорания действия химически агрессивной среды).
Деревянные конструкции преимущественно клееные рекомендуется применять в зданиях: сельскохозяйственных предприятиях лесопильно-деревообрабатывающей промышленности с химически агрессивной средой (т.к. древесина и конструкции на ее основе обладают большой стойкостью по отношению к агрессивным средам) подсобно-вспомогательных промышленных и складских и т.п. Конструкции из дерева и синтетических материалов следует использовать в тех случаях когда требуется исключить влияние магнитных свойств конструкций и возможность искрообразования.
Сравнительная легкость древесины с учетом ее достаточно большой прочности и жесткости позволяет перекрывать значительные пролеты.
При проектировании необходимо предусматривать защиту деревянных элементов от увлажнения создавать для них осушающий температурно-влажностный режим осуществляя в первую очередь проветривание конструкций. В необходимых случаях возможно применение химических мер защиты.
I – гнутоклееная рама
Шаг несущих конструкций м
Тип несущих конструкций
Плита покрытия (12 м.)
Высота здания в коньке м
В соответствии с заданием на проектирование принимаем следующие параметры проектируемых конструкций покрытия:
плиты утепленные клеефанерные с одной нижней обшивкой под жесткую кровлю из листов металлочерепицы;
фанера соединяется с деревянным каркасом клеем марки ФР-12;
ребра каркаса из сосновых досок II сорта;
утеплитель минераловатные плиты толщиной 80 мм.
С целью недопущения увлажнения утеплителя принимается сквозная естественная вентиляция внутренних полостей плиты наружным воздухом. Вентиляция осуществляется в продольном направлении плиты.
Принимаются размеры плит:
ширина bп = 1200 мм;
высота 132 120 пролета;
длина 3400 мм (в соответствии с шагом несущих конструкций).
Номинальные размеры плиты в плане:118 х 338 м.
Нижняя обшивка клеефанерной плиты изготавливается из водостойкой фанеры марки ФСФ сорт ВВВ (ГОСТ 3916.1). Принимаем фанерные листы 1.2 х 12м. (после обрезки 118 х 113) тогда поперечных листов будет 3. Толщина нижней фанерной обшивки 8 мм.
Высоту ребер каркаса принимаем h = l 30 = 3400 30 = 113.3 мм.
Каркас плиты состоит из сосновых досок II сорта для которых взяты черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов сечением 32 х 125 мм. После сушки до 12% влажности и четырехстороннего фрезерования для склейки применяются чистые доски сечением 26 х 118 мм.
Общее число продольных ребер – 4 что обеспечивает расстояние в свету между ребрами менее 50 см.
Поперечные ребра принимаем сечением 26 х 94 мм. Число поперечных ребер – 4 что обеспечивает расстояние между ними не более 12 м.
В качестве утеплителя принимаем минераловатные плиты. Толщину утеплителя принимаем 80 мм. При высоте ребер 118 мм над утеплителем обеспечивается воздушная прослойка для вентиляции.
Рис. 1. Схема плиты покрытия
1. Компоновка рабочего сечения плиты.
Исходя из продольного шага ферм равному 34 м принимаем .
Высота панели с учетом определенных толщин материалов:
Расстояние между ребрами в осях (4 продольных ребра):
Тогда расстояние между ребрами
Рис. 2. Общий вид плиты покрытия
По скомпонованному сечению плиты покрытия составим таблицу 1 нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2 плиты.
2 Расчетная схема плиты нагрузка и усилия
Наименование нагрузки
Металлочерепица 63 кгм
Водонепроницаемая мембрана TYVEK 60г.м2
Продольные рёбра каркаса
Поперечные рёбра каркаса
Утеплитель мин.вата на основе базальтового волокна PAROC 37 γ=30кгм3 толщиной 80мм
Пароизоляция – паронепроницаемая полимерный материал FOLIAREX 110гм2
Фанера марки ФСФ толщиной 8 мм.
Итого постоянная нагрузка
- снеговая 1 район (0.8 0.7 = 0.56)
Итого полная нагрузка
Где: hн - ширина сечения обрешетки и настила соответственно
bн - толщина сечения обрешетки и настила соответственно
cн; - шаг обрешетки и настила соответственно
γд – объемный вес древесины.
Расчётное значение снеговой нагрузки принимается по СНиП 2.01.07-85* для г.Астрахань S - 0.8 кНм2 а нормативное значение снеговой нагрузки принимается умножением на коэффициент 0.7 расчётной т.е. S= 0.8 х 0.7= 0.56 кНм2.
Коэффициент надежности по снеговой нагрузке . Расчетное значение сосредоточенной силы
В нашем задании полная нагрузка на 1 пог. метр панели шириной 1200мм. составляет:
постоянная + временная
нормативная нагрузка: qн =0.781 1.2 = 0.937 кНм
расчётная нагрузка: qр =1.026 1.2 = 1.232 кНм
Расчетные характеристики материалов
Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта ВВВ толщиной 10 мм по табл. 10 и 11 СНиП II-25-80 находим следующие характеристики:
Расчетное сопротивление растяжениюRф.р. = 14 МПа;
Расчетное сопротивление сжатию Rф.сж. = 12 МПа;
Расчетное сопротивление скалываниюRф.ск. = 08 МПа;
Расчетное сопротивление изгибу Rф.и. = 08 МПа;
Модуль упругости Еф = 9000 МПа.
Для древесины ребер по табл. 3 СНиП II-25-80:
расчетное сопротивление изгибу Rдр.и. = 13 МПа;
модуль упругости Едр = 10000 МПа.
В соответствии с п. 6.25 СНиП II-25-80 расчет клееных элементов из древесины и фанеры следует выполнять по методу приведенного поперечного сечения. Для этого определим геометрические и физические характеристики такого сечения.
Геометрические характеристики сечения.
расчетная ширина фанерной обшивки по 6.27 СНиП II-25-80:
b – полная ширина сечения плиты b = 118 м;
a – расстояние между продольными ребрами по осям а = 0376 м.
Геометрические характеристики панели приводим к древесине ребер.
Приведенная площадь поперечного сечения:
Приведенный статический момент поперечного сечения панели относительно оси О-О:
Расстояние от оси О-О до нейтральной оси панели х – х:
Расстояние от нейтральной оси панели х – х до наружной грани фанерной обшивки: ;
Расстояние от нейтральной оси панели х – х до центра тяжести ребер:
Момент инерции фанерной обшивки относительно нейтральной оси панели х – х (без учета момента инерции фанерной обшивки относительно собственной оси):
Момент инерции ребер относительно нейтральной оси панели х – х:
Приведенный к древесине момент инерции панели преобразуя формулу СНиП II-25-80 определим:
Приведенный к фанере момент инерции по формуле СНиП II-25-80:
По расчетной схеме панель представляет собой шарнирно-опорную балку загруженную равномерно распределенной нагрузкой qрасч=1232кнм
Максимальный изгибающий момент:
Выражение позволяющее определить напряжения в растянутой обшивке и выполнить ее проверку на прочность:
гдеМ – расчетный изгибающий момент М = 1728 кН м
Rф.р – расчетное сопротивление фанеры растяжению Rф.р = 14МПа м;
mф – коэффициент учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки принимаемый равным при усовом соединении или с двухсторонними накладками mф = 06.
Напряжение в продольных ребрах работающих на изгиб:
Не до напряжение составит:
В соответствии с п. 6.29 СНиП II-25-80 проверка скалывающих напряжений по клеевому слою между шпонами фанерной обшивки в зоне приклейки продольных ребер каркаса производится по формуле:
гдеQ – расчетная поперечная сила;
Sф.пр – статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;
Rф.ск – расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон определяемое по табл. 6 СП 64.13330.2011
Jф.пр – момент инерции приведенный к фанере
bрасч – расчетная ширина сечения которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.
Поперечная сила панели равна ее опорным реакциям
Приведенный статический момент фанерной обшивки относительно нейтральной оси х – х:
Расчетная ширина клеевого соединения:
Касательные напряжения:
Проверка прочности по всем пунктам удовлетворена.
Проверка панели на прогиб.
Наибольший прогиб клеефанерной панели определяется по формуле:
Где f0 – прогиб без учета влияния сдвигающих усилий
k – коэффициент учитывающий влияние переменности высоты сечения принимаемый равным 1 для панели постоянного сечения;
с – коэффициент учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы и принимаемый по (1табл.Е 3) с = 154 + 38 = 192; при = 1.
h – полная высота сечения панели
qн – нормативная нагрузка на панель
где - предельный прогиб в панелях покрытий.
Запас по прочности составляет .
Пролет рам 21 м шаг 34 м. Ограждающие конструкции покрытия – металло черепица 6.3 кгм2. Район строительства – I. г.Астрахань Здание по степени ответственности относится ко II классу (γ = 095). Температурно-влажностные условия эксплуатации А1. Все конструкции заводского изготовления. Материал – древесина из сосны 2-го сорта металлические конструкции – сталь марки С235 ГОСТ 27772-88*. Склеивание рам – клеем ФРФ-50к
1. Геометрические размеры
Расчетный пролет рамы составляет 206 м. Уклон ригеля 1:4 т.е.
угол наклона ригеля a = 14°02;
Высота рамы в коньке f = 65 м (высота по оси рамы)
Тогда высота стойки от верха фундамента до точки пересечения касательных по осям стойки и ригели.
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:
где d - толщина склеиваемых досок.
Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля и стойки:
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:
Длина стойки от опоры до начала гнутой части:
На основании произведенных вычислений строим расчетную схему рамы:
Рис. 3. Схема гнутоклееной рамы
2. Сбор нагрузок на раму
Нагрузки от покрытия (постоянная нагрузка) - принимаем по предварительно выполненным расчетам ограждающих конструкций.
нормативнаяgн = 0221 кНм2;
расчетнаяgр = 0242 кНм2.
Собственный вес рамы определяем при Ксв = 6 из выражения
– расчетный пролет рамы;
– нормативная снеговая нагрузка для III снегового района которая определяется как произведение расчетной нагрузки по СНиП 2.01.07-85* на коэффициент равный 07; – коэффициент собственного веса рамы.
Собственный вес покрытия
221 3.4 cos a = 0.774
Собственный вес рамы
3. Статический расчет рамы.
Максимальные усилия в гнутой части рамы возникают при действии равномерно распределенной нагрузки g = 390 кНм по пролету. При этом опорные реакции будут определяться по следующим формулам:
Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты этой точки определяем из следующих соотношений:
Определяем М и N в этом сечении:
4. Подбор сечений и проверка напряжений.
В криволинейном сечении а продольная сила .
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 приближенно 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 40 слоев толщиной после строжки . Тогда .
Высоту сечения ригеля в коньке принимаем из условия из 14 слоев досок толщиной после строжки :.
Высоту сечения опоры рамы принимаем из условия: из 18 слоев досок толщиной после строжки
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:
по интерполяции согласно табл. 7;
Радиус кривизны в гнутой части по нейтральной оси будет равен:
Отношение тогда по интерполяции значений табл. 9[1] находим коэффициент (табл. 9 для Rc и Rи);
Изгибающий момент действующий в центре сечения находится на расстоянии от расчетной оси равном
Где 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:
Здесь 15 МПа и 9 МПа – значения соответствующих расчетных сопротивлений принимаемые по табл. 3 СНиП II-25-80.
Радиус инерции сечения:
При расчетной длине полурамы гибкость равна:
Для элементов переменного по высоте сечения коэффициент j следует умножить на коэффициент kжN принимаемый по табл. 1 прил. 4 СНиП II-25-80.
где b - отношение высоты сечения верхней части стойки к нижней:
Коэффициент j определяем по формуле:
где – коэффициент принимаемый для деревянных конструкций.
Определяем коэффициент x учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента по формуле (30) СНиП II-25-80:
где усилию в ключевом шарнире.
Изгибающий момент по деформированной схеме:
Для криволинейного участка при отношении
где 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.
Расчётный момент сопротивления с учетом влияния кривизны составит:
для внутренней кромки:
для наружной кромки:
Тогда напряжения во внутренней и внешней кромках определим по формуле (28) СНиП II-25-80:
Это означает что условие прочности по растяжению удовлетворяется т.к.:
Окончательно принимаем сечения рамы:
hгн= 40 19 = 760 см;
hоп = 1819 = 342 см
hк = 14 19 = 266 см
Рис. 4. Сечение рамы
6. 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 рамы не закреплена.
Точку перегиба моментов т.е. координаты точки с нулевым моментом находим из уравнения моментов приравнивая его к нулю:
получаем уравнение вида
Решая квадратное уравнение получим:
Принимаем x = 65 м тогда:
Точка перегиба эпюры моментов соответствует координатам х = 65 м от оси опоры у = 57 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:
Где:– продольная сила на криволинейном участке рамы;
– изгибаемый момент определяемый из расчета по деформированной схеме;
– коэффициент продольного изгиба определяемый по формуле (8) СНиП II-25-80;
– коэффициент учитывающий наличие закреплений растянутой зоны из плоскости деформирования (в нашем случае n = 2 т.к. на данном участке нет закреплений растянутой зоны);
– коэффициент определяемый по формуле (23) СНиП II-25-80.
Для сжатого участка lр2 = 392 м находим максимальную высоту сечения из соотношения:
Найдем значение коэффициента по формуле (23) СНиП II-25-80:
– коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на уч.
Показатель степени n = 2 т.к. на данном участке нет закреплений растянутой стороны.
Находим максимальный момент и соответствующую продольную силу на расчетной длине при этом горизонтальная проекция этой длины будет равна
Максимальный момент будет в сечении с координатами: и ;
Момент по деформируемой схеме
Коэффициент для по табл.7 СНиП II-25-80 тогда
При расчете элементов переменного по высоте сечения не имеющих закреплений из плоскости по растянутой кромке или при числе закреплений коэффициенты и – следует дополнительно умножать соответственно на коэффициенты и в плоскости (по табл. 1 и 2 Приложения 4 СНиП II-25-80):
Тогда расчетные значения коэффициентов и примут следующий вид:
Подставляя эти значения в исходную формулу проверки устойчивости плоской формы деформирования получим:
Производим проверку устойчивости плоской формы деформирования растянутой зоны на расчетной длине где имеются закрепления растянутой зоны.
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:
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.
Максимальная поперечная сила в коньковом узле возникает при несимметричной временной снеговой равномерно распределенной нагрузке на половине пролета которая воспринимается парными накладками на болтах.
Максимальная поперечная сила в коньковом узле при несимметричной снеговой нагрузке
где S = 08 34 = 272 кНм – погонная снеговая нагрузка (см. табл. 3).
Определяем усилия действующие на болты присоединяющие накладки к раме:
l2 – расстояние между вторым рядом болтов.
По правилам расстановки нагелей отношение между этими расстояниями может быть . Мы приняли отношение чтобы получить меньшие значения усилий.
Принимаем диаметр болтов 12 мм и толщину накладок 75 мм. (Толщина накладки примерно должна быть равна половине ширины рамы.)
Несущую способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом 900 к волокнам согласно табл. 17 19 [5] находим из условий:
но не более значения
где a – толщина накладки см;
d – диаметр болтов см;
ka – коэффициент зависящий от диаметра болтов и величины угла между направлением усилия и волокнами древесины накладки по табл. 19 [5];
· смятия крайних элементов – накладок с учетом угла между направлением усилия и волокнами древесины рамы (a = 900):
· смятия среднего элемента - рамы с учетом угла между направлением усилия и волокнами древесины рамы ():
где с – ширина среднего элемента – рамы см.
Минимальная несущая способность одного болта на один рабочий шов из данных трех условий: тогда необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду
Количество болтов в дальнем от узла ряду:
Расстояние между болтами принимаем по правилам их расстановки по СНиП [5]
l1 ³ 2×7×d =2 х 7 х 1.2 = 168 см принимаем 18 см
тогда расстояние l2 = 3 l1 = 3 18 = 54 см.
Ширину накладки принимаем ³ 10d что равно 120 мм по сортаменту ГОСТ 24454-80* принимаем ширину накладки 125 мм тогда расстояние от края накладки до болтов S2 ³ 3d = 3 × 12 = 36 см » 4 см расстояние между болтами
S3 = bн – 2 × S2 = 125 - 2×4 = 45 см что больше чем S3 ³ 35d = 35×12 = 42 см.
Изгибающий момент в накладках определяется по схеме рис. 5.
Момент инерции одной накладки ослабленной двумя отверстиями диаметр.12 см:
где S3 = 45 см – расстояние между болтами.
Момент сопротивление накладки
Напряжение в накладках
где Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу по табл. 3 [5]; Rи = 13 МПа.
Следовательно принимаем 2 болта в первом ряду и 1 болт в крайнем ряду.
Проверку боковых накладок на изгиб не выполняем ввиду очевидного запаса прочности.
Рис. 5. Коньковый узел
Расчет опорного узла производится следующим образом:
Определим усилия действующие в узле:
Опорная площадь колонны:
При этом напряжения смятия sсм составят:
где Rсм = 15 кНсм2. – расчетное сопротивление древесины смятию (сжатию)
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 плиты принята: lпл = hоп + » 2×5 см = 342 + 250 = 442мм
ширина плиты: bпл = b + 2×10 см = 140 +2 100 = 340мм.
Длина lпл = 442 мм ширина bпл = 340 мм (см. рис. 6) включая зазоры с = 5 мм между боковыми пластинами и рамой по 05 см.
Рис. 6. Опорный узел рамы
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:
Для крепления башмака к фундаменту принимаем болты диаметром 16 мм [ГОСТ 24379.0-80] имеющие следующие геометрические характеристики:
Сечение по стержню Fбр = 201 см2; Сечение по нарезке Fнт = 157 см2.
Для того чтобы срез воспринимался полным сечением болта ставим под гайками шайбы толщиной 10 мм.
Анкерные болты работают на растяжение и срез от действия распора.
Определим усилия в болтах:
Растягивающие на один болт:
Напряжение растяжения в пределах нарезки составит:
т.е. условие прочности выполняется.
Напряжение среза определим по формуле:
где Rc – расчетное сопротивление срезу стали класса С235 равное в соответствии с табл. 1* СНиП II-23-81* 0.58 Ry
Условие прочности анкерных болтов выполняется.
Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания имеет важнейшее значения для обеспечения их необходимой долговечности. В этих целях предусмотрена конструктивная и химическая защита деревянных конструкций.
1. Защита от биологического повреждения
Гниение древесины является результатом жизнедеятельности древоразрушающих грибов. Для своего питания древоразрушающие грибы используют органические вещества древесины. Конечным результатом гниения является полная деструкция древесины.
Борьба против гниения древесины направлена на прекращение жизнедеятельности грибов и может вестись в двух направлениях:
Обеспечение условий эксплуатации деревянных конструкций при которых влажность древесины никогда не будет превышать 20%.
Введение в древесину антисептиков.
Принципом конструктивной защиты древесины от гниения является создание такого температурно-влажностного режима при котором обеспечивается сохранение влажности до 20 % на все время эксплуатации. Необходимо обеспечивать надежную гидроизоляцию деревянных конструкций и их частей соприкасающихся с грунтом фундаментами и металлическими частями.
Конструктивных мер по защите древесины от гниения бывает недостаточно при эксплуатации деревянных конструкций в условиях постоянного или периодического увлажнения. Для таких деревянных конструкций антисептирование является основным мероприятием по защите от гниения.
Вод антисептической обработки древесины выбирается в зависимости от условий эксплуатации.
Антисептики делятся на три группы:
- органорастворимые;
В данном курсовом проекте рекомендуется покрывать деревянные конструкции олифой водостойкими красками и эмалями пропитывать гидрофобными антисептиками (например ХМБ-444). Необходимо следить за сохранностью защитных покрытий не допускать сколов вмятин борозд царапин и разрывов.
2. Защита от возгорания
Деревянные конструкции должны эксплуатироваться при температуре 500.
Конструктивными мерами по защите конструкций от возгорания и интенсивного развития пожара в деревянных зданиях предусматривается применение деревянных конструкций из массивных преимущественно строганных элементов.
Горение древесины происходит в результате ее нагрева до температуры при которой начинается ее термическое разложение с образованием горючих газов содержащих углерод. Таким образом древесина как органический материал сгораема. Однако благодаря малой теплопроводности горение крупных элементов долго ограничивается наружными слоями и они имеют достаточный предел огнестойкости – очень важный показатель для успешного тушения пожара. Он определяется временем при котором нагруженный элемент сохраняет несущую способность при температуре пожара. Деревянные элементы крупных сечений имеют более высокий предел огнестойкости чем остальные.
Целью защиты от возгорания является повышение предела огнестойкости деревянных конструкций с тем чтобы они дольше сопротивлялись возгоранию и в процессе горения не создавали и не распространяли открытого пламени. Это достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты деревянных конструкций от возгорания.
Деревянные конструкции должны быть отдалены от печей и нагревательных приборов достаточными расстояниями или огнестойкими материалами. Для предотвращения распространения огня деревянные строения должны быть разделены на части противопожарными преградами и зонами из огнестойких конструкций. Деревянные ограждающие конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха по которым может распространяться пламя недоступное для тушения. Элементы деревянных конструкций должны быть массивными клееными или брусчатыми имеющими большие пределы огнестойкости чем дощатые. Обыкновенная штукатурка значительно повышает сопротивление деревянных стен и потолков возгоранию.
Химическая защита от возгорания производится в тех случаях когда от ограждающих деревянных конструкций требуется повышенная степень огнестойкости например в помещениях где есть легковоспламеняющиеся материалы. Она заключается в противопожарных пропитках и окраске. Для огнезащитной пропитки древесины применяют вещества называемые антипиренами (ОФП – 9 ГОСТ 23790-79). Эти вещества введенные в древесину при опасном нагреве плавятся или разлагаются покрывая ёё огнезащитными пленками или газовыми оболочками препятствующими доступу кислорода к древесине которая при этом может только медленно разлагаться и тлеть не создавая открытого пламени и не распространяя огня. Пропитка древесины производится с одновременной пропиткой антисептиком. Защитные краски на основе жидкого стекла суперфосфата и других веществ наносятся на поверхность древесины. При нагревании во время пожара пленки их вздуваются от выделяемых
газов и создают воздушную прослойку временно препятствующую возгоранию.
Более эффективной мерой является поверхностная защита древесины от возгорания путем нанесения нескольких слоев покрытий. Причем каждый следующий слой наносится после полного высыхания предыдущего.
Деревянные поверхности покрываются огнезащитной облицовкой и штукатуркой деревянные части отделяются от источников нагрева противопожарными преградами.
Клеедеревянные трехшарнирные рамы: Метод. указ. Э.В. Филимонов В.И. Линьков А.Ю. Ушаков. М.: МГСУ 1993.
Проектирование клееных деревянных конструкций. Ч. II. Проектирование рам из прямолинейных элементов Е.Н. Серов Ю.Д. Санников. СПб. 1998.
Конструкции из дерева и пластмасс Э.В. Филимонов Л.К. Ермоленко М.М. Гаппоев И.М. Гуськов В.И. Линьков и др. М.: АСВ 2010.
Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80). М.: Стройиздат 1986.
СНиП П-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. М.: Госстрой России 1994.
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М.: Госстрой России 2003.
Справочные материалы по проектированию деревянных конструкций. М.: МГСУ 2003.
СНиП П-23-81. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М.: Стройиздат 2005.