Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Курсовая работа.dwg

Клеефанерная панель покрытия
002200001 - 08.03.01 - КП - 2022
Кафедра строительных технологий и конструкций г. Сургут 2022 г.
Конструкции из дерева и пластмасс
Спецификация панели П-1
Примечание: 1. Продольные и поперечные ребра выполняются из ели. s*;2. Соединение древесины с фанерой осуществляется клеем ФР-12. 3. Соединение обшивок по длине выполнятся на "ус". 4. Данный лист смотреть совместно с листом 1.
Утеплитель (минвата) p = 1 кНм3
Одноэтажное каркасное здание
Монтажная схема покрытия
Узлы клеедощатой рамы
Примечание: 1. Данный лист смотреть совместно с листами 1 и 4. 2. Стыкование досок по длине выполнять на зубчатый тип.
Спецификация элементов
Наименование элемента
Примечание: 1. Данный лист смотреть совместно с листом 3. 2. Для изготовления рамы применять древесину ель II сорта. 3. Влажность древесины не более 15%. Склеивание осуществлять клеем марки ФР-12. 4.В спецификации указан чистовой расход древесины.
Примечание: 1. Данный лист смотреть совместно с листами 2
2. Конструкция покрытия условно не показана.
Центральные поперечные ребра
Схема распиловки стойки
Схема распиловки ригеля

КП_МайороваДВ_608-81.pdf

Бюджетное учреждение высшего образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Сургутский Государственный Университет»
Кафедра «Строительные технологии и конструкции»
по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс»
Тема: «Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций»
Компоновка конструктивной схемы и описание основных частей
зданий и его каркаса 3
Расчет ограждающих конструкций 3
1 Компоновка рабочего сечения панели 3
2 Расчет обшивки по прочности на монтажную нагрузку 5
3 Сбор нагрузок на панель 5
4 Расчет панели на прочность 7
5 Расчёт на устойчивость сжатой обшивки: 8
6 Расчет на скалывание клеевого шва 8
7 Проверка панели на прогиб 9
Конструктивный расчет рамы 9
2 Конструктивный расчет рамы 11
2.1 Подбор и проверка сечения рамы 11
2.2 Условие устойчивости 15
3 Расчет узлов рамы 16
3.1 Коньковый узел 16
Мероприятия по защите от гниения 21
Список используемой литературы 24
02200001-08.03.01-КП-2022
Компоновка конструктивной схемы и описание основных частей зданий и его каркаса
В данной работе было запроектировано производственное сооружение конструктивной схемой которого является рама пролетом 30 метров. Расчетной
схемой является трёхшарнирная рама. Шаг рам 6 метров количество шагов 8.
На рамы укладываются панели т.е. тип кровли утепленный. В торцах здания
были установлены фахферковые колонны разной высоты наибольшая высота
в середине пролета 975 метров с шагом 3 метров. Материал фахферковых колонн – дерево (брус 500*500 мм).
Длина здания 48 метров ширина 30 метра наибольшая высота составляет
5 метров. Фундамент здания может быть монолитным или сборным размеры
подбираются с учетом свойств грунтов на данном участке строительства. В данном проекте фундаменты не проектировались и изображены условно.
Расчет ограждающих конструкций
Размер панели в плане 148 598 м; обшивки из водостойкой фанеры
марки ФСФ сорта ВВВ по ГОСТ 3916-69 *; ребра из еловых досок второго
сорта. Клей марки ФРФ – 50. Утеплитель – минеральные плиты толщиной 10
см на синтетическом связующем по ГОСТ 9573 – 82*. Плотность утеплителя 1
кНм3. Пароизоляция из полиэтиленовой плёнки толщиной 02 мм. Воздушная
прослойка над утеплителем – вентилируемая вдоль панели. Кровля из рулонных
материалов (рубероид) трёхслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной
прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки панели.
Место строительства – Воркута.
1 Компоновка рабочего сечения панели
Рис.1. Панель покрытия
Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учётом обрезки
кромок для их выравнивания bп = 1480 мм. Толщину панели принимают 8 мм.
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.
Для дощатого каркаса связывающего верхние и нижние фанерные обшивки в монолитно склеенную коробчатую панель применены черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (применительно к ГОСТ
454 – 80*Е) сечением 50 200 мм. После сушки (до 12% влажности) и четырёхстороннего фрезерования черновых заготовок на склейку идут чистые доски
Номинальные размеры:
Но так как размеры у каждой плиты предусматриваются на 20 мм меньше
то расчетными размерами будут являться:
Количество ребер в продольном направлении – 4;
Количество ребер в поперечном направлении – 3.
где р – высота ребра;
= 2 = ф = 10 мм – толщина верхнего и нижнего фанерного листа;
hр=200 мм (5 снеговой район);
Принимаем hр=192 мм (с вычетом обрезов);
Ширина ребра: bр = 50 мм;
Принимаем bр=42 мм (с вычетом обрезов);
hп = hр+1 + 2=192+10+10=212 мм
2 Расчет обшивки по прочности на монтажную нагрузку
Каркас панели состоит из четырёх продольных рёбер. Шаг рёбер принимают из расчёта верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперёк волокон
от сосредоточенной силы Р = 112 = 12 кН как балки заделанной по концам (у
рёбер) шириной 1000 мм.
Расстояние между рёбрами в осях:
Изгибающий момент в обшивке:
Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:
Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:
где Rфизг - расчётное сопротивление изгибу фанеры.
= 43 МПа 65 12 = 78 МПа
где 12 – коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.
Условие = M W Rизг. выполнено принимаем 4 ребра.
3 Сбор нагрузок на панель
Подсчет нагрузки на 1 м панели
Фанера марки ФСФ сорт
Утеплитель-минераловатные плиты
Фанера марки ФСФсорт
Постоянная нагрузка:
Расчётные характеристики материалов:
Для фанеры марки ФСФ сорта ВВВ семислойной толщины 8 мм по табл.
и 11 СНиП II-25-80 имеем:
Расчётное сопротивление фанеры растяжению Rф.р. = 14 МПа;
Расчётное сопротивление фанеры сжатию Rф.с. = 12 МПа;
Расчётное сопротивление фанеры скалыванию Rф.ск. = 08 Мпа;
Модуль упругости фанеры Еф = 9000 МПа;
Расчётное сопротивление фанеры изгибу Rф.и. = 65 МПа.
Для древесины рёбер по СНиП II-25-80 имеем модуль упругости
Геометрические характеристики сечения панели:
Приведённая расчётная ширина фанерных обшивок согласно СНиП II-2580 п. 4.25:
bпр. = 09 148= 1332 м
Геометрические характеристики поперечного сечения клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке.
Приведённый момент инерции поперечного сечения панели:
Приведённый момент сопротивления поперечного сечения панели:
4 Расчет панели на прочность
Полная нагрузка на 1 м панели:
Нормативная: qн = 675 15 10 = 10125 кНм
qр = 8448 15 10 = 12672 кНм
Максимальный изгибающий момент в середине пролёта:
Напряжение в растянутой обшивке:
= 1590150 Па 14 06 106 = 8400000 Па
где 06 – коэффициент учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры в растянутом стыке.
5 Расчёт на устойчивость сжатой обшивки:
При расстоянии между продольными рёбрами в свету:
С=C1-bр=048-0042=0438 м и толщине фанеры ф = 001 м:
Напряжение в сжатой обшивке:
= 256 106 Па 12 106 Па
6 Расчет на скалывание клеевого шва
Расчёт на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах
ширины продольных рёбер) производим по формуле:
Поперечная сила равна опорной реакции панели:
Приведённый статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:
Расчётная ширина клеевого соединения:
bрасч. = 4 bр = 4 0042 = 0168 м
Касательные напряжения:
= 8006 103 Па 800 103 Па
7 Проверка панели на прогиб
Относительный прогиб панели:
Конструктивный расчет рамы
Рис.2. Геометрические размеры рамы
Запроектировать дощато-клееную трехшарнирную раму из прямолинейных
элементов с зубчатым соединением в карнизном узле. Пролет здания - 30 м.
Ограждающие конструкции покрытия выполнены из ребристых панелей размером в плане 148 598 м. Шаг несущих рам - 6 м.
Схему рамы принимаем в соответствии с типовыми П-образными рамами.
Уклон ригеля принят 1:4 (а=14°). Сечение ригеля и стоек - прямоугольное шириной b = 220 мм. Высота сечения в карнизном узле предварительно принята
равной h = 1500 мм. На опоре и в коньке высоту сечения соответственно принимаем hоп=600 мм и hк =450 мм. Ригель и стойки изготавливаются путем распиловки дощато-клееных пакетов постоянной высоты.
Постоянная нагрузка от покрытия подсчитывается по фактическому весу
элементов панели = 8098 кгм2;
) Снеговая нагрузка задается в 3 вариантах:
- Нагрузка на всей поверхности;
- Нагрузка справа от конька;
- Нагрузка слева от конька;
Снеговая нагрузка принята в соответствии со снеговым районом (Воркута)
- V снеговой район что соответствует нормативному значению снеговой
С учетом коэффициента надежности по нагрузке:
γf =14 = Sg = 25014 = 350 кгм2;
) Собственный вес рамы находится с помощью программы SKAD как и
расчет РСУ представленный в таблице 2.
Сводная таблица расчетных усилий в карнизе
Рис. 3. Геометрическая схема арки
2 Конструктивный расчет рамы
2.1 Подбор и проверка сечения рамы
Наиболее напряженным участком рамы является карнизный узел. При
этом опасными являются сечения 1-1 1-2 и 1-3 (рис. 4) поскольку в этих сечениях действуют наибольшие усилия M и N.
Рис. 4. Карнизный узел рамы
Сечение 1-2. Расчетные усилия M=-428832 кНм и N=-118548 кН. Размеры сечения bh=2201500 мм. Находим значения коэффициентов к расчетному сопротивлению mб=08 (при h=150 см) и mсл=10 (при =35 мм). Расчетное
сопротивление для сосны с учетом этих коэффициентов:
Длина полурамы (она же является и расчетной длиной):
Коэффициент продольного изгиба:
Площадь брутто сечения:
Учет переменности высоты сечения по длине ригеля производим путем
введения коэффициента KЖN значение которого определяем по [1 прил.4
Определяем значение коэффициента :
Расчетный момент сопротивления проверяемого сечения:
Проверка прочности сечения:
Проверка прочности по касательным напряжениям:
Сечение 1-1. Расчетные усилия M=-428832 кНм и N=-118548 кН. Здесь
сила Nб подсчитана как нормальная сила к биссектрисному сечению. Сечение
биссектрисное. Высота сечения:
Площадь и момент сопротивления биссектрисного сечения равны:
Коэффициенты KЖN по стойке и ригелю учитывающие переменную жесткость рамы равны:
Средневзвешанная величина коэффициента KЖN для рамы:
При проверке напряжений по биссектрисному сечению в котором элементы стойки и ригеля соединяются на зубчатый шип учитывают технологическое ослабление коэффициентом KТ и криволинейность эпюры напряжений
коэффициентом . Эти коэффициенты равны:
KТ=09 – как для элементов переменного сечения;
= 38° к волокнам древесины.
Прочность обеспечена.
Проверим прочность биссектрисного сечения по формулам рекомендуемым [4]:
Прочность в растяженной зоне вдоль оси перпендикулярной биссектрисе
под углом =38 к волокнам:
В проверочных формулах принято:
Сечение 1-3. Расчетные усилия Q=79503 кН M=-428832 кНм и N=118548 кН. Размеры сечения bхh = 220х1500 мм. Проверку прочности этого сечения можно не производить так как при примерно одинаковых усилиях М и N
и размерах сечения получен довольно значительный запас прочности (см. расчет сечения 1-2).
2.2 Условие устойчивости
Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирной рамы закрепленной по внешнему контуру (связями) проверяется по формуле.
Для этого подсчитаем величины:
внешней подкрепленной кромки по стойке или ригелю (принято по ригелю);
Проверка устойчивости по формуле с учетом подсчитанных коэффициентов:
Условие устойчивости из плоскости рамы не проходит то в таком случае
добавляем дополнительную связь между карнизом и коньком.
Проверка устойчивости рамы из плоскости производится по формуле:
= 6000 мм – расстояние между связями по длине ригеля рамы.
Сводная таблица расчетных усилий в коньковом узле
Рис. 5. Коньковый узел арки
Посчитаем значения Q и H:
Найдем площадь смятия торца арки:
Напряжения смятия в коньковом узле:
Для крепления накладок принимает болты d = 30 мм. Размеры расстояний
расстановки болтов е1 = 240 мм е2 = 600 мм.
В первом ряду ставим 1 болт во втором 2. Накладку выполняем из доски
Несущая способность одного среза болта:
где K = 06 коэффициент учитывающий передачу усилия болтов под углом
= 90 к волокнам древесины.
За несущую способность одного среза болта принимаем наименьшую величину T=108 кН.
Проверяем несущую способность болтов:
= 431 кН 2 2 108 = 432 кН
= 1724 кН 1 2 108 = 216 кН
Изгибающий момент в накладке:
Проверяем накладку на изгиб по формуле:
Сводная таблица расчетных усилий в опорном узле
Расчетные усилия в узле N=-13235 кН; Q=-7835 кН.
Проверяем древесину на смятие в башмаке по формуле:
Высоту башмака определяем из условия смятия стойки поперек волокон
Принимаем б = 120 мм.
Вертикальную пластину башмака воспринимающую распор рассчитываем на изгиб как балку частично защемленную на опорах. Для нее:
Башмак крепим к фундаменту двумя болтами работающими на срез и
растяжение. Срезывающее усилие на болт:
Из условия восприятия этого усилия необходимо поставить болт диаметр
Принимаем болты диаметром dб = 20 мм.
(Fбp=314 см2 Fнт=245 см2).
Растягивающее усилие в болте находим из условия равновесия башмака
под действием распора Q и реактивных сил под опорой плиты башмака:
- изгибающий момент вызывае-
Напряжения растяжения в пределах нарезной части болта:
Толщину опорной плиты определяем из условия смятия ее под анкерными болтами:
Принимаем t =12 мм. Остальные пластины башмака принимаем толщиной t =12 мм.
Мероприятия по защите от гниения
Конструктивная защита от загнивания:
Принципом конструктивной защиты деревянных конструкций от гниения
является создание для древесины такого температурно-влажностного режима
при котором обеспечивается сохранение ее влажности ниже 20% на все время
эксплуатации. Для этого необходимо проводить следующие конструктивные
Несущие деревянные конструкции должны быть открытыми хорошо
проветриваемыми и доступными для периодического осмотра.
Необходимо обеспечивать надежную гидроизоляцию деревянных конструкций и их частей соприкасающихся с грунтом фундаментами бетоном
каменной кладкой и массивными металлическими частями.
Поскольку в толще ограждающих элементов находящихся в зоне изменения температур возможно образование конденсата несущие деревянные
конструкции следует располагать либо целиком в пределах отапливаемого помещения либо вне его. Панели покрытия и стен беспустотной конструкции не
должны иметь деревянных элементов в зоне низких температур. Пустотные
ограждающие конструкции должны иметь осушающие вентиляционные
продухи обеспечивающие быстрое высыхание древесины. При этом холодный
сухой воздух вводится под карниз а сырой и теплый выпускается у конь-ка.
Деревянные покрытия следует осуществлять наружным отводом атмосферных вод. Деревянные стены защищаются от косого дождя и снега широким
венчающим карнизом или широким свесом. Торцы брусьев или бревен защищают от проникновения влаги посредством обшивки досками.
Химическая защита древесины от гниения:
Конструктивных мер для защиты древесины от гниения недостаточно при
эксплуатации деревянных конструкций в условиях постоянного или периодического увлажнения. Для таких деревянных конструкций антисептирование является основным мероприятием по защите от гниения рассчитанным на весь
срок службы древесины.
Антисептическая обработка элементов деревянных конструкций и изделий должна производиться в производственных условиях на специализированном оборудовании.
В случае невозможности централизованного снабжения строительства
элементами деревянных конструкций химически защищенными от гниения
допускается проведение антисептической обработки древесины на месте строительства механизированным а в отдельных случаях и ручным способами.
Перед антисептической обработкой древесину необходимо очистить от
коры и луба. Вся механическая обработка лесоматериалов (распиловка сверление отверстий и т. д.) производится до антисептирования.
Вид антисептической обработки древесины выбирается в зависимости от
условий эксплуатации деревянных конструкций.
Список используемой литературы
Вдовин В.М. Проектирование клеедощатых и клеефанерных конструкций:
Учебное пособие – 2-е изд. испр. – Пенза: ПГУАС 2007.-214 с.
Вдовин В. М. Проектирование ограждающих конструкций из дерева и пластмасс: Учебное пособие. – 2-е изд. доп. – Пенза: ПГАСА 2001.-137с.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. Стройиздат М. 1982.-66 с.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия Госстрой СССР.-М. ЦИТП Госстроя СССР 1988. – 36 с.
Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80.)
Стройиздат М. 1987. - 216 с.
Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учеб.
Пособие для вузов Ю. В. Слицкоухов И. М. Гуськов Л. К. Ермоленко и
др.; Под ред. Ю. В. Слицкоухова. – М.: Стройиздат 1991 – 256 с.
ВЫПОЛНЕНО В СТУДЕНЧЕСКОЙ ВЕРСИИ ПРОГРАММЫ AUTODESK
Монтажная схема покрытия
002200001 - 08.03.01 - КП - 2022
Данный лист смотреть совместно с листами 234.
Конструкция покрытия условно не показана.
Конструкции из дерева и пластмасс
Изм. Кол.уч.№ док. Подпись
Одноэтажное каркасное здание
Кафедра строительных
технологий и конструкций
Центральныепоперечные
Продольные и поперечные ребра выполняются из ели.
Соединение древесины с фанерой осуществляется клеем ФР-12.
Соединение обшивок по длине выполнятся на "ус".
Данный лист смотреть совместно с листом 1.
Спецификация панели П-1
Клеефанерная панель покрытия
Спецификация элементов
Сечен. Длина КолЕд. Примево изм.
Схема распиловки стойки
Схема распиловки ригеля
Данный лист смотреть совместно с листами 1 и 4.
Стыкование досок по длине выполнять на зубчатый тип.
Данный лист смотреть совместно с листом 3.
Для изготовления рамы применять древесину ель II сорта.
Влажность древесины не более 15%. Склеивание осуществлять
В спецификации указан чистовой расход древесины.
Узлы клеедощатой рамы