Конструирование и расчёт деревянных конструкций одноэтажного промышленного здания

Министерство агентства по образованию

ГОУ ВПО

Саратовский государственный технический  университет.

Кафедра   ПГС

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту:

”Конструирование и  расчёт деревянных конструкций

одноэтажного промышленного здания”.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов 2007

 

Содержание

I. Задание на проектирование	3
II. Введение	4
III. Конструирование и расчёт  клеефанерной плиты покрытия	5
IV Конструирование и расчёт клеефанерной двускатной балки покрытия двутаврового сечения	12
V. Конструирование и расчёт дощатоклееной колонны   прямоугольного сечения	20
VI. Расчёт узла сопряжения колонны с фундаментом	25
VII. Расчет и проверка на смятие опорного бруса (распорки по колонне)	29
VIII. Список использованной литературы	30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание на проектирование

 

Исходные данные для проектирования :

Для здания с параметрами:

-пролёт 18 м

-шаг несущих конструкций 4 м

-длина здания 48

-высота колонны 9 м

-район строительства Вологда.

Необходимо спроектировать:

1. клеефанерную панель покрытия
2. двускатную клеефанерную балку двутаврового сечения (Б7)
3. дощатоклеенную колонну с узлом защемления в фундаменте(К1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II.  Введение

 

К индустриальным деревянным конструкциям относятся деревянные клееные конструкции, которые представляют собой крупноразмерные конструкции заводского изготовления. Применение клееных деревянных конструкций удовлетворяет требованиям технической политики в области строительства, так как снижает массу зданий и сооружений, обеспечивает их капитальность и длительность эксплуатации, а также уменьшает трудоёмкость возведения сооружений.

Древесина и конструкции на её основе обладают большой стойкостью по отношению  к агрессивным средам и поэтому  во многих случаях целесообразно  их применение в зданиях с агрессивными средами. Сравнительная лёгкость древесины с учётом её достаточно большой прочности и жёсткости позволяет перекрывать значительные пролёты. Масса древесины сосны и ели равна 0.5 т/м³

Долговечность деревянных конструкций, защищённых от загнивания только конструктивными мерами, достигает сотен лет.

В настоящее время помимо конструктивных мер для защиты деревянных конструкций  не только от гниения и древоточцев, но одновременно и от возгорания применяют  обработку химическими составами, что повышает их надёжность при многолетней эксплуатации.

Рассматривая области строительства, в которых целесообразно использовать деревянные конструкции, следует, прежде всего, указать на здания и сооружения, подвергающиеся некоторым агрессивным воздействиям. Это цехи химических производств, производственные здания сельскохозяйственного строительства.

Учитывая, что древесина для  некоторых районов страны является местным материалом, её целесообразно  использовать в качестве несущих  конструкций пролётных строений автодорожных мостов. Благодаря лёгкости деревянных клееных конструкций, их можно применять в зданиях общественного назначения, таких, как: крытые рынки, спортивные сооружения, выставочные павильоны и т. п. При строительстве крупных промышленных объектов клееные деревянные конструкции выгодно использовать для строительства сборно-разборных временных сооружений.

Для повышения качества клееных  деревянных конструкций необходимо переходить на применение для них  пиломатериала надлежащего качества, а для склеивания употреблять клей на основе резорцина.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Конструирование клеефанерной панели покрытия

 

Ввиду малости уклона верхнего пояса балки покрытия (уклон принимается до 10 %) считаем длину верхнего пояса балки равной пролету здания, т.е. 18 м. В этом случае можно принять номинальные размеры плиты 1,5´4,0 м. В продольном направлении длину плиты принимаем 3980 мм при зазоре между плитами 40 мм. Каркас плиты выполняем из сосновых досок 2-го сорта с расчетным сопротивлением скалыванию вдоль волокон при изгибе R_ск = 1,6 МПа (п. 5а табл. 3 [1]).

Обшивки плит принимаем из березовой  фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм. Приняв ширину листов фанеры 1525 мм, с учетом обрезки кромок ширину плиты принимаем 1490 мм, а поверху – 1470 мм, что обеспечивает необходимый зазор между плитами. Расчетные характеристики фанеры принимаем по табл. 10 // 3 /: R_ф.с. = 12 МПА; = 6,5 МПа; R_ф.р. = 14 МПа; R_ск = 0,8 МПа. Листы фанеры принимаем длиной 1525 мм, стыкуя их в двух местах по длине плиты. Стыки обшивок выполняются «на ус». Для стыковки обшивок и их крепления к ребрам каркаса принимаем фенолорезорциновый клей ФРФ-50.

Высоту ребер каркаса принимаем h = l / 35 = 400 / 35 = 11,4 см. С учетом сортамента досок и их острожки сечение средних продольных ребер 46´146 мм, крайних продольных ребер – 28´146 мм. Общее число продольных ребер – 4, что обеспечивает расстояние в свету между ребрами менее 50 см. Торцевые и поперечные ребра принимаем составного сечения высотой 146 мм и толщиной 28 мм. Число поперечных ребер – 2, что обеспечивает  расстояние между ними не более 1,5 м.

В качестве утеплителя принимаем минераловатные плиты. Толщину утеплителя определяем по средней суточной температуре  воздуха в январе (для Вологды t_ec = t₁ – D₁ = -10-20 = -30°С) и принимаем 80 мм. При высоте ребер 146 мм над утеплителем обеспечивается воздушная прослойка для вентиляции. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Для удержания утеплителя в проектном положении принимаем решетку из брусков 25´25 мм, которые крепятся гвоздями к ребрам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 

 

 

Сбор  нагрузок

 

 

Таблица №1

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
1. Постоянная
вес кровли	0,15	1,3	0,195
вес ребер	0,088	1,1	0,097
вес обшивок	0,10	1,1	0,11
вес утеплителя	0,134	1,2	0,16
2. Временная
снеговая	1,68		2,4
Итого:	2,152		2,962

 

Коэффициент надежности по нагрузки от веса конструкций определяется (по табл. 1 [1] ) т.е. равна 1,1.

Плиту рассчитываем как балку находящуюся  под воздействием равномерно распределенной нагрузки.

Рис. 2

 

Максимальные значения расчетных усилий.

3/1,5=2, плиту рассчитываем как однопролетную балку.

;

-изгибающий момент 

-поперечная сила 

 

 

Расчет плиты  по 1 группе предельных состояний.

 

, где  - расчетное сопротивление фанеры растяжению, равное 14 мПа. (таблица10 [2] ), - коэффициент учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки (при зубчатом соединении); момент сопротивления сечения приведенного к фанере; , где момент инерции фанерных обшивок.

момент инерции поперечного  сечения рёбер каркаса. модуль упругости

древесины (п.3.5 [2]). модуль упругости фанеры мПа (таб.11).

 Геометрические характеристики сечения: 

Момент инерции сечения фанерных обшивок относительно центральной оси сечения X равен: где - расчетная ширина фанерных обшивок;

Момент инерции досчатых рёбер  относительно оси X равен: где и - соответственно ширина и высота ребра.

Материалы, входящие в материал сечения  плиты приводим к фанерной обшивке

 

=16934,3см ;

;

Проверка пяти условий прочности:

 

1.Проверка верхней обшивки на сжатие с учетом устойчивости при общем изгибе плиты:

Рис.3.

– 12 мПа расчетное сопротивление фанеры (сжатию).

мПа<12мПа.

Недонапряжение составило 17,5 %.

 

2.Проверка устойчивости верхней обшивки на местный изгиб между продольными ребрами от сосредоточенного груза.

Момент сопротивления сечения  обшивки с расчетной шириной 100 см:

 

Проверка верхней обшивки на местный изгиб.

 

Рис.4.

 

=6,2мПа *1,2=7,8мПа 

Недонапряжение составило 20 %.

 

3.Проверка нижней обшивки на растяжение при общем изгибе плиты:

 

,

Недонапряжение составит 51 %.

 

4.Проверка клеевого шва между шпонами фанеры на скалывание.

 

На скалывание проверяют швы  в месте примыкания обшивки к  рёбрам.

 где  максимальная поперечная сила ;приведенный статический момент нижней или верхней обшивки относительно оси х;

суммарная ширина продольных ребер ; расчетное сопротивление скалывания клеевых швов между шпонами фанеры равное 0,8 мПа(таб.10[2])

  ; мПа.

Недонапряжение составит 63%.

 

 

5. Проверка продольных  ребер на скалывание.

 

Приведенный статический момент половины сечения относительно нейтральной оси сечения плиты

 

 

 

Расчет плиты покрытия по II группе предельных состояний.

Относительный прогиб от нормативной  нагрузки:

 так как угол покрытия  i=10% тогда ( ) =

Запроектированная клеефанерная плита  покрытия имеет прогиб от нормативных  нагрузок не превышающий предельного  допустимого значения, и ее несущая  способность имеет дополнительный запас несущей способности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            

 

 

 

 

 

    IV.  Проектирование двускатной клеефанерной балки покрытия двутаврового сечения.

 

            В качестве несущей конструкций покрытия принимаем двускатные клеефанерные балки двутаврового сечения. Расстановка балок здания через 4 м. При ширине здания 18 м расчетный пролет принимаем 17.7м. Клеефанерные панели укладывают непосредственно на балку. Балка состоит из фанерных стенок, дощатых поясов и ребер, склеенных между собой.

Для стенок используем  фанеру марки  ФСФ(ГОСТ 3916-69)толщиной 15мм. Высота балки в середине пролета , принимаем 1,8м;

Высота балки на опоре: мм.Оба пояса балки принимаем одинакового сечения из шести вертикальных слоев досок сечением 275х50мм,с учетом их фрезерования сечение чистой доски 270х46 .

В фанерных листах стенки волокна  наружных шпонов расположены вдоль  балки, поэтому стыкование фанеры осуществляется « на ус».

Для обеспечения жесткости фанерной стенки поставлены ребра жесткости, склеенные из четырех досок сечением 70х144 мм. Размеры поперечных ребер жесткости приняли в соответствии с высотой полки h=270, их ширина равна половине полки:270/2=135, приняли 144. Они расположены в стыках, а если требуется и посередине фанерных листов.

По длине ребра устанавливаются  с шагом 1/8-1/10 от пролета. На опорах установливаются ребра по ширине равные высоте полки h=270. Принимаем по сортаменту 75*275мм, с учетом усушки и фрезеровки имеем 70*270мм.

Расстояние между осями ребер фанерного листа поле обрезки кромок равно 1480мм. При этом расстояние между осями ребер жесткости (а ) получаем равным длине фанерного листа, уменьшенной на длину соединения «на ус», которое равно десятикратной толщине фанеры 10 = =150мм; тогда а =1480-150=1330мм.