Одноэтажное здание с деревянным каркасом

Расчёт крепления стойки к ригелю.

Накладка воспринимает перерезывающее усилие Q от колонны и нормальное усилие N от ригеля. Так как балка расположена с наклоном, вычислим нормальную составляющую от продольного усилия N.

N=10.885 кH, Q=3.343 кН. (приложение 2)

N_x=N∙cos 5⁰=10.885∙0.996=10.844 кН.

Принимаем нагели Æ20мм.

Определяем размеры  накладки.

Исходя из требований п. 7.18 [1] назначаем ширину накладки не менее 2S₃=2∙(3∙20)=60 мм. и высоту не менее 3S₁=3∙(7∙20)=420 мм. Учитывая толщину подкладки окончательно принимаем размеры накладки 620х130 мм.

Несущая способность  одного среза болта определяется согласно

табл. 20 [1]:

-из условия смятия:

;

-из условия изгиба болта:

<

< , значит - .

,

где k_α=0,57 – коэффициент снижения несущей способности стального цилиндрического нагеля диаметром 20 мм при направлении усилия под углом ψ=85⁰ табл. 21 [1].

d - диаметр нагеля (болта).

   Определим необходимое количество нагелей:

,

 где n_ср – количество срезов нагеля (n_ср=2шт).

 Из конструктивных  соображений принимаем 2 болта диаметром 20 мм.

 

8.2. Узел соединения ригеля и колонны по оси «Б».

Определение размеров сечения  накладки из условия смятия.

N_max=150.176 кН (прил. 2).

Требуемая площадь смятия опорной подушки:

При толщине накледки b=16.5 см

Принимаем сечение накладки 16.5х20 см.

.

.

Условие выполняется.

Рис.8.2 Узел соединения ригеля и колонны

 

Расчёт крепления стойки к ригелю.

Накладка воспринимает перерезывающее усилие Q от колонны и нормальное усилие N от ригеля. Так как балка расположена с наклоном, вычислим нормальную составляющую от продольного усилия N.

N=10.883 кH, N_x=N∙cos 5⁰=10.883∙0.996=10.839 кН.

Q=0.901 кН.

Принимаем нагели Æ20мм.

Несущая способность  одного среза болта:

-из условия смятия:

;

-из условия изгиба  болта:

<

< , значит -

Определим необходимое  количество нагелей:

шт.

Из конструктивных соображений  принимаем 2 болта диаметром 20 мм.

9 Мероприятия по защите конструкции от биоповреждения и пожарной опасности

 

Горение древесины происходит в результате её нагрева до температуры, при которой начинается её термическое  разложение с образованием горючих  газов, содержащих углерод. Таким образом, древесина как органический материал сгораема. Но благодаря малой теплопроводности горение крупных элементов долго ограничивается наружными слоями, и они имеют достаточный предел огнестойкости.

  С целью повышения  огнестойкости конструкций применяют  химические и конструктивные  методы защиты древесины.

  Наиболее эффективным методом следует считать поверхностную пропитку на глубину нескольких миллиметров. Для этой цели применяем  Антипирен «ПП» ( ТУ 2494-002-23118566-95), относяшийся к средствам I группы огнезащитной эффективности для древесины по ГОСТ 16363-98.

 Минимальный расход раствора антипирена «ПП», обеспечивающий II группу огнезащитной эффективности, составляет 240 г/м², I группу огнезащитной эффективности - 640 г/м2. Расход сухого препарата «ПП» 60-160 г/м².

   К конструктивным  мероприятиям по защите деревянных конструкций от возгорания относятся:

1. Устройство противопожарных  преград из несгораемых материалов  с шагом, не более 6 м.

2. Деревянные элементы  не должны иметь сообщающихся  полостей с тягой воздуха.

3. Эксплуатационная температура  не должна превышать для клееных деревянных конструкций 35^o С.

  Гниение - это разрушение  древесины простейшими растительными организмами - древоразрушающими грибками. Защита от гниения имеет важнейшее значение для обеспечения долголетней службы деревянных конструкций. Оно состоит в ликвидации условий, способствующих размножению грибов. Изолировать древесину от опадания в неё пор, от окружающего воздуха и положительной температуры почти невозможно. Уничтожить грибы и их споры возможно только высокой температурой, не допустить повышения влажности древесины до опасного уровня или пропитать её ядовитыми для грибов веществами. Это достигается путём стерилизации, конструктивной и химической защиты.

Стерилизация – процесс  искусственной высоко - температурной сушки. Прогрев древесины при температуре выше 80^о С приводит к гибели всех спор домовых грибов.

Конструкционная защита- режим эксплуатации конструкции, при  котором её влажность не превышает  благоприятного для загнивания уровня. Защита древесины закрытых помещений  от увлажнения атмосферными осадками достигается полной водонепроницаемостью кровли, выполненной из высококачественных материалов. Кровля должна иметь необходимые уклоны, и в ней не должно быть внутренних водостоков и ендов.

  Химическая защита  конструкций осуществляется веществами – антисептиками, которые не имеют цвета и запаха, также безвредные для людей.

Для защиты деревянных конструкций применяем «NEOMID» 400 (ТУ2499-041-98536873-06) - деревозащитное средство нового поколения на водной основе для внутренних работ. Предназначено для защиты древесины на срок до 25 лет от гниения, от действия дереворазрушающих и деревоокрашивающих плесневых грибов, насекомых-древоточцев и короедов.

Данный антисептик способен как предотвращать бипоражение, так и останавливать уже начавшиеся процессы разрушения древесины биологическими агентами.

Не изменяет структуру  древесины; не препятствует дальнейшей обработке, склеиванию и окраске.

   Защита древесины  от конденсационной влаги имеет  очень важное значение. Эта влага  возникает в холодное время года в толще теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций отапливаемых помещений в результате конденсации  водяных паров. Такое увлажнение происходит длительное время и не всегда может быть обнаружено. Для защиты от проникновения в конструкцию водяных паров со стороны помещения укладывается слой пароизоляции. Основные несущие конструкции помещаются вне зоны перепада температурили полностью внутри помещения ниже слоя теплоизоляции или вне его. Устраивают проветривание древесины, при этом происходит естественное выветривание в процессе эксплуатации. Для этого делают осушающие продухи в толще конструкций, сообщающихся с наружным воздухом. Естественные продухи образуются между листами кровли.

Коррозия древесины заключается  в её разрушении при воздействии химически агрессивных веществ- кислот, щёлочей, солей в жидком, твёрдом, газообразном состоянии. Защита – устранение разрушающего влияния этого процесса путём конструктивных и защитных мероприятий.

   Конструктивные  –элементы деревянных конструкций должны иметь крупные клеевые или брусчатые сечения с минимальной поверхностью контакта с окружающей средой. Они должны иметь минимальное количество узловых соединений и металлический креплений там, где агрессивные вещества присутствуют в виде пыли, конструкции не должны иметь пазов и горизонтальных поверхностей, удобных для оседания пыли.

  Защитные покрытия  используют в дополнение к  указанным конструктивным мероприятиям. Их дополнительно защищают лакокрасочными  покрытиями, изолирующие древесину  от окружающей среды. Для этого используют краски, лаки, эмали. 

 

10   Технико-экономические показатели

Расход пиломатериала  на балку

Пакет формируеться из набора 34-х досок сечением 175х40 мм по сортаменту (ГОСТ 24454-80)

0.175∙0.040∙34∙24.280=5.8 м³

После двусторонней острожки кромок досок до склеивания пакета и острожки боковых плоскостей балки после ее склеивания имеем

0.165∙1.112∙24.28=4.9 м³

Отходы

5.8 - 4.9 = 0.9 м³.

Расход клея

Общая площадь склеиваемых  поверхностей с учетом того, что  клей наносится на обе склеиваемые поверхности

2∙33∙0.165∙24.28=264.4 м².

расход клея ФР-12, г/м2 - 180-250;

Расход клея на конструкцию

264.4∙220=58170 г= 58.17 кг.

Расход арматуры

Количество стержней 12 шт. Арматура класса А 400, диаметр 22 мм.

Общая длинна

24.28∙12=291.3 м.

Масса арматуры

2.984∙291.3=869.4 кг.

Масса всей конструкции

869.4+4.9∙650+58.17=4112.57 кг (650- плотность лиственницы для второго класса эксплуатации согласно прил. Д [1], кг/м³)

 

Расход пиломатериала  на колонну по оси «А»

Пакет формируеться из набора 17-ти досок сечением 175х40 мм

0.175∙0.040∙17∙8=0.95 м³.

После двусторонней острожки кромок досок до склеивания пакета и острожки боковых плоскостей балки после ее склеивания имеем

0.165∙0.561∙8=0.74 м³

Отходы

0.95 - 0.74 = 0.21 м³.

Расход клея

Общая площадь склеиваемых поверхностей с учетом того, что клей наносится на обе склеиваемые поверхности

2∙16∙0.165∙8=42.24 м².

расход клея ФР-12, г/м2 - 180-250;

Расход клея на конструкцию

42.24∙220=9292.8 г= 9.3 кг.

Масса всей конструкции

0.74∙650+9.3=490.3 кг (650- плотность лиственницы для второго класса эксплуатации согласно прил. Д [1], кг/м³)

 

Расход пиломатериала  на колонну по оси «Б»

Пакет формируеться из набора 20-ти досок сечением 175х40 мм

0.175∙0.040∙20∙9.92=1.39 м³.

После двусторонней острожки кромок досок до склеивания пакета и острожки боковых плоскостей балки после ее склеивания имеем

0.165∙0.66∙9.92=1.08 м³

Отходы

1.39 - 1.08 = 0.31 м³.

Расход клея

Общая площадь склеиваемых  поверхностей с учетом того, что  клей наносится на обе склеиваемые поверхности

2∙19∙0.165∙9.92=62.2 м².

расход клея ФР-12, г/м2 - 180-250;

Расход клея на конструкцию

62.2∙220=13684 г= 13.7 кг.

Масса всей конструкции

1.08∙650+13.7=715.7 кг

 

Расход материала  на соединительные элементы

Элементы крепления колонн к фундаменту

Накладки из листовой стали (ГОСТ 19903-90) толщиной 12 мм.

(4∙22.8∙74.8+4∙12∙22.8+8∙9∙10)∙1,2=10363.4 см³ – узел по оси «А»

(4∙22.8∙58+4∙12∙22.8+8∙9∙10)∙1.2=8524.8 см³ – узел по оси «Б»

Всего масса стали

(10363.4+8524.8)∙7.85=148272.4 г = 148.3 кг 

Соединительные  элементы колонн и балки

Накладки из листовой стали (ГОСТ 19903-90) толщиной 12 мм.

2∙13∙62∙1,2=1934.4 см³ – узел по оси «А»

2∙13∙62∙1.2=1934.4 см³ – узел по оси «Б»

Всего масса стали

(1934.4+1934.4)∙7.85=30370.1 г = 30.4 кг

Необходимое количество болтов на раму

Анкерный болт М36х400 ГОСТ 24379.1-80 – 8 шт.

Болт М24х200 ГОСТ 7798-70 – 28 шт.

Болт М20х200 ГОСТ 7798-70 – 4 шт.

Масса всех болтов

8∙8.39+28∙0.8286+4∙0.5615=92.57 кг

Всего масса соеденительных элементов

148.3+30.4+92.57=271.27 кг

Общая масса  конструкция и соеденительных элементов на одну раму

4112.57+490.3+715.7+271.27=5508.84 кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

 

1. СП 64.13330.2011.  Деревянные конструкции

2. Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"

3. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия.

4.  СП 16.13330.2011. Стальные конструкции.

5.  ГОСТ 21.101-93. СПДС. Основные требования к рабочей документации.

6.  Легкие конструкции из дерева и пластмасс: Методичексие указания к выполнению курсового проекта по конструкциям из дерева и пластмасс/

Сост.: В.А. Грачев, Ю.С. Найштут, С.А. Павлович; Самарск. гос. арх.-строит. академия. Самара, 1999.

     7.  Конструкции из дерева и пластмасс; Учебник/Под редакцией Г Г. Карлсона и Ю.В. Слицкоухова. Москва, Стройиздат 1986.

     8.  Конструкции из дерева и пластмасс Примеры расчета и конструирования: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. Иванова В. А.— 3-е изд., перераб и доп. Киев, Вища школа. 1981.

     9.  Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования. Ю.В. Слицкоухов. и др.  М.; Стройиздат, 1991.

   10.  Сборник задач и практические методы их решения по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс»: Учеб. пособие./ Вдовин В.М., Карпов В.Н. Москва: ИАВС, 1999.

   11.  Пособие  по проектированию клееных деревянных  конструкций 

  (к СНиП 11-25-80),  -М.; Стройиздат, 1986.

   12.  Строительные  конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет. И.М. Гринь.  Киев; Вища школа, 1975.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1.

Текстовый файл ПК «Лира»

( 0/ 1; КДП 713/ 2; 2/

4;

5:1 3 - 4 6 ;/

8; 1-22 /

 

28; 0 1 0  0 0 1  1 0 0; /

33;M 1 CM 100 T 1 C 1 /

39;

1:  ;

2: ЗАГРУЖЕНИЕ  2 ВЕС  ПОКРЫТИЯ, ОГРАЖДЕНИЯ ;

3: ЗАГРУЖЕНИЕ  3 СНЕГ ;

4: ЗАГРУЖЕНИЕ  4 ВЕТЕР СЛЕВА ;

5: ЗАГРУЖЕНИЕ  5 ВЕТЕР  СПРАВА ;

/

)

( 1/

10 1 1 2 /10 1 2 3 /10 1 3 4 /10 3 8 7 /

10 3 7 6 /10 3 6 5 /10 2 4 9 /10 2 9 10 /

10 2 10 11 /10 2 11 12 /10 2 12 13 /10 2 13 14 /

10 2 14 15 /10 2 15 16 /10 2 16 17 /10 2 17 18 /

10 2 18 19 /10 2 19 20 /10 2 20 21 /10 2 21 22 /

10 2 22 23 /10 2 23 5 /

)

( 2/

7 1 5 0/22 2 5 0/

)

( 3/

1 S0 1.020E+006     21     66/

0 RO 0.09009/

2 S0 1.020E+006     21    150/

0 RO 0.20475/

3 S0 1.020E+006     21   72.6/

0 RO 0.099099/

 

 )

( 4/

0.00000 0.00000 0.00000 /0.00000 0.00000 5.00000 /0.00000 0.00000 5.30000 /0.00000 0.00000 8.00000 /

24.00000 0.00000 9.92000 /24.00000 0.00000 6.60000 /24.00000 0.00000 5.00000 /24.00000 0.00000 0.00000 /

1.50000 0.00000 8.12000 /3.00000 0.00000 8.24000 /4.50000 0.00000 8.36000 /6.00000 0.00000 8.48000 /

7.50000 0.00000 8.60000 /9.00000 0.00000 8.72000 /10.50000 0.00000 8.84000 /12.00000 0.00000 8.96000 /

13.50000 0.00000 9.08000 /15.00000 0.00000 9.20000 /16.50000 0.00000 9.32000 /18.00000 0.00000 9.44000 /

19.50000 0.00000 9.56000 /21.00000 0.00000 9.68000 /22.50000 0.00000 9.80000 /

)

( 5/

1 1 3 5 /

8 1 3 5 /

 

)

 

( 6/

3 0 5 1 2 /4 0 3 2 2 /4 0 1 3 4 /4 0 1 4 5 /

4 0 3 5 2 /4 0 3 6 3 /5 0 3 7 2 /5 0 1 8 4 /