Проектирования производственного здания 18х33 м

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГАОУ ВПО «СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. М.К. АММОСОВА »

 

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ДЕРЕВООБРАБОТКИ

 И ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине:

«Конструкции из дерева и пластмасс»

на тему

: «Проектирования производственного здания 18х33 м»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы ПГС-09-2

Иванов А.Б.

                                  Проверил:

                                               руководитель проекта

                                   Чахов Д.К.

 

г. Якутск 2014  

 

Содержание

 

	Введение…………………………………………………………………………………………………………………………	3
1	Исходные данные………………………………………………...............................................................	4
2	Компоновка элементов покрытия, ограждающих конструкций и систем связей ………………………………………………………………………………………………………………	5
3	Расчет рабочего настила…………………………………………………………………………………..	8
4	Расчет спаренного прогона……………………………………………………………………..…………	11
5	Расчет гнутоклееной рамы…………………………………………………………………………………	18
6	Био и огнезащита древесины и деревянных конструкций…………………….	38
7	Использованная литература………………………………………………………………………………..	60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

Целью выполнения курсового проекта является закрепление, углубление и обобщения теоретического материала, а также приобретение навыков практического применения методов расчета и конструирования при самостоятельном решении конкретной инженерной задачи.

Задачей курсового проекта является разработка проекта несущих конструкций каркаса здания и покрытия, выполненной с использованием древесины, а также  разработка мероприятий по био и огнезащите деревянных элементов конструкций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные:

 

Вариант задания – № 13;

1. Несущая конструкция:    рама клеедощатая с карнизным узлом на гнутоклееной вставке;
2. Размеры здания:  пролет L=18 м; длина l=33 м; шаг рам В=3 м;
3. Температурно-влажностные условия эксплуатации: Б1;
4. Тепловой режим: не отапливаемый, тип покрытия Щ-1;
5. Стойка-колонна высотой: H=4,2 м;
6. Район строительства: г. Покровск;
7. Угол наклона ската кровли: i=1:4 равен 14˚ от угла горизонтали;

 

 

 

 

 

 

с

 

Рис 1. Схема несущей конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Компоновка элементов покрытия, ограждающих конструкций и систем связей.

 В покрытиях не отапливаемого здания функцию ограждения выполняет кровля и поддерживающий их настил. Кроме этого настил наряду с прогонами является несущим элементом покрытия и обеспечивает устойчивость основных несущих конструкций каркаса.

 В качестве настила применяется щит с двойным перекрестным настилом, состоящий из досок косого защитного настила и досок рабочего настила. Размеры досок строго по сортаменту. При устройстве двойного перекрестного настила, под основу рубероидного покрытия, исчезает необходимость в установке скатных связей, которые предназначены для восприятия ветровой нагрузки и закрепления плоскостных деревянных конструкций в проектное положение.

Конструктивный шаг прогонов назначается в зависимости от длины ската и от длины свеса кровли, предохраняющий деревянные стены от увлажнения атмосферными осадками. Для уменьшения изгибной жесткости каждый щит опирается на три прогона. Исходя из этого, количество продольных прогонов соответствует нечетным количествам прогонов с четным количеством ее шагов.

 

По заданному наклону i=1:4 находим угол наклона скатка по формуле (1):

(1),  =14˚;

Длина ската кровли с учетом наклона определяется по формуле (2):

 

 

Skp=10.048 м;

L - длина пролета;

      Всв – длина свеса кровли, рекомендуемая длина Всв ≥ 0.75 м от геометрической оси стоек;

 

   Шаг прогонов определяется по формуле (3), где - четное количество шагов прогона:   

 

 ;

Длина ската кровли с учетом принятой длины шага прогона:

;

 

        Фактическая длина ската кровли составляет Всв=0.9 м;

За размерами щита принять 1500х3400 мм; Размеры сечения досок защитного настила принять конструктивно 25х100 мм, располагаемых под углом 45˚  к доскам рабочего настила. Размеры сечения рабочего настила также принимается конструктивно   100х25 мм; Все размеры соответствуют сортаменту по ГОСТ 24454.

Прогоны спаренные не разрезные;

Рис 2. Схема торцевого фасада, стоек фахверка и вертикальных связей.

Рис 3. Схема расположения прогонов, горизонтальных связей и план кровли.

Рис 4. Продольный фасад и схема расположения связей.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет рабочего настила:

Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия:

Таблица 1,

№ п\п	Элементы покрытия и подсчет нагрузок	Норм. нагр, кПа	Коэф, γ	Расч. нагр, кПа
	Постоянные нагрузки:
1	Трехслойный рубероид	0,09	1,3	0,12
2	Доски защитного слоя	0,125	1,1	0,1375
3	Доски рабочего настила	0,05	1,1	0,055
	Итого постоянная:	0,265		0,3125
	Временные нагрузки:
4	Снеговая (2 район)	0,84	1,4	1,176
	Итого полная:	1,105		1,4885

 

Расчет снеговой нагрузки производится по формуле (4) согласно СП 20.13330.2001:

(4)

  где  – т.к. средняя скорость ветра за зимнее время не превышает 4 м/с,  согласно пункту 10.9 снос снега ветром не учитывается /1/;

   –термический коэффициент, для не отапливаемых зданий, принимаемый в соответствии 10.10 /1/;

m=1 т.к. уклон =14˚ меньше чем 30˚ и не попадает под пункты указанные в приложении Г.1.  вариант нагружения 1 (равномерно распределенный) /1/;

S=1.2 кПа, вес снегового покрова на 1 м2 для II снегового района, принимаемый в соответствии с 10.2 /1/.

       Рабочий настил рассчитывается  по схеме двухпролетной балки  с пролетом   от действия только нормальных составляющих нагрузок, поскольку скатные составляющие воспринимаются защитным слоем настила. Расчетная ширина настила, принимается равной 1 м с учетом всех входящих в нее досок.

а) Расчет по первому сочетанию нагрузок производится на прочность и прогиб при одновременном действии собственного веса покрытия и снеговой нагрузки:

Нагрузки на погонный метр щита с расчетной шириной рабочего настила 1 м:

;

;

Нормальные составляющие действующих нагрузок:

;

 

Изгибающий расчетный момент:

 

Требуемый момент сопротивления:

 

где коэффициент надежности по назначению;

расчетное сопротивление древесины;

За размерами досок рабочего настила принято bxh=25х100 мм;

Момента сопротивления одной доски:

 

Рис 5. Расчетная схема настила.

 

 

     Определение количества досок  рабочего настила на 1 м:

 

 

Предварительно принимаем 7 единиц досок рабочего настила на один щит;

Проверка рабочего настила по второму предельному состоянию на жесткость от действия нормальных нагрузок производится по формуле (5):

;

где E-модуль деформации древесины, мПа;

I-момент инерции сечения, м4;

 

предельный прогиб рабочего настила не превышает нормативный прогиб условия ;

б) Расчет по второму сочетанию нагрузок производится только на прочность при действии собственного веса покрытия и сосредоточенной нагрузки в одном пролете. Сосредоточенная нагрузка распределяется на ширину рабочего настила.  Тогда нормальные составляющие нагрузок:

;

;

    где  - вес монтажника с оснасткой;

    - коэффициент надежности по нагрузке для сосредоточенной силы;

Изгибаемый момент сопротивления:

 

 

Требуемый момент сопротивления:

 

 

 

 

Количество досок рабочего настила на 0.5 м ширины щита:

 

Соответственно на всю ширину щита будет приходится:

 

Окончательно принимаем рабочий настил из 9 досок сечением 25х100 мм.

 

 

Рис 6. Схема покрытия.

 

 

 

 

 

 

4. Расчет спаренного прогона

        Прогоны проектируются по равнопрогибной схеме из двух рядов досок, сплачиваемых на гвоздях (рис 7.) Каждый ряд досок выполняется по схеме консольно-балочного прогона с последовательным расположением стыков. Стыки досок устраиваются вразбежку на расстояниях от опор х=0,21*L, причем стыки досок одного слоя перекрываются досками смежного слоя. Стык досок решаются без косого прируба  простым скреплением досок гвоздями, чем обеспечивается достаточная связь.

 

а)

 

 

 

 

       б)

 

 

Рис 7. а) неразрезной спаренный прогон; б) эпюра моментов равнопрогибной схемы; 1 – несущая конструкция; 2 – прогоны;

 

 

 

 

 

 

 

 

Подбор сечения прогона по прочности.

Нагрузка от покрытия на погонный метр прогона:

;

;

        Ориентировочно нагрузка от собственного  веса прогона:

 

Снеговая нагрузка:

 

 

Нормальные составляющие нагрузок:

 

 

Расчетный изгибающий момент, при равнопрогибном схеме расположения прогонов:

 

Требуемый момент сопротивления:

 

Ориентировочно принимаем за ширину досок b1=44 мм тогда полная ширина прогона составит b=2х44=88 мм;

Требуемая высота сечения прогона:

 

Принимаем доски с сечениями 44х100 мм;

 

 

Момент сопротивления сечения прогона:

 

Проверка прочности прогона по нормальным напряжениям:

 

Прочность по нормальным напряжениям выполняется.

Проверка сечения на предельно допустимый прогиб:

Момент инерции сечения:

 

Относительный прогиб прогона:

;

Жесткость обеспечивается, следовательно, оставляем принятые размеры прогона, составленного из двух досок сечением 44х100 мм;

Расчет стыка досок прогона: Для сплачивания досок прогона в стыках принимать гвозди d=4 мм и длиной Lгв=100 мм; По длине доски забивать конструктивные гвозди в шахматном порядке с шагом 500 мм.

Расстояние стыка от опор:

 

Расстояние гвоздей стыка от опоры:

 

Поперечная сила в стыке от опоры:

 

Т.к. гвоздь пробивает пакет, расчетная толщина второй доски уменьшается на 1,5d гвоздя.

 

 

Несущая способность гвоздя в нессиметричном односрезном соединении:

- из условия смятия древесины:

 

-из условия изгиба гвоздя:

 

 

Требуемое количество гвоздей в конце каждой доски:

 

Принято n=4 единиц гвоздя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 8. Схема стыка досок прогона; 1 – несущая конструкция; 2 – прогоны;

3 – упорные кобылки; 4 – противоскатные  бобышки; 5 – гвозди;