Расчет и проектирование здания с деревянным каркасом

2. Расчет настила (обрешетки).

1. Сбор нагрузок на 1 м².

Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением ее расчетного значения на коэффициент ( [4], приложение 3). Место строительства – Хабаровск, II район строительства по снеговой нагрузке.

- расчетная нагрузка

Плотность древесины 600, для условий эксплуатации А3 (сосна)

Нагрузки  на настил

                                                                        Таблица №2.1

2. Конструктивный расчет.

1. Момент первого сочетания нагрузок – постоянная +снеговая.

L- шаг стропил L=0,8м

2. Момент от второго сочетания нагрузок – постоянная + сосредоточенная нагрузка Р=120 (человек)

Пояснительная записка

Лист

3

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

3.   Моменты относительно оси Х.

4. Моменты относительно оси Y.

5. Момент сопротивления.

6. Момент инерции.

7. Проверка обрешетки на прочность.

расчетное сопротивление древесины  изгибу - для элементов прямоугольного сечения высотой до 50 см (по [4])

1,2- коэффициент учета  ветровой и монтажной нагрузок

- условие выполняется

8. Проверка обрешетки на жесткость.

       Должно  выполняться условие 

       - условие выполняется

       Вывод: обрешетка запроектирована  с достаточным запасом прочности  и    

       жесткости.

Пояснительная записка

Лист

4

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

3. Расчет стропильной ноги.

Нагрузки на стропильную ногу.

                                                                 Таблица №3.1

                    q_n=80,18 кг/м, q_р=107,98 кг/м, q=24,09 кг/м²

1. Конструктивный расчет.

1. Момент первого сочетания нагрузок – постоянная +снеговая.

L- шаг несущих конструкций L=3м

2. Момент сопротивления.

3. Момент инерции.

Пояснительная записка

Лист

5

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

4. Проверка стропильной ноги на прочность.

Должно выполняться  условие -

расчетное сопротивление древесины  изгибу, для второго сорта древесины ([5], таб№3)

1,2- коэффициент учета  ветровой и монтажной нагрузок

- условие выполняется

5. Проверка стропильной ноги на жесткость.

Должно выполняться  условие -

  - условие выполняется

ВЫВОД: стропильная нога запроектирована с достаточным  запасом прочности и жесткости. 

Пояснительная записка

Лист

6

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

4. Расчет подстропильной балки.

        Сбор нагрузок на подстропильную  балку

                                                             Таблица №4.1

1. Конструктивный расчет.

1. Момент первого сочетания нагрузок – постоянная +снеговая.

L- шаг несущих конструкций L=3м

2.  Момент сопротивления.

3.  Момент инерции.

4.1.4. Проверка подстропильной балки на прочность.

Должно выполняться  условие -

Пояснительная записка

Лист

7

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

расчетное сопротивление древесины  изгибу - для второго сорта древесины ( [5], таб. №3)

1,2- коэффициент  учета ветровой и монтажной  нагрузок

- условие выполняется

4.2. Проверка стропильной ноги на жесткость.

       Должно выполняться условие -

- длина подстропильной балки

  - условие выполняется

ВЫВОД: подстропильная балка запроектирована с достаточным запасом прочности и жесткости. 

Пояснительная записка

Лист

8

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

5. Расчет стойки.

Сбор нагрузок на стойку

                                                              Таблица №5.1

1.   Нагрузка от покрытия и подстропильной балки.

2. Проверка стойки на прочность.

Должно выполняться  условие -

- условие выполняется

А - площадь сечения  стойки

3. Проверка стойки на устойчивость.

Должно выполняться  условие -

; ;

- длина стойки,

- длина стойки с учетом заделки

, тогда 

Пояснительная записка

Лист

9

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

- условие выполняется

ВЫВОД: стойка запроектирована  с достаточным запасом прочности и жесткости.

Пояснительная записка

Лист

10

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

6. Расчет клеефанерной плиты покрытия

Исходные данные:

- температурно-влажностные  условия эксплуатации – А3;

- тип местности С;

- место строительства г. Хабаровск;

- II снеговой район РФ, S=1,2кПа ( [4], карта1, прил.5);

- тип кровли 2 слоя  Бикрост ТКП;

Плита имеет длину l=3,6м, ширину в=1,8м; 2 обшивки из фанеры клееной березовой марки ФСФ толщиной δ=0,01м; 5 продольных и 16 поперечных ребер из сосновых досок II сорта с шириной 0,044м и высотой 0,125; утеплитель – пенопласт ПВХ-1, объемной массой 100 кг/м³=1кН/м³, толщиной δ=0,08м; пароизоляция эмаль ПФ-115.

Пояснительная записка

Лист

11

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

5.1. Сбор нагрузок на 1 м²

                                                                                             Таблица №6.1

q_n=2,25 кН/м, q_р=3,01 кН/м, q=0,41кН/м²

5.2. Статический расчет

1. Момент первого сочетания нагрузок – постоянная +снеговая.

- длина плиты с учетом опирания

2. Поперечная сила

3. Момент от сосредоточенной силы Р по центру плиты

Пояснительная записка

Лист

12

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

4. Геометрические характеристики сечения.

Расчетная ширина фанерной обшивки 

- ширина плиты

Высота плиты 

- толщина фанерной обшивки

- высота ребра

5. Приведенный момент инерции поперечного сечения плиты 

6. Момент сопротивления поперечного сечения плиты

7. Статический момент

8. Момент сопротивления фанерной обшивки расчетной шириной b₁=1м

3. Конструктивный расчет.

1. Проверка плиты на прочность.
• Проверяем несущую способность верхней обшивки на растяжение   -

   - коэффициент зависящий от условий эксплуатации

   1,2 – коэффициент по нагрузке

• Проверка несущей способности верхней обшивки на сжатие и устойчивость при изгибе: отношение

Пояснительная записка

Лист

13

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

            Коэффициент устойчивости фанеры     

          - условие     

          выполняется

• Проверка обшивки на скалывание

   - условие  

   выполняется

2. Проверка плиты на жесткость.
• Проверка фанерной обшивки при местном изгибе

          - условие   

    Выполняется

• Проверка относительного прогиба плиты от нормативной  

       нагрузки 

- предельный прогиб плиты

ВЫВОД: клеефанерная плита покрытия запроектирована с достаточным запасом прочности и жесткости.  

Пояснительная записка

Лист

14

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

7. Расчет стропильной дощато-клееной

двухскатной балки

Исходные данные:

- температурно-влажностные  условия эксплуатации – А3;

- тип местности С;

- место строительства г. Хабаровск;

- II снеговой район РФ, S=1,2кПа ( [4], карта1, прил.5 );

- пролет здания L=18м;

- уклон i=0,12

- шаг несущих конструкций l=3,6м

Принимаю для крайних  зон сечения балки древесину IIсорта в виде досок шириной b=0,25м

- толщина заготовленной  доски δ=0,044м

Пояснительная записка

Лист

15

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

7.1. Сбор нагрузок на 1 м² 

     q_n=4,98 кН/м, q_р=6,53 кН/м, q=0,613 кН/м²

7.2. Статический расчет.

1. Поперечная сила Q.

2. Требуемая высота двускатной балки на опоре.

Принимаю 6 досок

 - высота двускатной балки на опоре

3. Высота двускатной балки в середине пролета

- требуемая высота двускатной  балки в середине пролета

- принимаю 31 доску

Пояснительная записка

Лист

16

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

4. Расстояние Х от опоры до сечения, где действуют максимальные нормальные напряжения.

5. Величина изгибающего момента в расчетном сечении.

Высота балки в расчетном  сечении 

6. Момент сопротивления расчетного сечения

7. Момент инерции расчетного сечения

8. Статический момент расчетного сечения

7.3. Конструктивный расчет.

1. Проверка по нормальному напряжению при изгибе

- условие выполняется

2. Проверка на скалывание в опорной зоне.

- условие выполняется

3. Проверка на жесткость

Коэффициент, учитывающий  переменность сечения

Коэффициент, учитывающий  деформацию сдвига

Пояснительная записка

Лист

17

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Прогиб без  учета переменности сечения и  деформации сдвига

       Условие выполняется.

Проверка устойчивости плоской формы деформирования

- расстояние между точками  закрепления балок, шаг раскладки  

плит

Устойчивость  плоской формы деформирования обеспечено, т.к. условие   

Выполнено.

ВЫВОД: стропильная балка запроектирована с достаточным запасом  

прочности и жесткости.

Пояснительная записка

Лист

18

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

8. Расчет дощато-клееной стойки постоянного сечения.

Исходные данные:

- температурно-влажностные условия эксплуатации – А3;

- тип местности С;

- место строительства г. Хабаровск;

- II снеговой район РФ, S=1,2кПа ( [4], карта1, прил.5 );

- пролет здания L=18м;

- шаг несущих конструкций l=3,6м;

- высота от уровня  чистого пола до низа стропильной  балки Н=5м;

- толщина заготовленной  доски для колонны δ=0,044м (сосна II сорта)

Расчетное сопротивление  древесины Rс=15МПа, Rск=2,1Мпа.

Пояснительная записка

Лист

19

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

8.1. Конструирование стойки.

Назначаем в первом приближении размеры стойки:

Число досок  Принимаю 8 досок, тогда h=0,352м

8.2. Сбор нагрузок.

Постоянные  нагрузки от плиты покрытия и вес  балки:

Нагрузка от собственного веса стойки:

Расчетное давление на стойку от снега:

Расчетная нагрузка от стенового ограждения:

Условно принято, что усилие от стенового ограждения приложено по середине высоты стойки.

Массу  стены  принимаем равной массе 1м² панели покрытия.

Вертикальная  нагрузка на уровне обреза фундамента:

Активное давление ветра:

- аэродинамический коэффициент

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте ( [4], таб.6), для типа местности С

Пассивное давление ветра:

- аэродинамический коэффициент

- коэффициент, учитывающий изменение  ветрового давления по высоте 

8.3. Статический расчет стойки.

Площадь поперечного  сечения стойки:

Пояснительная записка

Лист

20

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Момент сопротивления  сечения:

Момент инерции:

Статический момент:

Определение усилий в стойках:

• От ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля:

• От ветровой нагрузки на стену:

• От стенового ограждения:

Изгибающий  момент стойки

Конструктивный расчет стойки

Расчетная длина  стойки

Определение коэффициента влияния деформации изгиба

Пояснительная записка

Лист

21

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

Определение изгибающего  момента с учетом деформации стойки

Определение напряжения в поперечном сечении стойки

Должно выполняться  условие

Условие выполняется.

        - коэффициент зависящий от условий эксплуатации

        1,2 – коэффициент по нагрузке

Проверка устойчивости стойки из плоскости момента

  коэффициент устойчивости из плоскости действия момента

Проверка на скалывание

Условие выполнено

ВЫВОД: стойка запроектирована  с достаточным запасом прочности  и жесткости.

Пояснительная записка

Лист

22

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

9. Расчет узла крепления стойки к фундаменту на вклеенных стержнях.

Сечение стойки

Растягивающая сила

        Определение эксцентриситета

  поперечное сечение стойки сжато не по всей длине, возникает растягивающие усилие N_a, которое должно быть воспринято стержнями.

Высота сжатой зоны сечения 

Рабочая высота поперечного сечения колонны

Принимаю стержни из арматуры диаметром d=0,012м класс А-II

Расчетное сопротивление  древесины скалыванию Rск=2,1мПа

Глубина вклеивания стержня в колонну 

Коэффициент учитывающий  перераспределение напряжений по длине  вклеенного стержня 

Несущая способность  вклеенного стержня при выдергивании

Требуемое число  стержней с одной стороны 

Принимаю на всю стойку количество стержней n=4шт.

Пояснительная записка

Лист

23

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

1. Введение.

   Целью  данного курсового проекта является  закрепление студентом теоретических  знаний по курсу «Конструкции  из дерева и пластмасс».

   В ходе  курсового проекта студент должен  научиться выполнять расчет и проектирование здания с деревянным каркасом.

Пояснительная записка

Лист

2

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

11. Заключение.

В ходе выполнения курсового проекта все поставленные задачи были 

выполнены, а  именно выполнены: расчет обрешетки, стропильной ноги, подстропильной балки, стойки, клеефанерной плиты покрытия, дощатоклееной двускатной балки, дощатоклееной стойки, узла крепления стойки к фундаменту, выполнена графическая часть.

Пояснительная записка

Лист

25

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

12. Список литературы.

1. Ф.А. Бойтемиров, В.М. Головина, Э.М. Улицкая, «Расчет конструкций из дерева и пластмасс», Москва: Издательский центр «Академия», 2006г.
2. Гринь И.М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет – М.: Высшая школа, 1975г.
3. Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: Учебное пособие для студентов ВУЗов, обучающихся по спец. «ПГС». – 2 изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990г.
4. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»/Минстрой России – М.:

ГП ЦПП, 1996г.

5.    СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» - М: Стройиздат, 1982г.

Пояснительная записка

Лист

26

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата

10. Применяемые  методы предотвращения гниения  и возгорания.

В противопожарном  отношении предпочтительнее деревянные конструкции массивного прямоугольного сечения с закруглениями, имеющие большие пределы огнестойкости, чем дощатые или клеефанерные.

Опасны в  пожарном отношении металлические  накладки, болты и другие детали соединительных и опорных узлов деревянных элементов, так как они, являясь проводниками тепла, снижают предел огнестойкости деревянных конструкций, поэтому металлические узлы и соединения необходимо тщательно тщательно защищать огнезащитными покрытиями.

К химическим мерам защиты древянных конструкций от возгораня относится применение пропитки огнезащитными составами или нанесение огнезащитных красок, способные при нагревании разлагаться с выделением большого количества негорючих газов, либо увеличивается в объеме, создавать защитный слой.

Для клееных  конструкций рекомендуется применять  вспучивающие составы и антиперены, наносимые на поверхность конструкции, для конструкций из цельной древесины можно использовать пропиточные составы,  а для деревянных элементов каркаса ограждающих конструкций требуется глубокая пропитка антиперенами под давлением.

Защита от гниения.

Основными биологическими вредителями древесины являются бактерии, дереворазрушающие грибы, жуки-древоточные, термиты и морские  древоточцы.

 Разрушение  древесины вследствие жизнедеятельности грибов называется гниение. Оно протекает при t°=+3 - +45°С и влажности воздуха <18-20%. Недопустимая влажность древесины может возникнуть в результате атмосферных осадков, капиллярной влаги, поступающей из частей зданий, соприкасающихся с древесиной, а также в результате увлажнения конденсатом.

Мероприятия по борьбе с гниением древесины при  эксплуатации:

• Стерелизация древесины – термическая обработка древесины (t>80°С);
• Конструктивная защита – содержание и эксплуатации древесины при влажности воздуха <18-20%;
• Химическая защита – обработка древесины ядовитыми для грибов веществами – анитсептиками.

Пояснительная записка

Лист

24

Изм.

Кол.уч.

Лист

№док.

Подпись

Дата