Производственное здание из древесины и синтетических материалов

СОДЕРЖАНИЕ: Министерство науки и образования Украины Одесская государственная академия строительства и архитектуры Кафедра: Металлических, деревянных и пластмассовых конструкций

Министерство науки и образования Украины

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Кафедра: Металлических, деревянных и пластмассовых конструкций

Курсовой проект на тему :

«Производственное здание из древесины и синтетических материалов»

Выполнил: студент гр. ПГС-306 Романь А.С.

Проверила: Кожокарь О.С.

Одесса-2011

1. РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНОЙ ПАНЕЛИ ПОКРЫТИЯ

Для принятого по заданию ригеля рамы необходимо предварительно вычислить длину одного ската верхнего пояса при уклоне кровли 1:4.

Модули упругости: фанеры Е_ф = 9000 МПа; древесины Е_д = 10000 МПа.

l= 30м

Расчетная схема трехшарнирной рамы

=arctg¹ /₄ =14°02 l_ck = = 15,46 м

Максимальная ширина панели: b_m _ах =1500мм.

Требуемое количество панелей:

=10,31 11шт;

Номинальная ширина панели:

где b_с _m _. _n _. = 120 мм – ширина стеновой панели;

Фактическая ширина панели с учетом допуска _b =10...50 мм:

b_ф = b_ном – _b = 1416 –16 =1400 мм=1,4м;

Конструирование поперечного сечения панели:

Принимаем сжатую фанерную обшивку толщиной _фс = 0,8 cм;

Принимаем растянутую фанерную обшивку толщиной _фр = 0,6 cм;

Предварительно требуемая высота сечения панели:

м;

По рекомендованному сортаменту пиломатериалов назначаем продольные ребра сечением 50х2000 мм, после острожки по пластям и кромкам получаем чистые заготовки сечением 46х194 мм.

Поперечные ребра принимаем такой же толщины и высотой на один номер сортамента меньше, чем продольные – 50х175мм, после острожки – 46х169 мм;

Определяем расстояние между продольными ребрами в свету:

Определяем расстояние между поперечными ребрами в свету:

Проверяем сжатую обшивку на местный изгиб сосредоточенной силой Р=1,2 кН (вес рабочего с инструментом). Рассматриваем панель как балку шириной 1 м.

Момент от действия сосредоточенной силы:

кНсм;

Момент сопротивления:

Напряжение в сжатой обшивке:

где т_н – коэффициент, учитывающий действие монтажной нагрузки.

= 0,65 МПа – расчетное сопротивление фанеры.

Сбор нагрузок на панель покрытия:

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м		Расчетная нагрузка, кН/м
1. 3-х слойная рулонная кровля: 0,12· b_ф = 0,12· 1,4	0,168	1,2	0,2016
2. Фанерные обшивки: (_ф _c +_ф _p ) ·b_ф ·_ф = (0,008+0,006) ·1.4·7	0,1372	1,1	0,15092
З.Продольные ребра: h_p ·b_р ·п·р_д = 0,194·0,046·4·5	0,17848	1,1	0,196328
4. Поперечные ребра:	0,03949	1,1	0.04344
5. Утеплитель:	0.14603	1,2	0,175236
6. Прижимные бруски сечением 25x25мм: 0,05·b = 0,05·1,4	0,07	1,1	0,077
7. Пленочная пароизоляция: 0,01·b = 0,01·1,4	0,014	1,1	0,0154
Итого постоянная нагрузка: Временная нагрузка:	g^н = 0,7232	g^р = 0,862
Снеговая для III района S₀ = 0.7кН/м² : рⁿ = S₀ ·b_ф = 0,7·1,4;	р^н = 0.98	1,3	р^р = 1,274
Всего полная нагрузка:	qⁿ = 1,703	q^р = 2,136

Максимальные изгибающий момент и поперечная сила:

Геометрические характеристики сечения панели:

Приведенная расчетная ширина сечения панели:

b_пр = 0.9 · b_ф = 0,9 · 1. 4= 1.26 м;

Приведенная площадь поперечного сечения:

Fnp = _фс ·b_пр + _фр ·b_пр +b_р ·h_p ·n 573.02см² ;

Статический момент относительно растянутой кромки сечения:

=6164.21 см³ ;

Расстояние от растянутой кромки панели до нейтральной линии:

10.76 см; у_с = h_n – y_p = 20.8 – 10.76 = 10.04см;

Определение момента инерции относительно нейтральной линии сечения:

= + 0,8 +

++4=30377.37 см⁴ ;

Приведенные моменты сопротивления:

W_пр ^Р = см³ ; W_пр ^с = см³ ;

Проверяем прочность растянутой обшивки:

m_ф = 0,6 - коэффициент, учитывающий ослабление сечения в стыках обшивки по длине панели;

Проверяем прочность сжатой обшивки:

при

Определяем статический момент сжатой обшивки относительно центра тяжести сечения:

Проверяем скалывающие напряжения по клеевому слою фанеры в пределах ширины продольных ребер.

Расчет по второй группе предельных состояний.

Определяем прогиб плиты в середине пролета:

= 1.4 – коэффициент, учитывающий длительность приложения нагрузки;

Определяем относительный прогиб:

2. РАСЧЕТ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ

Рассчитаем и запроектируем несущие конструкции рамы из прямолинейных элементов. Температурно-влажностные условия эксплуатации Б1, т_в =1.

Пролет рамы l = 19.5 м, шаг рам В =6 м. Класс надежности здания - III, у_n = 0,9. Район строительства — г. Луцк, I район по весу снегового покрова, нормативная снеговая нагрузка S₀ = 0,5 кН/м² . Ветровая нагрузка при данной схеме рамы и высоте стойки 3 м не учитывается, так как разгружает раму.

Определение геометрических размеров конструкции:

Уклон ригеля принимаем 1:4

Поперечное сечение рамы прямоугольное постоянной ширины b и переменной высоты h.

Высота стойки и ригеля в карнизе: см.

Высота поперечного сечения рамы по биссектрисе: где = 90°+а,

при уклоне 1:4 а = arctan 0,25 = 14°02, = 90°+14°02=104°02;

см;

Высота стойки на опоре h_cm 0,4h = 39 см.

Высота сечения ригеля в коньке h_p 0,3h = 30см.

Ширина сечения принимается: b=200мм

Принимаем доски сечением 200х40 мм. После острожки досок по пластям (5-8 мм) и фрезеровки кромок клееного пакета (15-20 мм) получаем сечение чистых досок 180х32 мм.

Ригель и стойку компонуем в виде прямоугольных клееных пакетов с последующей распиловкой пакета:

Схема распиловки пакетов для ригеля и стойки полурамы.

l_риг =

= 6 см;

Статический расчет.

Расчетная схема 3-х шарнирной рамы из прямолинейных элементов

q = g + p

Определяем координаты центров характерных сечений, считая центр тяжести опорного сечения началом координат:

Длина полурамы по осевой линии: l₀ = l₁ + l₂ ;

l₀ = 263,52+991,55= 1255,07 см;

Сбор нагрузок на раму

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м²	_f	Расчетная нагрузка, кН/м²
1. Вес конструкции кровли, (см. расчет панели покрытия):		–
				2. Собственный вес рамы:		1,1	0,253
Итого постоянная нагрузка:		–
3. Временная нагрузка: Снеговая для I -го района – S₀ =0.5 кН/м²		1,4	p^p =0,7
				Всего полная нагрузка:	g^H =1.266	–	g^p =1,567

Определяем расчетные погонные нагрузки на ригель рамы:

Постоянная: g = ·В = 0,867·6=5,202 /м;

Временная: р = р^р ·В = 0,7·6 = 4,2 кН/м·,

Полная: q = g + p = 5,202+4,2 = 9,402 кH/м;

Опорные реакции:

Изгибающие моменты в сечениях:

М₁ = 0;

Нормальные и поперечные усилия: N₁ = N₂ = v_a ,

Проверяем максимальные напряжения в биссектрисном сечении 3:

а) для сжатой зоны вдоль оси х под углом к волокнам ₁

₁ = 90 - = 90° - 52°01 = 37°59

_хс =

=0,649 кН/см² R_см ₁ = 0,817 кН/см²

k_Ж _N = 0,66+0,34=0,66+0,34·0,335=0,77 – коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения;

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом ₁ к волокнам:

б) Для растянутой зоны вдоль оси х под углом к волокнам ₁ :

в) Для сжатой зоны вдоль оси у под углом к волокнам :

Проверяем прочность по нормальным напряжениям в сечении 4:

Раскрепляем раму в направлении из плоскости стеновыми панелями, плитами покрытия, поперечными (скатными) связями, расположенными по наружному контуру рамы, а также вертикальной связью, установленной в биссектрисном сечении 3.

Определяем положение нулевой точки на эпюре изгибающих моментов:

На 3-х участках (от опорного узла до биссектрисного сечения, от биссектрисного сечения до нулевой точки на эпюре моментов и от нулевой точки до конькового узла) проверяем устойчивость плоской формы деформирования рамы с учетом переменности сечения:

а) на участке от опорного до биссектрисного сечения:

– коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения по длине элемента, не закрепленного из плоскости по растянутой от момента кромке.

k_Ф = 1,5 – коэф-т, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке;

б) на втором участке от биссектрисного сечения до нулевой точки

в) на третьем участке от нулевой точки на эпюре моментов () до конькового узла:

Максимальное значение изгибающего момента и соответствующей продольной силы определяем в сечении, в котором поперечная сила равна нулю.

Проверяем клеевые швы на скалывание в опорном сечении:

Опорная плита

Траверса башмака

КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПОРНОГО УЗЛА :

Анкерный болт

Конструкция опорного узла рамы

Проверяем торец стойки на смятие вдоль волокон:

Для фундамента принимаем бетон класса В 7,5, R_b = 4,5 Мпа;

Базу проектируем из стали марки ВСтЗкп2, сварка осуществляется электродами Э 42.

Размеры опорной плиты башмака:

Длина плиты l_b = hcm + 2·(3...5 см) = 39,8 + 2·3=45,8 см,

Округляя до целого числа назначаем длину плиты l_b = 46 см;

Ширина плиты b_b = b + 2·(5...10 см) =18 + 2·6 = 30 см,

Определяем фактическое давление на бетон:

Толщину траверс t_T конструктивно назначаем равной 1 см. Толщину опорной плиты назначаем из условия изгиба её как консоли, защемленной на опоре (участок 1), или как пластинки, опертой по трем сторонам (участок 2).

Момент в заделке консольного участка 1:

=0,825 кНсм;

Момент на участке 2, при отношении сторон 2;

Толщина плиты t_пл :

Принимаем толщину опорной плиты 1 см.

Определяем требуемый диаметр анкерных болтов:

Требуемая площадь сечения одного болта из условия среза:

Принимаем болты диаметром d = 18 мм, А = 2,54 см² ;

Из условия смятия:

- расчетное сопротивление смятию элементов из стали ВСт3кп2 с временным сопротивлением Run = 365 МПа, соединяемых болтами нормальной точности.

Принимаем высоту башмака h_Б = 20 см;

Проверяем кромку стойки на смятие поперек волокон:

КОНСТРУИРОВАНИЕ КОНЬКОВОГО УЗЛА .

Q 7

Принимаем накладки из брусьев сечением bнхhn = 125200 мм, после острожки 115х190 мм длиной l_н 2,5 h_P = 2,5 ·30,9 = 77,25 см, принимаем накладку длиной l_н = 80 см.

Принимаем расстояния между осями болтов е₁ = 30 см, е₂ = 60 см; диаметр болтов d_Б = 20 мм;

Взаимное смятие торцов полурам под углом к волокнам ₇ = Н_А :

Проверяем накладки на изгиб:

Определяем несущую способность одного болта:

а) из условия смятия крайнего элемента:

Ткр = 0,8·а·d_Б =0,8·11,5·2 = 18,4 кН;

б) из условия смятия среднего элемента:

Tcp = 0,8·c·d_Б = 0,8·18·2 = 28,8 кН;

в) из условия изгиба болта:

Т_и = 1,8 · d_Б ² + 0,02 · а² = 1,8 · 2² + 0,02 · 11,5² = 9,8 кН;

Т min =кН;

Определяем усилия в болтах:

РАСЧЕТ СТЕНОВОЙ ПАНЕЛИ С АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫМИ ОБШИВКАМИ .

Таблица сбора нагрузок

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	yf	Расчетная нагрузка, кН/м
1. Асбестоцементные плоские листы	0,428	1,1	0,471
2.Продольные ребра: 0,05·0,1·1,0·2·5	0,05	1,1	0,055
3. Поперечные ребра:	0,023	1,1	0,025
4. Утеплитель из минераловатных плит на синтетическом связующем = 1,25 кН/м³ толщиной 0,06 м:	0,078	1,2	0,094
5 . Пленочная пароизоляция:	0,012	1,1	0,013
6.Шурупы и шайбы оцинкованные:	0,012	1,1	0,013
Итого постоянная нагрузка:	g^н = 0,603	-	g^р = 0,671
Временная нагрузка: Ветровая для III района w₀ = 0,38 кН/м² : а) на период эксплуатации: w₀ ·k₁ ·c₁ ·b_n =0,38·0,65·0,8·1,19 б) при монтаже: w₀ ·k₁ ·(c₁ + c₂ )·b_n =0,38·0,65·(0,8 + 0,6)·1,19	q_э ^н = 0,238 q_м ^н = 0,411	1,4 1,4	q_э ^р = 0,329 q_м ^р = 0,576

Расчетное сопротивление древесины сосны II сорта растяжению Rp= 0.7кН/см²

Модуль упругости листового асбестоцемента: Е=1300·= 1300·0,65 =845 кН/см² .

Коэффициент приведения : k_np = E_a /E_др = = 1300/1000=1,3

Расчет асбестоцементных панелей на ветровую нагрузку и собственный вес двух панелей:

;

расчетный момент от ветровой нагрузки на период эксплуатации;

2.59кНм; - то же, на период возведения;

k_w – коэффициент, учитывающий влияние податливости шурупов;

6136,43 см³ ; – момент сопротивления листов обшивки относительно оси х;

Момент инерции поперечного сечения панели относительно оси у:

Рассматриваем сечение как цельное коробчатое:

Прогиб от ветровой нагрузки:

k_ж – коэффициент жесткости составного сечения на податливых связях;

Определяем количество шурупов расставляемых на половине пролета панели с каждой стороны при расчете на ветровую нагрузку:

Статический момент брутто одного листа обшивки относительно оси у:

Расчетная несущая способность одного шурупа:

при d = 6 мм T = 180d² + 2a² = 180·0,6² + 2·1² = 66,8 кгс = 0,67кН;

при d = 8 мм T = 180d² + 2a² = 180·0,8² + 2·1² = 117,2кгс = 1,172кН;

При шурупах d = 6 мм можно расставить 49

шурупов с шагом :

;

а при d = 8 мм можно расставить 28

шурупов с шагом:

Проверка панели на монтажную нагрузку:

q _м

g_м = k_n · g^р = 3·0,671 = 2,013 кН/см;

где k_n = 3 – коэффициент перегрузки при транспортировании и монтаже по п. 6.25 СниП 2.03.09 – 85.

РАСЧЕТ СТОЙКИ ТОРЦОВОГО ФАХВЕРКА

Вычисляем высоту стойки Н₁ :

Расчетная длина стойки:

Н_р = 2·Н₁ = 2·4,95 = 9,9м;

При допускаемой гибкости [] = 120 радиус инерции сечения:

Требуемая высота поперечного сечения:

При толщине досок 33 мм необходимо 28,7/3,3 = 8,7 досок, принимаем

h=9·3,3 = 29,7 см.

Предварительно назначаем размеры сечения из досок сечением 125х40 мм, после острожки – 115х33 мм: b х h = 11,5 х 29,7 см.

Нагрузки, действующие на стойку:

1) Собственный вес стойки:

G_ст = 0,115·0,297·4,95·5·1,1 = 0,93кН;

2) Собственный вес асбестоцементных стеновых панелей: по высоте укладываются 4,95 /1,2 4шт

Постоянная нагрузка от панели: G_ст.п. = 0,6716·4 = 16,1кН;

3) Временная нагрузка – ветровой напор:

q_ва = w₀ ·k₁ ·c₁ ·В₀ ·_f = 0,38·0,65·0,8·6·1,4 = 1,66 кН/пм;

Вычисляем момент от собственного веса стеновых панелей:

М_ст = G_ст ·e =16,1·20,85 = 336 кНсм;

Вычисляем момент в заделке стойки от отдельных видов нагрузки:

- от ветрового напора

- от веса стеновых панелей:

Расчетный момент в заделке:

Расчетная продольная сила:

Гибкость стойки:

Проверки выполняются, окончательно принимаем сечение bхh = 11,5х29,7 см.

Литература:

1. СНиП ІІ-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. М. Стройиздат. 1982.

2. СНиП 201.07-65 Нагрузки и воздействия. М. ЦИТП Госстроя СССР. 1987 г.

3. Рекомендации по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. М. Стройиздат 1982 г.

4. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП ІІ-25-80) ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. М. Стройиздат 1986 г.

5. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и проектирования. Под редакцией В.А. Иванова. К. Вища школа. 1981 г.

6. Проектирование и расчет деревянных конструкций. Справочник под редакцией И.М. Гриня. К. Будівельник. 1988 г.

7. Слицкоухов Ю.В., Гуськов И.М. и др. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования. М. Стройиздат. 1991 г.

8. Клименко В.В. Проектування дерев’яних конструкцій. К. Вища школа. 1998 р.

Скачать архив с текстом документа