Деревянные конструкции

Содержание

 

      Задание на курсовой проект

      Введение……………………………………………………………….3

1. Выбор конструкций с технико-экономическим обоснованием ..……….5
2. Расчет плиты покрытия ……………………………………………..……5
3. Расчет несущих конструкций…………………………………………….12

3.1 Расчёт клеефанерной балки покрытия………………………………...….12  

3.2 Расчёт дощатоклеенной стойки………………………………………….18  

     4 Основные мероприятия по защите древесины от гниения

        и возгорания.……………………………………………………...……...…32

Библиографический список

 

Введение

Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся во всё возрастающих масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций. Повышение качества строительства, ускорение его темпов, снижение материалоёмкости, трудоёмкости и стоимости имеют огромное значение. Широкое применение в строительстве эффективных лёгких сборных конструкций заводского изготовления позволит существенно ускорить сооружение строительных объектов, упростить и снизить трудоёмкость работ по сооружению фундаментов, транспортированию и монтажу зданий и сооружений и получить благодаря этому значительный технико-экономический эффект.

К числу лёгких строительных конструкций в первую очередь  относятся деревянные конструкции. Деревянные конструкции являлись основными в течение многих веков и имеют широкие перспективы применения в современном облегчённом капитальном строительстве. Огромные лесные богатства нашей страны являются надёжной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. Деревянные конструкции характеризуются малой массой, малой теплопроводностью, повышенной транспортабельностью и их перевозки на значительные расстояния вполне рациональны. Ценные строительные свойства древесины определяют и области её эффективного использования.

Высокая прочность древесины  позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий, имеющих свободные пролёты до 100 м и более.

Деревянные конструкции  подвержены загниванию. Однако современные  методы конструктивной и химической защиты от загнивания позволяют снизить до минимума опасность их гнилостного поражения и обеспечить им необходимую долговечность в самых различных условиях эксплуатации.

Древесина является стойким материалом в ряде агрессивных по отношению к бетону и металлу сред. Кроме того, деревянные конструкции проявляют необходимую долговечность в ряде сооружений химической промышленности.

Создание высокопрочных  и стойких синтетических полимерных клеев и разработка высокопроизводительной заводской технологии склеивания позволили из пиломатериалов ограниченных размеров создавать клееные элементы и конструкции практически любых размеров и форм, имеющих повышенную прочность и стойкость против загнивания и возгорания и при минимальном количестве отходов.  Производство и применение клееных деревянных конструкций является одним из главных направлений прогресса в области строительства из дерева. Основной задачей промышленности клееных деревянных конструкций является строгое и точное выполнение всех операций технологического процесса, с тем чтобы обеспечить высокое качество и снизить стоимость этих прогрессивных конструкций. Наибольший технико-экономический эффект даёт их использование в следующих областях строительства: большепролётные общественные здания, промышленные здания с химически агрессивной средой, не действующей на древесину, сборные малоэтажные  дома заводского изготовления, сельскохозяйственные производственные здания. Опыт зарубежного строительства показывает также всё возрастающий объём применения клееных деревянных конструкций.

     Дальнейшее прогрессивное  развитие производственной базы  заводского изготовления деревянных строительных конструкций должно быть ориентировано на повышение их эксплуатационных качеств и капитальности, на ускорение темпов строительства и повышение производительности труда не только в процессе заводского изготовления укрупнённых элементов сборных сооружений, но и при их монтаже.

 

 

1.  Выбор и обоснование конструктивного решения

 

    В качестве  несущих конструкций выбраны двухшарнирные дощатоклееные рамы состоящие из дощатоклееных стоек и клеефанерных балок покрытия пролетом 6,0 м и шагом 4,0 м. Высота до низа несущих конструкций покрытия – 4,6 м, длина здания – 44,0 м. Ограждающие конструкции покрытия – трехслойные плиты с асбестоцементными обшивками, поверх которых устраивается кровля.

 

 

2.  Расчет  плиты покрытия

1. Асбоцементная обшивка:     

2. Утеплитель – минераловатные плиты на синтетическом связующем:

      

3. Пароизоляция:  

4. Асбоцементная обшивка:        

 

Принимаем толщину утеплителя равную 8 см, высоту плиты 150 мм.

Исходные данные: размер плиты в плане 1,48х3,98 м; обшивки из листов асбестоцементных прессованных по ГОСТ 18124-95; ребра из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50. Утеплитель – минераловатные плиты на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-82*. Плотность утеплителя 1,25 кН/м³. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Воздушная прослойка над утеплителем – вентилируемая вдоль панели. Кровля из рулонных материалов (рубероид) трехслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки плиты. Район строительства – III снеговой (г. Воронеж).

 

Компоновка  рабочего сечения плиты

     Ширину  плиты  делают равной ширине асбестоцементного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания  . Толщину листа принимаем 10 мм.

Рисунок 1 – Плита покрытия

 

     Для дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние обшивки в монолитную склеенную коробчатую панель, применены черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (применительно к ГОСТ 24454-80*Е) сечением 50х150 мм. После сушки (до 15% влажности) и четырехстороннего фрезирования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 44х130 мм. Расчётный пролет плиты . Высота принята , что составляет ее пролёта и соответствует рекомендациям, согласно которым высота плиты составляет пролета.

     Каркас плиты состоит из пяти продольных ребер. Шаг ребер принимают из расчета верхней обшивки на местный изгиб от сосредоточенной силы как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 1000 мм. Расстояние между ребрами в свету .

     Изгибающий момент в обшивке . Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм.

.

Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:

.

     Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине плиты. Продольные кромки плиты при установке стыкуются с помощью специально устроенного шпунта из трапециевидных брусков, приклеенных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных плит даже под действием сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из плит.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сбор  нагрузок на плиту

Плиты предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям. Подсчет нормативной и расчетной нагрузок приведен в таблице 1.

Таблица 1 – Нагрузки на плиту покрытия

№ п/п	Наименование  нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	gf	Расчётная нагрузка, кН/м2
1	Кровля рубероидная трехслойная	0,09	1,3	0,117
2	Асбестоцементная обшивка	0,38	1,1	0,418
3	Продольные и поперечные ребра	((5∙0,044∙0,13∙3,98)+(4∙4∙0,044∙0,13∙0,315))5=0,98	1,1	1,078
4	Утеплитель – минераловатные плиты	0,1	1,1	0,11
5	Пароизоляция	0,02	1,3	0,026
6	Постоянная	1,57		1,749
7	Временная	1,26		1,8
8	Полная	2,83		3,55

 

Полная нагрузка на 1 м  плиты:

нормативная

расчётная .

 

 

 

 

 

 

Расчетные характеристики материалов

 Для листов асбестоцементных прессованных по ГОСТ 18124-95 (СНиП 2.03.09-85, табл.1,2) имеем:

расчетное сопротивление  растяжению: R_асб.р= 9,5 МПа;

расчетное сопротивление  сжатию: R_асб.с= 36 МПа;

расчетное сопротивление на срез: R_асб.ср= 4,0 МПа;

расчетное сопротивление  изгибу: = 16,5 МПа;

модуль упругости: Е_асб.=1500 МПа;

Для древесины ребер  по СНиП II-25-80 имеем модуль упругости Е_др=10000∙0,9=9000 МПа.

 

 

 

Геометрические  характеристики сечения плиты

Приведённая расчётная ширина обшивок согласно СНиП II-25-80 п.4.25.

, где

- суммарная ширина ребер,

- суммарное расстояние в свету  между ребрами,

- коэффициент, учитывающий возможный  непроклей ребер к обшивкам.

     Геометрические характеристики плиты приводим к асбестоцементной обшивке.

     Приведенный момент инерции поперечного сечения плиты.

Приведенный момент сопротивления  поперечного сечения плиты:

.

 

 

Проверка  плиты на прочность

Максимальный изгибающий момент в середине пролета:

Напряжения в растянутой обшивке:

.

Расчет на устойчивость сжатой обшивки производим по формуле:

     При расстоянии между продольными ребрами в свету а = 0,315 м и толщине обшивки .

 тогда  при < ,  .

Напряжение в сжатой обшивке:

< .

     Расчёт на скалывание по клеевому слою обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производят по формуле:         

Поперечная сила равна  опорной реакции плиты:

     Приведенный статический момент верхней обшивки относительно нейтральной оси:

Расчётная ширина клеевого соединения: . Касательные напряжения будут равны:

.

Проверка  плиты на прогиб

Максимальный прогиб однопролетных свободно опертых каркасных плит и панелей с двумя обшивками следует определять по формуле:

,                  ((60) СНиП 2.03.09-85)

Относительный прогиб плиты:

,

где - предельный прогиб в плитах покрытия согласно табл. 7 СНиП II-25-80. Прогиб плиты не превышает предельно допустимый, следовательно, жесткость плиты достаточна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет несущих конструкций

3.1 Расчёт клеефанерной балки покрытия

 

    Балки разделяют по материалу, из которого они изготовлены (рис. 2): цельнодеревянные, дощатокленые, дощатоклееные армированные, клеефанерные. Высоту поперечного сечения балок следует назначать h>l/20L, ширину сечения для цельнодеревянных балок b>l/3h, для дощатоклееных балок b>l/6h. По каталогам типовых конструкций ширина дощатоклееных балок с прямоугольной формой поперечного сечения составляет 120, 140,170...240 мм.

Балки в составе  перекрытий и покрытий работают на изгиб.

По предельным состояниям I группы проверяют: прочность на действие нормальных напряжений σ_и=M/W_pacч<R_и; устойчивость плоской формы деформирования σ_и=М/(φ_мW_6р)<R_и; прочность на действие касательных напряжений (на скалывание при изгибе) .

По предельным состояниям II группы расчет ведется на действие нормативных нагрузок и состоит в проверке пригодности балок к нормальной эксплуатации согласно условию f<f_u, где f – расчетный прогиб конструкции, определяемый с учетом влияния деформаций сдвига по формуле f=f₀/k[1+c(h/L)²]: f_u – предельный прогиб, проверяют: в балках перекрытий исходя из эстетико-психологических, технологических, конструктивных и физиологических требований; в балках покрытий исходя из тех же требований, кроме физиологических. Для дощатоклееных двухскатных балок (тип 6 на рис. 2,а) при загружении симметричной равномерно распределенной нагрузкой расчетное сечение для проверки σ_и находится от опоры на расстоянии X=Lh_on/(2 h_ср,), где L – пролет балки, h_on – высота сечения на опоре, h_ср – высота сечения в середине пролета. При этом h_on≥h_ср/2. Уклон скатов под рулонную кровлю i≤1:20.

Для балок  с продольным армированием (тип 8 на рис. 2,а) применяют сталь класса А-300 и А-400, стержневой стеклопластик AT 4C. Стержни устанавливают в пазы в крайних зонах дощатоклееного элемента на клеях с наполнителями марок ЭД-20, ЭД-22 и ЭПЦ-1. Рекомендуемый процент армирования для стали 2-3%, для стеклопластика – до 5%. Расчет на изгиб выполняют, приводя геометрические характеристики материалов к древесине.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор конструкций и компоновка покрытия. В качестве несущих конструкций покрытия принимаем клеефанерные балки односкатного очертания.  

Изготавливают двутаврового сечения длиной до 12 м четырьмя способами:

1) в цельных брусчатых  или клеедощатых поясах выбирают  пазы синусоидального очертания, в которые  вставляют фанерные изогнутые листы на клею;

2) в прямолинейные  пазы заводят прямой лист фанеры  и затем деревянными клиньями листу придают нужную искривленную форму, а паз заливают смолой;