Одноэтажное гражданское здание из древесины
Содержание
1. Введение
. Расчет клеефанерной панели.
.1 Выбор конструктивных размеров панели.
.2 Определение геометрических характеристик панели.
.3 Сбор нагрузки на панель.
.4 Проверочный расчёт прочности и жёсткости.
. Расчет треугольной арки с затяжкой
.1 Геометрический расчет
.2 Сбор нагрузки на арку
.3 Подбор сечения и проверка напряжений
. Расчет стойки
.1 Определение геометрических размеров
.2 Сбор нагрузки на стойку
.3 Проверочный расчет
.4 Расчет прикрепления стойки к фундаменту
. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания
. Список используемых источников
1.Введение
В данном курсовом проекте требуется запроектировать каркас деревянного здания общественного назначения. В качестве покрытия для здания и стенового ограждения выбраны клеефанерные панели. Их длина соответствует шагу несущих конструкций В=4,5 м. Основной несущей конструкцией деревянного покрытия здания принята деревянная арка пролетом 24,5 м из клееных элементов. Деревянные стойки поперечника здания приняты клеедощатыми высотой 6,1 м.
2.Расчет клеефанерной панели
.1 Выбор конструктивных размеров панели
Запроектируем утепленную клеефанерную панель покрытия. Шаг несущих конструкций - 4,5 м.
Принимаем верхнюю обшивку из фанеры марки ФСФ сорт В/ВВ толщиной dв=8 мм. Нижнюю обшивку принимаем из фанеры марки ФСФ сорт В/ВВ толщиной dн=6 мм. Продольные ребра деревянные: крайние толщиной bр=23 мм, средние толщиной bр=25 мм. Конструктивные ребра деревянные: крайние толщиной bр=23мм, средние толщиной bр=25 мм. Толщину утеплителя назначаем tyt=120 мм. Номинальные размеры плиты принимаем 4,5´1,5 м, конструктивные - 4,49´1,49м.[см. рис.1 и рис.2]
Высота h панели предварительно назначается 1/35 от пролёта.
тр р= 120+30+6+8=164 мм
Тогда высота ребра hр=164-8-6=150 мм
Подбираем hр по сортаменту:
-7=168 мм > 150 мм подходит
Уточняем hп : hп=168+8+6=182 мм
Окончательно назначаем hп=182 мм.
Все геометрические характеристики представлены на рис.1 и рис.2
рис. 1
рис. 2
2.2 Определение геометрических характеристик
1.Расчетная длина панели
.Расчетная ширина панели т.к. =4500/489=9,2 > 6, то b0=0,9?b = 0,9?1,49 = 1,341 м
.Приведенная площадь:
где ;
;
;
4.Статический момент относительно крайней грани нижней обшивки
5.Положение нейтральной оси
6.Момент инерции
Собственным моментом инерции обшивок пренебрегаем ввиду малости.
;
=18944,1 см4
.3 Сбор нагрузок на панель, кН/м
Таблица 1
Наименование нагрузокНормативное значение Н/мgfРасчетное значение Н/мПостоянная нагрузка:Кровля-техноэласт ? · b = 70 · 1,49=104,3 Н/м, ?=70 кг/м2 104,3 1,2 125,16Фанерные обшивки, ?=650 кг/м3, (?в + ?н) · ? · b = =(0,008+0,006)·6500·1,49 = 135,59 Н/м 135,59 1,1 149,15Утеплитель URSA, ?=70 кг/м3 lут · ? · tут = 1,394 · 700 · 0,12 = 117,1 Н/м 117,1 1,2 140,52Пароизоляция (окрасочная) lпароиз. · 1 = 1,49 · 1 = 1,49 Н/м 1,49 1,2 1,79Продольные рёбра, ?=500 кг/м3 Stр · hР · ? =0,096·0,168·5000 = 80,64 Н/м 80,64 1,1 88,70Поперечные ребра, ?=500 кг/м3 (Stр · hР · ?)/ lп = = (0,096·0,168·5000)/4,5 = 17,92 Н/м 17,92 1,1 19,71Итого постоянной нагрузки457,04525,03 Временная нагрузкаСнеговая1877,41,42628,4Полнаяqn=2334,4q=3153,4н = 0,7 ce ct m Sqb,
где се - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с 10.9 <> [2];- термический коэффициент, принимаемый в соответствии с 10.10 <>[2];
m - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с 10.4 <>[2];
ct= 1; m =1; Sg =1,8кПа; се= 1;
н = 0,7 ce ct m Sgb=0,7*1*1*1*1800*1.49=1877,4
Расчетная поперечная сила
Расчетный момент
рис.3
2.4 Проверочный расчёт прочности и жесткости
1.На устойчивость верхней обшивки
при > 50 ф,с,=12?106 Па
<12 МПа
Недонапряжение составляет 10,4% < 20%. Условие выполняется.
2.На растяжение нижней обшивки:
коэффициент, учитывающий снижение прочности при стыковании фанеры на «ус», 0,6; Rф.р.= 14?106 Па.
,49 МПа < 8,4 МПа
. Проверка на изгиб верхней обшивки,
. На скалывание по нейтральному слою , Rскдр=1,8 МПа;
где
. На скалывание по клеевому шву между шпонами фанеры в местах приклейки к ребрам
, Rскф=0,8 МПа;
где
. по прогибам
,
где Еф = 9?109 Па/l=<0,005
3.Расчет треугольной арки с затяжкой
.1 Геометрический расчет
Геометрический расчет арок заключается в определении размеров, углов наклона и их геометрических функций.
Расчетный пролет арки с учетом опирания:
= 24,5-0,3=24,2 м
где =0,30(м) -длина опирания.
Расчетная высота арки:
=24,2/8=3,025 м
Угол определяем из выражения
==0,25
Следовательно, угол =14є.
Длина полуарки:
==12,47 м
Рис. 4. Расчетная схема арки
Данную систему рассчитываем на сочетание нагрузок: постоянную и временную по всему пролету.
Значение нагрузок приводим в табличной форме.
3.2 Сбор нагрузки на арку, Н/м
Таблица 2
№ п/пНаименование 1. 2.Постоянная От панели покрытия Собственный вес арки 1380,32
766,0
1585,66
1034,72 3.Всего: Временная Снеговая2146,32
5670
,42620,38
7938Итого:7816,310558,4
В таблице:
. Нагрузку от панели взять с табл. 1 (только постоянную)
=1380,32
==1585,66
. Снеговая нагрузка принимается по заданию
Sн = 0,7 ce ct m SqВ,
ct= 1; m =1; Sg =1,8кПа; се= 1;н = 0,7 ce ct m SgВ=0,7*1*1*1*1800*4,5=5670
=5670*1,4=7938
. Собственный вес арки принять по формуле
==766,0
==1034,72
где =4
При первом сочетании нагрузки (рис. 4) опорные реакции
=(10558,4)*=129340,4 Н;
Усилие в затяжке
Н;
Максимальная поперечная сила в верхнем поясе у опоры
=(10558,4)*24,5/4=64670,2 Н.
Сжимающее усилие в верхнем поясе у опор
=261887,6*0,97+64670,2*0,242=269681,2 Н.
Максимальный изгибающий момент от нагрузки по верхнему поясу
Н×м.
3.3 Подбор сечения и проверка напряжений
1. Из конструктивных соображений высота арки назначается не менее , т.е.
=
Принимаем ,
где - толщина доски по заданию (26 мм); - число досок.
. Ширина сечения арки задается по сортаменту (приложение табл. 1) с учетом острожки с двух сторон.=175-15=160 мм
Верхний пояс рассчитывается как сжато-изогнутый элемент, находящийся под действием внецентренно-приложенной продольной силы и изгибающего момента от распределенной поперечной нагрузки. Для уменьшения изгибающего момента в верхнем поясе продольное сжимающее усилие прикладывается с эксцентриситетом.
. Геометрические характеристики поперечного сечения:
площадь =0,0998 м2
момент сопротивления =0,0104 м3
момент инерции =0,00324 м3
статический момент
=0,0078 м3
радиус инерции
=0,18 м
Эксцентриситет задаем конструктивно
=15,6 см
Принимаю е=12 см
Расчетный изгибающий момент
=198052,5 - 269681,2*0,12=165690,8 Н*м
Гибкость в плоскости конструкции
Коэффициент, учитывающий дополнительный момент
=
с=16*106Па-по приложению МУ
. Расчет на прочность по нормальным напряжениям верхнего пояса арки производят по формуле:
,
Rc- расчетное сопротивление сжатию, Rc=16×106 Па ( по (МУ));б -коэффициент, который зависит от высоты балки, mб=0,953(по (МУ));сл-коэффициент, который зависит от толщины доски, mсл=1,05(по (МУ))п -коэффициент, который зависит от породы древесины, mп=0,8(пихта);
,5<12,8-Условие не выполняется. Увеличиваем сечение арки.
Принимаем:
,
=175-15=160мм
площадь
=0,133 м2
момент сопротивления
=0,0185 м3
момент инерции
=0,0077 м3
статический момент
=0,0138 м3
радиус инерции
=0,2404 м
Эксцентриситет задаем конструктивно
=20,8 см
Принимаю е=16 см
Расчетный изгибающий момент
=198052,5 - 269681,2*0,16=154903,5 Н*м
Гибкость в плоскости конструкции
Коэффициент, учитывающий дополнительный момент
=
с=16*106Па-по приложению МУ
Расчет на прочность по нормальным напряжениям верхнего пояса арки производят по формуле:
клеефанерный панель деревянный конструкция
11,48<11,99-Условие выполняется. (Недонапряжение 4,3%)
Недонапряжение допустимо до 20%.
. Расчет на прочность по касательным напряжениям:
ск=1,6*106Па-по приложению МУ
,72*106<1,2*106-Условие выполняется, прочность по касательным напряжениям обеспечивается.
. Проверку устойчивости плоской формы деформирования производим с учетом его раскрепления через две панели.
=2*1,5=3.0 (где - ширина клеефанерной панели).
Гибкость элемента из плоскости
, где =0,289*0,160=0,046
Коэффициент устойчивости при изгибе
=
где =1,13
Устойчивость сжато-изгибаемого элемента определяется
.
Так как ?<70, то
<1
.Нижний пояс арки выполняем из круглой стали. Требуемая площадь затяжки:
.у-240*106 - расчетное сопротивление стали.
=
По сортаменту выбираю диаметр затяжки d=40 мм (А=12,57 см2)
. Для ограничения провисания затяжки предусмотрим подвески из круглой стали диаметром 12 мм.
Расстояние между подвесками не более 100 диаметров затяжки.
Следовательно, не более 40мм*100=4000мм=4,0 м
По длине арки принято 7 подвесок с шагом 3060 (см. графическую часть).
4. Расчет стойки
.1 Определение геометрических характеристик
Рис.5
1. Высота сечения стойки hтр?.тр ? 1/16*6,1=0,381 м
Примем h= ?×n> 0,381=26*15=390 мм
Рис.6
. Ширина сечения стойки принимается по сортаменту с учетом острожки bтр?160мм, bтр ? bарки =160 мм
Принимаю b=160 мм
. Площадь сечения
= b *h=0.39*0.16=0.0624 м2
. Момент сопротивления сечения
W= = (0,16*0,392)/6=0,00406 м3
. Статический момент
== (0,16*0,392)/8=0,00304 м3
. Момент инерции сечения
у== (0,16*0,393)/12 = 0,00079 м4х== (0,163*0,39)/12= 0,000133 м4
. Радиус инерции сечения
у ===0.113 мх ===0,046 м
.2 Сбор нагрузки на стойку
а) горизонтальные нагрузки
Погонные ветровые нагрузки
?1= ?0кс1В?f (Н/м)
?2= ?0кс2В?f (Н/м), где
к- коэффициент учитывающий значение ветрового давления по высоте ( по приложению таблица 8 методических указаний)
к=0,5
с1, с2- аэродинамические коэффициенты (при H<10 м принять с1=0,8, с2=-0,6)
?f=1,4- коэффициент надежности по нагрузке.
?0- нормативное значение ветрового давления (по заданию)
?0=0,23 кПа=230 Па
?1= ?0кс1В?f , ?2= ?0кс2В?f
? 15 = 230 Ч 0,5 Ч 0,8 Ч 4,5 Ч 1,4 = 579,6 Н/м
? 25 = 230 Ч 0,5 Ч 0,6 Ч 4,5 Ч 1,4 = 434,7 Н/м
к6,1 = к5.000 + (к10.000- к5.000) Ч1,1/5 = 0,5 + (0,65 - 0,5) Ч1,1/5 =0,533
? 16,1 = 230 Ч 0,533 Ч 0,8 Ч 4,5 Ч 1,4 = 617,9 Н/м
? 26,1 = 230 Ч 0,533 Ч 0,6 Ч 4,5 Ч 1,4 = 463,4 Н/м
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки на уровне верха стойки
1 = ?1*h0 ; W2 = ?2*h0
где h0-опорная часть балки h0=0 м. Значит W1 = 0 и W2 = 0
б) вертикальные нагрузки
Нагрузки соберем в табличной форме:
Таблица 3
Сбор нагрузки на стойку (Н)
Наименование нагрузокN?fNПостоянная 1. От панели покрытияN=16908,9N=19424,32. От несущей конструкцииN=10914,8N=12000,1Собственный вес стойки (ориентир.) B*h*H*?др0.16*0.39*6,1*6500= =2474,21.12721,6ВсегоN=30297,9N=34146,0Временная 4. СнеговаяN=69457,51,4N=97240,5ИтогоN=99755,4N=131386,5
Примечание:
. Нагрузка от панели покрытия определяется по таблице 1.
N=; N=
?гр==55,125 м2== (457,04/1,49)*55,125=16908,9 Н== (525,03/1,49)*55,125=19424,3 Н
2. Собственный вес арки определяется:
верхний пояс =0,832*0,16*12,47*6500=10790,04(=1,1)
нижний пояс =9,87*24,5/2=120,91 (=1,05)
стойки. =0,888*4,35=3,86 (=1,05)
Для получения расчетной нагрузки элементы арки умножаются на , соответствующие металлу или дереву.
. Снеговая нагрузка определяется
н = 0,7 ce ct m Sq,
ct= 1; m =1; Sg =1,8кПа; се= 1;н = 0,7 ce ct m Sg=0,7*1*1*1*1800=1260
=1260*1,4=1764
=1260*55,125=69457,5 Н
=1764*55,125=97240,5 Н
Неизвестная X
===176,7 Н
Изгибающий момент в основании стойки
М===10418,2 Нм
Поперечная сила
= ?1H+ W1 -Х=617,9*6,1+0-176,7=3592,5 Н
4.3 Проверочный расчет
·В плоскости изгиба
. Проверка по нормальным напряжениям
? = ? ,где
?-коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы
?=1-; ?у=; ?у=,
где ?- коэффициент закрепления (принять 2,2) ?у?120
?у==(6,1*2,2)/0,113=118,76
?у= =3000/118,762 =0,213
?=1-=1-(131386,5/(0.0624*0,213*16*106))=0,382
? х ==131386,5/0,0624+10418,2/(0,00406*0,382)=8,82 МПа
=(16*106*1*1,05*0,8)/1=13,44 МПа
? = ?
,82<13,44. - Условие выполняется.
Недонапряжение составляет 34,4% > 20% ,но т.к. приняты минимальные размеры стойки и ?у?120, то недонапряжение может составлять более 20%.
. Проверка опорной части на скалывание при изгибе.
? =?
? ==(3592,5*0,00304)/(0,00079*0,16) =0,09 МПа
=(1,6*106*1,05*1*0,8)/1=1,34 МПа
,09 МПа < 1,34 МПа
Условие выполняется.
.Проверка устойчивости плоской формы деформирования.
?1
где ?М=140 ; кф= 2,54,
?М=140 =140=1,739
==0,859
.859<1
Условие выполняется.
·Из плоскости изгиба
. Проверка на устойчивость
? х =?,
где ?х=1-0,8(), если ?х<70, ?х=,
где l0-расстояние между связями по длине стойки. При отсутствии связей между стойками за расчетную длину принимается полная длина стойки Н.
?х==1,5*2/0,046=65.22
?х=1-0,8()=1-0,8=0,66
? х == =3,19 МПа
==13,44 МПа
? х =3,19 < 13,44,
Условие выполняется.
4.4 Расчет прикрепления стойки к фундаменту
Выпишем нагрузки из таблицы сборов нагрузки на стойку:
N= 34146 Н N=131386,5 Н
. Напряжения растяжения
?р=,
где ?R=1-=1-=0,839
?р== =2,51 МПа
. Напряжение сжатия
?с=
?с= 1-=1-=0,382
?с== =8,82 МПа
. Размеры сжатой и растянутой зон
= ==0,304 мр = h- hc=0,39-0,304=0,086 м
. Размеры а и с:
а===0,245 м
с===0,094 м
рис. 8
. Максимальное усилие растяжения в анкерах.
Nр===27161 Н=27,161 кН
. Требуемая площадь анкерных болтов:
F=,
где mосл= 0,8 -коэффициент, учитывающий ослабление резьбой;к = 0.8 -коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в резьбе;н= 0,85-коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров.
===0,000104 м2
. Требуемый диаметр анкера:
?==0.0115 м=11,5 мм
?11,5 мм Принимаю dа=12 мм (по сортаменту).
. Для принятого диаметра анкера потребуется отверстие в траверсе
= d+2мм=12+2 =14 мм
. Ширина траверсы (уголка) должна быть не менее 3d, т.е.3d?b?tн.
В данном курсовом проекте bтр ³ 3×14=42 мм.
Принимаю по сортаменту равнобокий уголок (приложение таблица 10 методических указаний) b=50 мм
рис.9
. Выпишем исходные данные уголка 50х50х5
=50мм Ix= 11,2 см4=5мм Fбр=4,8 см2
=1,42 см
11. Величина распределительной нагрузки на участке ширины стойки b
q===169756,3 Н/м
. Изгибающий момент
МУ=,
где l=b+da=0,16+0,012=0,172 м
МУ===627,8 Н*м
. Требуемый момент сопротивления:тр===2,62*10-6 м3
.Для предварительно принятого уголка проверяем условие
мин=> Wтрмин===313*10=3,13*10м3
,13*10>2,62*10-6
Условие выполняется.
Следовательно, подбор большего уголка не требуется.
. Нормальные напряжения
? =?,
где ?с=0,9 -коэффициент условной работы.
? ===200,6 МПа
=(240*106*0,9)/1=216 МПа
,6 МПа ? 216 МПа
Условие выполняется.
. Прогиб траверсы
=?
Е=2,1*1011Па - модуль упругости стали;
===0,00048 м
=1/120=0,0083 м
,00048 м < 0,0083 м
<
Условие выполняется.
.Выберем диаметр горизонтальных болтов из условия их расстановки поперек волокон в два ряда по ширине стойки.
?S3+S2+S3,
где S2 и S3- расстояние между осями болтов.
Если принимаем болты металлические, то S2=3d; S3=3,5d; d ?.
==160/9.5=16,84 мм
Принимаем диаметр горизонтальных болтов d=16 мм
Найдем S2=3d=3*16=48мм
=3,5d=3,5*16=56мм
Сделаем проверку b?S3+S2+S3,?56+48+56=160мм
мм = 160мм.
. Наименьшая несущая способность болта:
а) По условию смятия крайнего элемента
Та==0,8*а*d=0,8*10*1,6= 12,8 кН
б) по условию изгиба
Ти==1,8d2+0,02a2 =1,8*1,62+0,02*102=6,61 кН
. Количество горизонтальных болтов
?,
где Т min- наименьшая несущая способность из п.18 в данном случае
Т min=6,61 кНколичество срезов m=2
==2,05
Следовательно, принимаем число болтов n=4.
. Длина накладки
н ? S1np
где S1 - расстояние между осями болтов вдоль волок. Если болты металлические S1?7d;- число расстояний S1 по длине накладки.=7*0,016=0,112 мн ? 0,112*3=0,336 м
принимаем lн = 336 мм
5. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания
. Защита деревянных конструкций от возгорания.
При использовании деревянных конструкций следует соблюдать мероприятия по их защите от возгорания. С этой целью не рекомендуется применять конструкции из неклеенной древесины в условиях длительного нагрева, если температура окружающего воздуха превышает 500С, а для конструкций из клееной древесины 350С.
Деревянные конструкции должны быть разделены на части противопожарными преградами из несгораемых материалов. Деревянные конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространятся пламя, недоступное для тушения. 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, т.к. они, являясь проводниками тепла, снижают предел огнестойкости деревянных конструкций, поэтому металлические узлы и соединения необходимо тщательно защищать огнезащитными покрытиями.
К химическим мерам защиты деревянных конструкций от возгорания относится применение пропитки огнестойкими защитными средствами (антипиренов - веществ, способных при нагревании разлагаться с выделением большого количества негорючих газов, либо, увеличиваясь в объеме, создавать защитный слой, препятствующий возгоранию древесины и распространению по ней огня) или нанесение огнезащитных красок.
Способы защиты древесины химическими средствами выбирают в зависимости от условий эксплуатации конструкций, вида химических средств защиты и требуемой глубины проникновения химических веществ, что определяется сроком службы конструкций. При выборе способа защиты большое значение имеет влажность (?12-15%) древесины и ее плотность. Основные способы химической защиты древесины это:
2. Защита деревянных конструкций от гниения.
Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гниением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных слоев, препятствующих увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой, или обеспечением надлежащего режима для удаления из древесины влаги.
Конструкционные мероприятия:
Правильный подбор породы древесины для изготовления соответствующих деревянных конструкций.
6. Список используемых источников
Больше работ по теме:
Предмет: Строительство
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ