Конструирование и расчёт деревянных конструкций одноэтажного промышленного здания

Министерство  агентства по образованию

ГОУ ВПО

Саратовский государственный технический университет.

Кафедра   ПГС 
 
 

Пояснительная записка

к курсовому  проекту:

”Конструирование  и расчёт деревянных конструкций

одноэтажного  промышленного здания”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Проверил: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2007 

Содержание

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Задание на проектирование

 

Исходные  данные для проектирования :

Для здания с параметрами:

-пролёт 18 м

-шаг несущих конструкций 4 м

-длина здания  48

-высота колонны  9 м

-район строительства  Вологда.

Необходимо  спроектировать:

1. клеефанерную панель покрытия
2. двускатную клеефанерную балку двутаврового сечения (Б7)
3. дощатоклеенную колонну с узлом защемления в фундаменте(К1)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

II.  Введение 

     К индустриальным деревянным конструкциям относятся деревянные клееные конструкции, которые представляют собой крупноразмерные конструкции заводского изготовления. Применение клееных деревянных конструкций удовлетворяет требованиям технической политики в области строительства, так как снижает массу зданий и сооружений, обеспечивает их капитальность и длительность эксплуатации, а также уменьшает трудоёмкость возведения сооружений.

     Древесина и конструкции на её основе обладают большой стойкостью по отношению  к агрессивным средам и поэтому  во многих случаях целесообразно  их применение в зданиях с агрессивными средами. Сравнительная лёгкость древесины с учётом её достаточно большой прочности и жёсткости позволяет перекрывать значительные пролёты. Масса древесины сосны и ели равна 0.5 т/м³

     Долговечность деревянных конструкций, защищённых от загнивания только конструктивными мерами, достигает сотен лет.

     В настоящее время помимо конструктивных мер для защиты деревянных конструкций  не только от гниения и древоточцев, но одновременно и от возгорания применяют  обработку химическими составами, что повышает их надёжность при многолетней эксплуатации.

     Рассматривая  области строительства, в которых  целесообразно использовать деревянные конструкции, следует, прежде всего, указать  на здания и сооружения, подвергающиеся некоторым агрессивным воздействиям. Это цехи химических производств, производственные здания сельскохозяйственного строительства.

     Учитывая, что древесина для некоторых  районов страны является местным  материалом, её целесообразно использовать в качестве несущих конструкций  пролётных строений автодорожных мостов. Благодаря лёгкости деревянных клееных конструкций, их можно применять в зданиях общественного назначения, таких, как: крытые рынки, спортивные сооружения, выставочные павильоны и т. п. При строительстве крупных промышленных объектов клееные деревянные конструкции выгодно использовать для строительства сборно-разборных временных сооружений.

     Для повышения качества клееных деревянных конструкций необходимо переходить на применение для них пиломатериала  надлежащего качества, а для склеивания употреблять клей на основе резорцина.

         
 
 
 
 
 
 
 
 

            III. Конструирование клеефанерной панели покрытия  

     Ввиду малости уклона верхнего пояса балки покрытия (уклон принимается до 10 %) считаем длину верхнего пояса балки равной пролету здания, т.е. 18 м. В этом случае можно принять номинальные размеры плиты 1,5´4,0 м. В продольном направлении длину плиты принимаем 3980 мм при зазоре между плитами 40 мм. Каркас плиты выполняем из сосновых досок 2-го сорта с расчетным сопротивлением скалыванию вдоль волокон при изгибе R_ск = 1,6 МПа (п. 5а табл. 3 [1]).

     Обшивки плит принимаем из березовой фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм. Приняв ширину листов фанеры 1525 мм, с учетом обрезки  кромок ширину плиты принимаем 1490 мм, а поверху – 1470 мм, что обеспечивает необходимый зазор между плитами. Расчетные характеристики фанеры принимаем по табл. 10 // 3 /: R_ф.с. = 12 МПА; = 6,5 МПа; R_ф.р. = 14 МПа; R_ск = 0,8 МПа. Листы фанеры принимаем длиной 1525 мм, стыкуя их в двух местах по длине плиты. Стыки обшивок выполняются «на ус». Для стыковки обшивок и их крепления к ребрам каркаса принимаем фенолорезорциновый клей ФРФ-50.

     Высоту  ребер каркаса принимаем h = l / 35 = 400 / 35 = 11,4 см. С учетом сортамента досок и их острожки сечение средних продольных ребер 46´146 мм, крайних продольных ребер – 28´146 мм. Общее число продольных ребер – 4, что обеспечивает расстояние в свету между ребрами менее 50 см. Торцевые и поперечные ребра принимаем составного сечения высотой 146 мм и толщиной 28 мм. Число поперечных ребер – 2, что обеспечивает  расстояние между ними не более 1,5 м.

     В качестве утеплителя принимаем минераловатные плиты. Толщину утеплителя определяем по средней суточной температуре  воздуха в январе (для Вологды t_ec = t₁ – D₁ = -10-20 = -30°С) и принимаем 80 мм. При высоте ребер 146 мм над утеплителем обеспечивается воздушная прослойка для вентиляции. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Для удержания утеплителя в проектном положении принимаем решетку из брусков 25´25 мм, которые крепятся гвоздями к ребрам. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

      

       
 
 

     Рис. 1 
 
 

   Сбор  нагрузок 

     

   Таблица №1

 

Коэффициент надежности по нагрузки от веса конструкций определяется (по табл. 1 [1] ) т.е. равна 1,1.

   Плиту рассчитываем как балку находящуюся  под воздействием равномерно распределенной нагрузки.

Рис. 2 

Максимальные значения расчетных усилий.

3/1,5=2, плиту рассчитываем как однопролетную балку.

;

-изгибающий  момент 

-поперечная  сила   
 

Расчет  плиты по 1 группе предельных состояний. 

, где  - расчетное сопротивление фанеры растяжению, равное 14 мПа. (таблица10 [2] ), - коэффициент учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки (при зубчатом соединении); момент сопротивления сечения приведенного к фанере; , где момент инерции фанерных обшивок.

момент инерции поперечного  сечения рёбер каркаса. модуль упругости

древесины (п.3.5 [2]). модуль упругости фанеры мПа (таб.11).

  Геометрические характеристики сечения: 

Момент инерции  сечения фанерных обшивок относительно центральной оси сечения X равен: где - расчетная ширина фанерных обшивок;

Момент инерции  досчатых рёбер относительно оси X равен: где и - соответственно ширина и высота ребра.

Материалы, входящие в материал сечения плиты приводим к фанерной обшивке

 

=16934,3см ;

;

Проверка  пяти условий прочности: 

     1.Проверка верхней обшивки на сжатие с учетом устойчивости при общем изгибе плиты:

     

     Рис.3.

– 12 мПа расчетное сопротивление фанеры (сжатию).

мПа<12мПа.

Недонапряжение  составило 17,5 %. 

     2.Проверка устойчивости верхней обшивки на местный изгиб между продольными ребрами от сосредоточенного груза.

Момент сопротивления  сечения обшивки с расчетной  шириной 100 см: 

Проверка  верхней обшивки на местный изгиб. 

Рис.4.

 

=6,2мПа *1,2=7,8мПа 

Недонапряжение  составило 20 %. 

3.Проверка нижней обшивки на растяжение при общем изгибе плиты: 

,

Недонапряжение  составит 51 %. 

4.Проверка клеевого шва между шпонами фанеры на скалывание. 

На скалывание проверяют швы в месте примыкания обшивки к рёбрам.

 где  максимальная поперечная сила ;приведенный статический момент нижней или верхней обшивки относительно оси х;

суммарная ширина продольных ребер ; расчетное сопротивление скалывания клеевых швов между шпонами фанеры равное 0,8 мПа(таб.10[2])