Деревянные конструкции покрытия промышленного здания

36Уральский Государственный Университет Путей Сообщения

 

 

 

                                                                                         Кафедра СК и СП 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

на тему

 

Деревянные конструкции покрытия

промышленного здания

 

 

 

 

 

 

                                                                                                Выполнил:

                                                                                              

                                                                                               Проверил:

 

г. Екатеринбург

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

1. Исходные данные

2. Расчетная часть

    2.1 Обоснование  и выбор покрытия и его основной 

          несущей конструкции

    2.1.1 Выбор основной несущей конструкции

    2.1.2. Выбор покрытия

    2.2. Определение  нагрузок

    2.3 Расчет элементов  покрытия

    2.4. Расчет основных  несущих конструкций

    2.4.1. Расчет  и конструирование арки

    2.5. Конструирование и расчет связей

3. Технико-экономические  показатели

4. Средства защиты  элементов конструкций

5. Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетная часть.

2.1. Обоснование и выбор  покрытия и его основной несущей  конструкции.

2.1.1. Выбор основной несущей конструкции.

1. Вариант 5 Сегментная клееная ферма.

 

 

 

 

 

1.1. Определение собственной массы (веса) ОНК на 1 м² горизонтальной проекции покрытия (пола):

,

где q^н –нормативная постоянная нагрузка от массы покрытия (за исключением собственного веса ОНК), кН/м² горизонтальной проекции покрытия; с учетом очертания покрытия (кровли) она определяется по формуле:

;

;

q^н_кр –вес одного квадратного метра покрытия (настила, прогонов, утеплителя, кровли или панелей покрытия) согласно выбранной конструктивной схеме и ориентировочно принятых размеров, кН/м², крыши;

l –пролет ОНК, в м;

S –длина верхнего пояса ОНК, в м;

P^н –суммарная временная нагрузка на покрытие от снега, ветра и подвесного оборудования, в кН/м², горизонтальной проекции покрытия;

 

Где p^н_сн – нормативная снеговая нагрузка на 1 м² площади горизонтальной проекции покрытия, принимается согласно СНиП 2.01.07-85 для заданного района;

;

К_св –коэффициент собственного веса ОНК, зависящий от формы, схемы и размеров конструкции.

1.2. Определение расхода древесины и металла.

,

;

Определение объема древесины:

1.3. Определение сметной  стоимости ОНК.

 

2. Вариант11   Гибридная линзообразная ферма из клееной древесины.

 

 

 

 

 

2.1. Определение собственной массы  (веса) ОНК на 1 м² горизонтальной проекции покрытия (пола):

;

Радиус фермы находим по формуле:

;

2.2. Определение расхода  древесины и металла.

,

;

Определение объема древесины:

2.3. Определение сметной  стоимости ОНК.

 

Сравнение вариантов

№	Показатели	1. вариант	2. вариант
1	Расход древесины	0,0136	0,011
2	Расход металла	0,029	0,0187
3	Сметная стоимость	9,88	6,9

Исходя из сравнения  вариантов, выбираю для дальнейшего расчета, линзообразную ферму, т.к. она экономичнее по расходу древесины и металла.

2.1.2. Выбор покрытия

По назначению здания и температурно-влажностному режиму определили, что здание отапливаемое и влажность воздуха внутри здания при температуре до 35^оС – до 60 %, а максимальная влажность клееной древесины для конструкции – 9 %. Древесина, используемая в здании, для основной несущей конструкции – лиственица, а рекомендуемые типы и марки клеев – резорциновые и фенольно-резорциновые (ФР-12, ТУ 6-05-1748-75, ФРФ-50, ТУ 6-05-281-14-77). Поправочный коэффициент к механическим характеристикам m_в=1, см. в табл. 5 СНиП II-25-80, а расчетные сопротивления в зависимости от напряженного состояния и характеристики элементов см. в табл. 3 СНиП II-25-80

Для покрытия используем клеефанерную панель, листы из водостойкой фанеры в качестве обшивки.

Размеры панели уточняем в зависимости  от верхнего пояса арки. Длина дуги верхнего пояса- S=43,1м, радиус верхнего пояса-  158,2   .

Верхний пояс фермы разбиваю на 5 равных панелей (шаг панелей). На одну панель укладываем три плиты (ширина плиты). Шаг ферм В=6м, значит длина плиты . Получили следующие размеры фанерной плиты покрытия: длина-5980мм, ширина-1440мм.

Обшивку устраиваем из фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69 толщ.8мм, ребра из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФР-12. утеплитель - минераловатные плиты толщиной 8см на синтетическом связующем, плотность утеплителя 1 кг/м³. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 2мм. Воздушная прослойка над утеплителем - вентилируемая вдоль панели. Обшивки конструируем наименьшей допустимой толщины: верхнюю из семислойной фанеры толщиной 8мм, нижнюю- аналогично. Для удержания утеплителя в проектном положении устанавливаем решетку из брусков 25х25мм, которые крепятся гвоздями к ребрам. Стыки обшивки могут быть выполнены на ус или впритык с накладками.

Панели предназначены  для укладки по несущим деревянным конструкциям. 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 панели.

Каркас панели состоит  из четырех продольных ребер ( см. рис 1). Высота панели , ширина ребра после механической обработки бруска составляет 40мм. Получили ребра сечением 40х184мм. Шаг ребер принимаем из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 1000мм. Расстояние между ребрами в осях .

Изгибающий момент в  обшивке  . Момент сопротивления обшивки шириной 1000мм . Напряжение от изгиба сосредоточенной силой (здесь 1,2 – коэффициент условия работы для монтажной нагрузки).

Воздушная прослойка  над утеплителем вентилируемая  вдоль панели.

 

Рис.2 Утепленная клеефанерная панель покрытия

1. обшивка из фанеры;
2. утеплитель;
3. Пароизоляция;
4. продольные ребра из досок;
5. поперечные ребра из досок;
6. торцевая доска для крепления панели к опоре;
7. боковые трапециевидные бруски.

2.2. Определение нагрузок

 

Нагрузка	Нормативная, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная, кН/м2
Кровля рубероидная  трехслойная	0,12	1,3	0,148
Фанера марки ФСФ 2х0,008х7	0,112	1,1	0,123
Каркас из сосновой древесины: продольные ребра с  учетом брусков продольных стыков поперечные ребра	0,127     0,011	1,1     1,1	0,139     0,011
Утеплитель – минераловатные плиты	0,124	1,1	0,136
Пароизоляция	0,02	1,1	0,022
Постоянная	0,514	-	0,579
Временная (снеговая)	1	1,6	1,6
Полная	1,514	-	2,179

 

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке в соответствии с п. 5.7 СНиП 2.01.07-85 для отношения  нормативного веса покрытия к весу снегового покрова равен γ_f=1,6, где . Коэффициент (прил. 3 СНиП 2.01.07-85). Полное нормативное значение снеговой нагрузки Полная нагрузка на 1м панели: нормативная ; расчетная

 

Расчетные характеристики материалов.

Для фанеры марки ФСФ  сорта В/ВВ семислойной толщиной 8мм по табл 10 и 11 СНиП II.25-85 имеем:

1. Расчетное сопротивление растяжению ;
2. Расчетное сопротивление сжатию ;
3. Расчетное сопротивление скалыванию ;
4. Модуль упругости .

 

 

Для древесины ребер  по СНиП II.25-85 имеем:

1. Расчетное сопротивление  изгибу, сжатию и смятию: ;
2. Расчетное сопротивление скалыванию ;
3. Модуль упругости

 

 

 

2.3. Расчет элементов покрытия

Геометрические  характеристики сечения панели.

Приведенная расчетная  ширина фанерных обшивок согласно СНиП II.25-85 п. 4.25

Геометрические характеристики поперечного сечения клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке. Приведенный момент инерции поперечного сечения панели:

Приведенный момент сопротивления  поперечного сечения панели:

Приведенная площадь сечения:

 

Проверка панели на прочность.

Нормативная нагрузка:

Максимальный изгибающий момент в середине пролета

Напряжения в растянутой обшивке:

,

где 0,6-коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке.

Расчет на устойчивость сжатой обшивки  производят по формуле

При расстоянии между  продольными ребрами в свету  и толщине фанеры

, тогда  .

, прочность обеспечена.

 

 

 

 

Проверка клеевых  соединений фанеры на скалывание.

Поперечная сила равна  опорной реакции панели .

Приведенный статический момент верхней обшивки относительно нейтральной оси .

Расчетная ширина клеевого соединения .

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

. Прочность обеспечена.

Расчет панели на отрыв  ветром.

 

 

к=0,65 - коэффициент, учитывающий изменение  ветрового давления по высоте (h=10м).

с=2 – аэродинамический коэффициент (СНиП 2.01.07-85)

Несущая способность одного гвоздя из условия прогиба, d=5мм. .

Крепление на шурупах

(пластинки толщиной t=4,0мм)

,

где - из табл. 19 СНиП.

.

Принимаем 2 шурупа d=5,0мм.

Размеры накладки 50х70мм.

 

Проверка прогиба  панели

Относительный прогиб

Жесткость обеспечена.