Расчет деревянного каркаса здания

Оставляем ранее принятое сечение, исходя из необходимости ограничения гибкости.

Расчет на устойчивость плоской  формы деформирования производим по формуле: 

принимаем, что распорки по наружным рядам колонн(в плоскости, параллельной наружным стенам) идут только по верху колонн. Тогда l_р=Н, l₀=H. В формуле показатель степени п=2, как для элементов, не имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования:

;

;

;

Применительно к эпюре моментов треугольного очертания (см. табл. 13 приложения):

;

, так как момент в верхней  части колонны равен 0:

.

Следовательно, устойчивость обеспечена.

 

 

Расчет на устойчивость из плоскости как центрально сжатого стержня.

(см.      расчет     на     устойчивость      плоской      формы деформирования); (для второго сочетания нагрузок):

;

;

. Устойчивость обеспечена.

Расчет    узла    защемления    колонны    в    фундаменте. Расчет производим для третьего сочетания нагрузок (ветровая нагрузка + минимальная вертикальная, рассчитанная только с учетом постоянной нагрузки и без учета снеговой нагрузки). При этом сочетании нагрузок получим максимальные усилия в анкерах конструкции узла защемления.

;

; .

Из расчета колонн на прочность имеем:

; ; .

; ; ;

;

;

.

           

Принимаем решение узла защемления колонны в фундаменте с применением железобетонной приставки, бетон класса В25 ( ), из которой выпущены четыре стержня из арматуры периодического профиля из стали класса А-П (рис. 11). Вклеивание арматурных стержней в древесину осуществляется с помощью эпоксидно-цементного клея марки ЭПЦ-1.

Принимаем (предварительно) диаметр арматурных стержней 22 мм.

Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее : . При определении усилий  в  арматурных стержнях учитываем,  что  прочность  бетона на смятие более прочности древесины.

Пренебрегая (для упрощения  расчета) работой сжатых арматурных стержней, усилия в растянутых арматурных стержнях находим, используя два условия равновесия (рис. 12):

;    ;

;  

При ; ; ; ; получим:

;

.

Из второго равенства определим х, а затем, подставив значение х в первое равенство, получим значение N_a. Произведя необходимые вычисления, получим значения х = 0.1м и N_a = 160 кН.

Рис. 17 Схема действия сил на колонну

 

Требуемая площадь двух арматурных стержней ( ):

.

Ставим два стержня  , для которых . Тогда диаметр отверстия будет:

.

Определим расчетную несущую  способность вклеиваемых стержней на выдергивание:

.

Принимаем (предварительно) длину заделки стержня  , получим:

;

.

Следовательно, несущая способность соединения достаточна.

 

 

 

7.    Мероприятия по обеспечению долговечности деревянных и металлических элементов конструкций.

Для предотвращения увлажнения, деревянные элементы покрыть органосиликатной эмалью, защитными составами. Для предотвращения гниения деревянных элементов, антисептировать способом пропитки. Места соприкосновения деревянных и металлических элементов покрыть мастикой. Деревянные  поверхности покрывать огнезащитной облицовкой или антипиренными покрытиями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников:

 

1. СНиП II-25-80 «Нормы проектирования деревянных конструкций».Стройиздат.М.,2001.
2. СНиП 2-01-07 85* «Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия»М.Минстрой.М.,1996.
3. Пособие по проектированию деревянных конструкций.
4. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования. Ю.В.Клицкоухов. Стойюиздат.М.,1991.
5. Улицкая Э.М. Расчет конструкций из дерева и пластмасс.1996.
6. Конструкции из дерева и пластмасс. Учебник для вузов.М., Стройиздат.1975.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Научно-исследовательская  работа:

Защита деревянных конструкций

Защита конструкций  от химически агрессивного воздействия  минеральных удобрений.

Деревянные конструкции, эксплуатируемые  в зданиях, где перерабатываются и хранятся удобрения, вследствие агрессивного воздействия среды подвергаются коррозии. Степень агрессивности зависит от вида минеральных удобрений и влажности среды. Минеральные удобрения по степени воздействия на древесину разделяются на неагрессивные, слабо-,  средне- и сильно агрессивные. При эксплуатации агрессивные среды вызывают снижение прочности древесины от 15 до 25 % и выше. Поэтому при проектировании конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, предусматриваются конструктивные и химические меры их защиты. При этом рекомендуется использовать древесину хвойных пород. Несущие конструкции применяются сплошными, массивных сечений с минимальной внешней поверхностью. Конструкции сквозные, а также коробчатого и подобных сечений применять не рекомендуется.

  В устойчиво сухой и сухой климатических зонах деревянные клееные и не клееные конструкции применяют без защитной обработки. Для остальных зон влажности необходима защитная обработка покрытия от увлажнения и воздействия агрессивной среды. Последнюю выполняют либо пропиткой синтетическими смолами либо поверхностным нанесением лакокрасочных материалов. Выбирают защитную обработку в зависимости от условий и эксплуатации, типа конструкции и технологических возможностей.

  Для защиты применяют следующие  лакокрасочные материалы: прехлорвениловую эмаль ХВ- 785 и лак ХВ-784; сополимерные эмали ХС-759, ХС-781, ХС-710; алкидно-уретановую эмаль УРФ-1128; уретановый лак – УР-293 и эмаль УР-49; эпоксидные смолы ЭП-755, ЭП-773, ЭП-793, ЭП-56. При хранении и переработки аммонийных солей допускается также обработка перхлор вениловой эмалью ХВ-5169. Для защиты фанерных плит  и панелей применяют поверхностную пропитку фенолоспиртами. Ее же применяют для деревянных конструкций, непосредственно контактирующих с минеральными удобрениями.

  Торцы деревянных элементов обрабатываются указанными составами 6-8 раз. Концы конструкций, находящихся в опорных башмаках, герметизируют по всей поверхности соприкасания тиоколовыми мастиками или эпоксидной шпаклевкой.

  Металлические крепежные элементы  и детали, а также железобетонные конструкции защищают в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85.

  Поскольку соли минеральных  удобрений являются антисептиками,  биозащитную обработку древесины  не делают. Защитную обработку  деревянных конструкций выполняют  на заводах изготовителях. После окончания монтажа защищают монтажные стыки и места повреждения защитного покрытия.

       Огнезащитные материалы

Почти всегда при проектировании здания первостепенным моментом является его пожарная безопасность. Стоимость строительных материалов обычно тщательно учитывается, но ее влияние на текущие расходы, как правило, упускается из виду. Во многих странах размер противопожарной страховки и страховые премии одинаково зависят от выбора стройматериала. Используя огнестойкие материалы, можно воспользоваться наиболее выгодными страховыми тарифами и сэкономить значительные суммы за счет эксплуатационных расходов. 

По горючести  все материалы делятся на горючие  и негорючие.  К негорючим, как правило, относятся так называемые минеральные материалы: природные камни, бетоны и растворы на минеральных связующих, керамические и стеклянные материалы, металлы.  Горючие - материалы на основе органических, растительных компонентов. Это материалы из древесных волокон, большинство синтетических, пластмассовых материалов.  Горючие строительные материалы подразделяются:  - слабо горючие (Г1);  - умеренно горючие (Г2);  - нормально горючие (Г3);  - сильно горючие (Г4).

 
Для негорючих строительных материалов другие показатели пожарной опасности  не определяются и не нормируется.  
Материалами типа Г1 и Г2 являются некоторые органоминеральные материалы, которые не поддерживают горение. При действии открытого огня они тлеют, не дают открытого огня или обугливаются. После устранения источника огня тление прекращается. К таким материалам относят фибролит, арболит, некоторые органические (органо-силикатные) композиции, а также древесина, поропласты, пропитанные антипиренами.

Ряд органических материалов при действии огня не дают открытого  пламени, но спекаются, оплавляются  и могут выделять при этом дым  с целым "букетом" вредных для  здоровья человека газов. Если, например, древесина, пенополистирол при горении выделяют практически только два вида газов (СО - угарный газ, СО2 - углекислый газ), то ряд пластмасс выделяет фенол, оксиды серы, фосфора и другие вредные вещества.

Горючесть не следует  отождествлять с огнестойкостью. Известно, что сооружения, выполненные из металлов, тонкостенного железобетона (армоцемента, фибробетона), не говоря о деревянных, пластмассовых конструкциях, не отличаются высокой огнестойкостью.

Под огнестойкостью следует  понимать способность строительной конструкции или материала сопротивляться воздействию огня и воды при пожаре.

Предел огнестойкости - это время в минутах (часах) с  момента начала пожара до выхода конструкции  из строя (до потери несущей способности, обрушения, достижения необратимых  деформаций или до образования сквозных трещин), или прогрева до повышения температуры на противоположной от огня поверхности порядка 220°С, выше которой возможно самовоспламенение органических материалов. Например, предел огнестойкости элементов деревянного дома - 15-20 мин, стального каркаса ~ 30 мин.

ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ :

Огнезащита строительных конструкций осуществляется:

- пропиткой материалов  антипиренами; 
- покрытием поверхности огнезащитными красками (толщиной до 200 мкм); 
- обмазкой огнезащитными пастами (огнестойкой мастикой и герметиками) толщиной до 2 см; 
- покрытием поверхности огнезащитными штукатурными растворами (толщиной 2 см); 
- покрытием огнестойкими стеклообоями; 
- защитой конструкции жёсткими экранами - огнестойкими листами, плитами, панелями, цилиндры и т.п. 

АНТИПИРЕНЫ

Для повышения огнестойкости  материалов используют специальные  вещества - антипирены.

При воздействии огня на материал применение антипиренов  базируется на плавлении легкоплавких веществ, вводимых в состав материала (например, солей борной кислоты - буры, Na2B4O7, солей фосфорной и кремниевой кислот: диаммоний фосфат, аммофос, сернокислый аммат), или на разложении при нагревании веществ, выделяющих газы, не поддерживающие горение (например, аммиак, сернистый газ). В первом случае часть тепла расходуется на плавление антипиренов, что повышает температуру воспламенения, во втором - негорючие газы, выделяющиеся при разложении солей, препятствуют распространению пламени.

 

Требования, предъявляемые  к антипиренам:

- препятствовать горению и тлению защищаемого материала; 
- не вызывать коррозии металлических частей; 
- долговременность действия; 
- не повышать гигроскопичных свойств древесины; 
- не быть ядовитыми для людей и животных; 
- не влиять на лакокрасочные покрытия, нанесённые на пропитанную древесину; 
- обеспечивать (самостоятельно или совместно с вводимыми в одном растворе антисептиками) биостойкость пропитываемого материала; 
- не создавать затруднений при механической обработке материала; 
- не влиять на свойства пропитываемого материала; 
- не быть дефицитными.

Одним из лучших антипиренов  является диаммоний фосфат (NH4)2HPO4 (аммоний  фосфорнокислый двузамещенный), который  при нагревании выделяет окислы фосфора, покрывающие древесину защитной плёнкой, и негорючий газ - аммиак. Диаммоний фосфат обычно применяется в смеси с сульфатом аммония (NH4)SO4.

Хорошим антипиреном  является также смесь фосфорнокислого  натрия с сульфатом аммония. 
В качестве антипирена может быть использована и смесь буры с борной кислотой (в соотношении 1:1).

Для комбинированной  защиты деревянных конструкций от огня и гниения в антипирены должны добавляться антисептики (например, фтористый натрий), не снижающие  огнезащитных свойств антипиренов.

Антипирены вводятся в древесину пропиткой в автоклавах или в горяче-холодных ваннах, а также при поверхностной обработке путем нанесения кистью или краскопультом.