Применение деревянных конструкций в строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современные темпы развития промышленного и гражданского строительства требуют широкого применения различных конструкционных материалов. Одним из путей улучшения структуры применяемых материалов, а также снижения металлоемкости строительства является внедрение конструкций из дерева и пластмасс. Деревянные конструкции, особенно заводского изготовления, в основном отвечают требованиям надежности и долговечности в условиях агрессивных химических воздействий и повышенной сейсмичности.

Наиболее рациональными областями применения деревянных конструкций являются здания, в атмосфере которых присутствуют слабоагрессивные газы, пыль или аэрозоли. В промышленности это предприятия по производству минеральных удобрений, электролитные цехи цветной металлургии, здания нефтяного и целлюлозно-бумажного производства. В сельском хозяйстве -- это животноводческие помещения (коровники, свинарники, птичники), а также склады минеральных удобрений. Деревянные конструкции эффективны в условиях рассредоточенного строительства, так как для их перевозки и монтажа не требуются механизмы и машины повышенной грузоподъемности. В зданиях общественного значения спорт- и кинозалы, выставочные павильоны, крытые рынки при больших пролетах эффективно применение клееной древесины, где малый собственный вес конструкций играет важную роль. Интерьер таких зданий получается более выразительным.

Цель проекта -- закрепить теоретические знания студентов, дать необходимые навыки проектирования зданий с несущими и ограждающими конструкциями на основе древесины, научить самостоятельной работе с технической и учебной литературой по данному предмету [5].



1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Разработка курсового проекта начинается с компоновочных работ, включающих в себя:

- план здания с разбивкой сетки колонн (схематический продольный и поперечный разрезы здания с указанием основных размеров);

- определение размеров ригеля;

- схемы связей (С1, С2, С3);

- схему торцевого фахверка.

Для бескрановых зданий разбивочные оси колонн совмещают с их геометрическими осями.

Каркас здания представляет собой сложную пространственную конструкцию. Её обычно расчленяют на следующие элементы:

а) основные несущие конструкции (ферма, с непосредственным опиранием на фундамент);

б) ограждающие конструкции покрытия (щиты из досок по прогонам);

в) стеновое ограждение (утепленные стеновые панели с фанерными обшивками);

г) горизонтальные и вертикальные связи.

Каркас здания должен обеспечивать передачу действующих горизонтальных и вертикальных нагрузок на фундаменты по кратчайшему пути. Здание, выполненное только из одних плоских несущих конструкций, является геометрически изменяемым. Для обеспечения пространственной жёсткости здания конструкции соединяются при помощи горизонтальных и вертикальных связей. Кроме того связи служат для обеспечения устойчивости сжатых элементов конструкции, а также для восприятия и передачи горизонтальных нагрузок, например, от ветра на торцы здания обеспечивают устойчивость конструкций во время монтажа.

Вертикальные связи плоскости стоек установлены по торцам здания через 24 м по длине. Оголовки колонн соединяются между собой обвязкой. Эти связи предотвращают возможное смещение оголовка колонн.

Горизонтальные связи покрытия установлены в плоскости верхних сжатых поясов фермы, у торцов здания через 24 метров по длине. Они обеспечивают устойчивость сжатого пояса конструкции. Шаг несущей конструкции 6 м, следовательно, связи имеют вид раскосных ферм. Раскосные связи выполняются из брусьев.

Торцевой фахверк является несущим элементом торцевой стены здания. Он воспринимает вертикальную нагрузку от собственной массы ограждающей конструкции торцевой стены и горизонтальную ветровую. Торцевой фахверк выполняется из системы стоек, ригелей (распорок) и крестовых связей. Стойки фахверка выполнены из брусьев (высотой 6м). Схема расстановки связей представлена в приложении. Крепление элементов связей осуществляется при помощи болтов или гвоздей[5].



2. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ

Ограждающие конструкции предназначены для отделения внутренних помещений здания от внешней среды, в зависимости от назначения здания. Ограждения выполняются утеплёнными, построечного изготовления. При построечном изготовлении покрытия устраивают из отдельных элементов: прогонов, настила. Выбор состава кровли производится по [3].

2.1 Настилы

Двойной перекрёстный настил состоит из двух слоёв досок. Верхний - защитный (сплошной) слой досок толщиной 22 мм и шириной 100 мм крепят к рабочему настилу гвоздями. Рабочий настил делают разряжённым. Расстояние между досками для лучшего проветривания должно быть не менее 20 мм и принимается 20мм. Доски рабочего настила приняты 22 мм согласно расчёту.

Деревянные настилы и обрешетки рассчитывают на поперечный изгиб по схеме двухпролетной балки на два сочетания нагрузок:

а) на действие равномерно распределенной нагрузки от собственного веса и снега проверяют на прочность и прогиб;

б) на действие равномерно распределенной нагрузки от собственного веса покрытия и сосредоточенного груза в одном пролете Р=1,2 кН проверяют только на прочность (таблица 1).

Таблица 1 - Величины нагрузок на настил

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
Постоянная нагрузка
Вес рубероидной трехслойной кровли	0,18	1,3	0,23
Вес цементно-песчаной стяжки (д=0,02мм, г =2000кг/м)	0,4	1,3	0,52
Вес утеплителя (мин. плита): (д=0,18мм)	0,32	1,3	0,42
Вес пароизоляции	0,02	1,2	0,024
Вес настила	0,22	1,1	0,242
Итого	1,14	-	1,436
Временная нагрузка
Снеговая нагрузка (для III снегового района)1	1,29	1,4	1,8
Полная	2,43	-	3,23

Настил одиночный из досок древесины сосны II сорта влажностью до 12% по располагаем по прогонам, которые поставлены по скату крыши шагом 1,5м.

Уклон кровли i=0,1, tg б=0,1 б =5,71 ⁰ cos б = 0,995, sin б =0,099.

Нормативная нагрузка на 1 погонный метр:

cos б , (1)

где qⁿ - нормативная нагрузка от постоянных нагрузок от покрытия, кН/м²;

sⁿ - нормативная нагрузка от временных нагрузок, кН/м²;

б - угол уклона кровли . ( 1,14 + 1,29·0,995 )·0,995 = 2,41 кН/м.

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр:

q_x = (g + s cos б) cos б, (2)

где q - расчетная нагрузка от постоянных нагрузок от покрытия, кН/м²;

s - расчетная нагрузка от временных нагрузок, кН/м².

q_x = ( 1,436 + 1,8·0,995 )·0,995 = 3,21 кН/м.

Первое сочетание -- максимальный изгибающий момент М₁ возникает над средней опорой и определяется выражением:



М₁, (3)

где l -- расстояние между прогонами.

М₁ = =0,903кН·м.

Определяем требуемый момент сопротивления W₁ досок рабочего настила по п.4.9 формуле (17) [1]:

W₁, (4)

где R_и = 13 МПа -- расчетное сопротивление древесины (сосна II-го сорта) изгибу, по таблице 3 [1]; - коэффициент надежности здания по назначению.

см³.

Требуемая толщина досок настила, при ширине b = 100 см:

Согласно сортаменту назначаем b·h=100·22мм. Момент сопротивления 1 доски настила:

=8,2см³



Тогда В==83,05см

Определяем шаг расстановки досок по формуле 6:

(5)

Относительный прогиб настила:

, (6)

где I = -- момент инерции сечения доски рабочего настила;

I=73,69 см⁴,

Е =10³ кН/см² -- модуль упругости древесины.

- предельный прогиб настила по табл. 16 [1].

Второе сочетание нагрузок -- максимальный изгибающий момент М возникает на расстоянии 0,43l от крайней опоры и определяется:



М₂ = 0,07g_xl² + 0,207Р_xl, (7)

где g_x = g·cos б = 1,436·0,995 = 1,43 кН/м - нормальная составляющая постоянной нагрузки;

Р_x = 1,2 кН - монтажная нагрузка:

Р_х = 2·Р cos б = 2·1,2·0,995 = 2,39кН,

М₂ = 0,07·1,43·1,5² + 0,207·2,39·1,5 = 0,97кН·м.

Проверка прочности рабочего настила определяется по п.4.9 формуле (17):

, (8)

где W₂ -- момент сопротивления принятой толщины досок;

W₂= (9)

где n = 10 - количество досок рабочего настила;

В - общая ширина досок:

В=,

W₂ = =80,7 см³,

m_н = 1,2 (табл. 6 [1] ) и m_n = 1,0 ( табл. 4 [1] ) -- коэффициенты условий работы;

г_n = 0,95 -- коэффициент надежности здания по назначению.

кН/см².

Прочность досок рабочего настила обеспечена.



2.2 Расчет многопролетных неразрезных прогонов

Прогоны воспринимают нагрузки от настилов и передают их на верхние кромки несущих конструкций. Прогоны укладывают вдоль ската шагом 1,5 м. Прогоны работают на косой изгиб и выполняются неразрезными. Неразрезные прогоны выполняются из спаренных досок, поставленных на ребро, которые стыкуются вразбежку. Неразрезные прогоны по расходу материала более выгодны, чем однопролетные. Их применяют в покрытиях с преобладающей равномерно распределенной нагрузкой во всех пролетах, устанавливают в скатных перекрытиях при незначительных уклонах под рубероидную кровлю. Расчеты прогонов производятся на прочность и прогиб в зависимости от принятой схемы (таблица 2).

Таблица 2- Подсчет нагрузок

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка
Постоянная нагрузка
Вес покрытия	1,14	1,3	1,482
Собственный вес прогонов(сосна II сорта : г =5кН/м2)	0,016	1,1	0,018
Вес связей	0,066	1,05	0,069
Итого	1,22	-	1,569
Временная нагрузка
Снеговая нагрузка	1,29	1,4	1,8

Прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях, поэтому расчет прогонов производится по п. 4.12 [1] с учетом косоизгибаемости.

Вертикальная нагрузка на прогон определяется по формуле:



(10)

где g_k - расчетная нагрузка от веса 1 м² кровли;

b - расстояние между прогонами (шаг прогонов).

Нормативная вертикальная нагрузка на прогон:

= 3,78 кН/м².

Расчетная вертикальная нагрузка на прогон:

= 5,07кН/м².

Составляющие нагрузки q_x и q_y равны:

q_x = q·cos , (11)

q_y = q·sin . (12)

Составляющие нормативной нагрузки на прогон:

кН/м² ,

кН/м².

Составляющие расчетной нагрузки на прогон:

q_x = кН/м²,

q_y = кН/м².

Расчетный изгибающий момент возникает на промежуточной опоре и определяются по формуле:

(13)



кН·м.

Проверка на прочность прогона производится по

п. 4.12 формуле (20) [1]:

, (14)

где W - момент сопротивления поперечного сечения прогона, определяется по формуле:

(15)

Сечение прогона назначается по сортаменту (прил. 1 табл. 1.1, [4]) ? (100?275=2•50?275)мм.

см³,

R_и = 1,3 кН/см² - расчетное сопротивление древесины изгибу, по табл. 3 [1].

кН/см²

Прочность прогонов обеспечена.

Относительный прогиб, наибольший в крайних пролетах, определяется по формуле:

(16)



где I = I_x =I_y см⁴ - момент инерции сечения прогона.

Т.е. условие выполняется.

Определяем количество гвоздей в конце каждой доски по одну сторону стыка:

, (17)

где X_гв=0,21l-15d_гв -- расстояние от опоры до ближайшего гвоздевого забоя

по одну сторону стыка;

кН•м ? изгибающий момент в 1-ом пролете;

Т_min -- наименьшая несущая способность односрезного гвоздя (кН), определяемая согласно табл.17 [1].

Принимаем диаметр гвоздя d_гв = 4мм, l_гв=100мм:

Х_гв =0,21·6·10²-15·0,3=121,5см

Длина защемления гвоздя:

l_защ = l_гв - с - 0,2 - 1,5d_гв = 100 - 50 - 2 -= 42 мм,

l_защ

Несущая способность гвоздя работающего на изгиб (табл. 17 ф.3.а) [1]):

кН,

Несущая способность несимметричного односрезного соединения, работающего на смятие в более тонких элементах (табл. 17 ф.2.г) [1]):

где k_н = 0,58 - коэффициент для односрезных соединений, принимаемый по табл.18 [1].

Несущая способность несимметричного односрезного соединения, работающего на смятие в более толстых элементах (табл. 17 ф.2.а) [1]):

кН.

Расчет ведется при наименьшей несущей способности односрезного гвоздя:

Т_min = кН.

шт, принимаем 10 гвоздей.

Расстановка гвоздей показана на рисунке 1.

Рисунок 1- Схема расстановки гвоздей



3. Статический и конструктивный расчеты основных несущих контрукци

Фермы относятся к сквозным конструкциям. Основным достоинством их является рациональное распределение материала, благодаря чему расходуется меньше древесины, чем в конструкции сплошного сечения.

Пространственная жёсткость покрытия в период эксплуатации обеспечивается панелями кровли, которые образуют жёсткую пластину в плоскости ската крыши. Кроме того, необходимо поставить горизонтальные связи, воспринимающие и ветровую нагрузку. Горизонтальные связи образуют в плоскости верхних поясов несущих конструкций ферму; которая передаёт действующие в её плоскости усилия на продольные стены.

3.1 Геометрические размеры фермы

Рисунок 3 - Размеры элементов фермы

3.2 Статический расчет

На ферму действуют постоянные и временные нагрузки. Постоянные от веса покрытия и ферму. Значения этих нагрузок определяются путём расчёта или анализа проектов аналогичных конструкций (таблица 3).

Максимально возможные усилия могут возникнуть от следующих комбинаций нагрузок:

-- постоянная и временная (снеговая и полезная) равномерно распределены по всему пролету конструкции;

-- постоянная равномерно распределенная на всем пролете и временная равномерно распределенная на полупролете.

Таблица 3 - Сбор нагрузок на ферму

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
Вес рубероидной трехслойной кровли	0,18	1,3	0,23
Вес цементно-песчаной стяжки:	0,4	1,3	0,52
Вес утеплителя (мин. плита)	0,32	1,3	0,42
Вес пароизоляции	0,02	1,2	0,024
Вес настила	0,22	1,1	0,242
Прогоны	0,053	1,1	0,058
Собственный вес фермы	0,3	1,1	0,33
Снеговая нагрузка	1,29	1,4	1,8
Итого	2,83	-	3,625

При сборе нагрузок необходимо учитывать собственный вес конструкции

кН/м², (19)

где = 4,5 -- коэффициент собственного веса фермы;

g^н и s^н -- собственно величина нормативных нагрузок от массы покрытия и снега.



3.3 Определение усилий в стержнях фермы

I сочетание: постоянная и временная (снеговая и полезная) равномерно распределены по всему пролету конструкции (рисунок ).

Рисунок - Нагрузки, действующие на арку(I сочетание)

:

:

S1=248,4кН (сжат)

S2=0



II сочетание: постоянная равномерно распределенная на всем пролете и временная равномерно распределенная на полупролете.

Во втором сочетании принимаем, что распределенная снеговая нагрузка действует на половине пролета фермы. На этой половине пролета в верхний узел фермы прикладываем нагрузку Р=124,2кН, а в крайний узел - половину этой нагрузки. На второй половине пролета нет снеговой нагрузки, поэтому в среднем узле действует сосредоточенная нагрузка Р=62,72 кН, а в крайним узле приложена сосредоточенная нагрузка, равная по величине ее половине. В коньковом узле действует сосредоточенная нагрузка, численно равная сумме половин нагрузок для двух сочетаний, то есть Р=93,46кН (рисунок 5).

Для каждого сочетания находим реакции опор, а затем методом вырезания узлов находим усилия в элементах фермы. Все полученные значения заносим в таблицу 4.

Рисунок - Нагрузки, действующие на арку(II сочетание)

:

:



Таблица 4 - Усилия в элементах фермы

Обозначение усилий	I сочетание, кН	II сочетание, кН
Верхний пояс
	-331,5	-304,5
	-331,5	-304,5
	-331,5	-230,4
	-331,5	-230,4
Нижний пояс
	0	0
	374,9	261,96
	374,9	295,7
	0	0
Раскосы
	- 363,9	-277,1
	53	13,1
	53	79,7
	-363,9	-253,2
Стойки
	-248,4	-217,4
	-124,2	-124,2
	-23,9	-17,72
	-124,2	-62,72
	-248,4	-161

Для уменьшения изгибающего момента в панели фермы создаём внецентренное приложение нормальной силы.

Верхний пояс рассчитываем как сжато-изгибаемый элемент на продольное усилие и изгибающий момент от поперечной нагрузки, определяемый как:



(20)

Значение расчётного эксцентриситета вычисляем из условия равенства опорных и пролётных моментов в опорной панели верхнего пояса фермы:

не более высоты сечения

Разгружающий момент равен:

Изгибающий момент от действия продольных и поперечных сил:

(21)

3.4 Подбор сечений и проверка напряжений

Верхний пояс: .

Панели верхнего пояса рассчитываются как сжато-изгибаемые элементы. За расчетное сечение принимается сечение, где действуют максимальные усилия при определенном сочетании нагрузок.

Принимаем сечение верхнего пояса в виде клееного пакета, состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов II сорта.

Предварительно задаемся размерами сечения bxh.

Ширина сечения b=20см (с учётом острожки) из досок шириной 22,5см

h=3,3·15=49,5см -высота поперечного сечения.

Проверку напряжений проводят по формуле:



(22)

где у - напряжение в поясе фермы, Мпа;

А - площадь поперечного сечения, м², которую вычисляем по формуле:

W - момент сопротивления сечения:

М_q - изгибающий момент от действия продольных и поперечных нагрузок, который определяем по формуле:

(23)

где о - коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы в следствие прогиба элемента, который определяется по формуле:

(24)

где ц - коэффициент продольного изгиба, который зависит от л (предельной гибкости) и определяется по п. 4.3 формуле (7) [1];



(25)

где l_п - длина панели верхнего пояса, м;

h - высота, м.

,

значит расчет коэффициента продольного изгиба ц ведется по формуле:

(26)

k_n - поправочный коэффициент, который вычисляем по формуле (27):

(27)

=0,81 -- при эпюрах прямоугольного очертания:

Расчетный изгибающий момент по формуле (23):

.

R_с - расчетное противление древесины сжатию, которое принимаем равным:

Проверим напряжения по расчету на прочность сжато-изгибаемых элементов по формуле (52):

Нижний пояс: N=374,9

Необходимая площадь поперечного сечения по СНиП II-23-81*:

(28)

где N - усилие в нижнем поясе фермы, кН:

R_p^cm- расчетное сопротивление стали R_p^cm·=240МПа

Принимаем 2L 70х70х6мм, площадь которых равна:

(29)

где F^' - площадь уголка.

Опорный раскос 1: N=363,9кН

Необходимая площадь поперечного сечения :

Опорный раскос 2: N=53кН



(30)

b=20см

<15/0.95

Опорная стойка: N=248,4кН

Задаёмся размерами поперечного сечения по предельной гибкости лпр=150.

Принимаем h=b=20см

Проверяем сечение:

=>



3.5 Расчёт дощатоклееной колонны

Расчет стоек производится на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (рисунок ).

Рисунок - Расчетная схема стойки

Предварительный подбор сечения колонны

Задаются гибкостью стойки. Предельная гибкость л=120.

Расчетную длину стойки в плоскости рамы принимаем l₀ = 2Н, из плоскости - l₀ =Н.

Принимаем, что для изготовления колонн используют доски шириной 225 и толщиной 40 мм. После острожки толщина досок составит 40-7=33 мм. Ширина заготовочных блоков составит bк = 200 мм. С учётом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет:

Определение нагрузок на стойку

На стойку действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальные: вес покрытия (G_п), ригеля (G_р), вес стойки (G_к), вес стенового ограждения (G_ст). Горизонтальная: ветровая (ветер слева q_Wa, W_a; ветер справа q_Wот, W_от). Значения нагрузок сводят в таблицу.

Таблица 5 - Подсчет нормативной и расчетной нагрузки на 1м²

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка,
Постоянная
Собственный вес конструкции (1,825*12*6)	-	-	131,4
Собственный вес колонн (0.21·0.495·6·5)	3,11	1,2	3,74
Собственный вес ограждающих конструкций:	18	1,2	21,6
Временная
Снеговая	-	-	129,6
Ветровая: , где - ветровое давление для I ветрового района. Для здания размером в плане 24x120м: При b/l=120/24=5>2=> При h/l=10/24=0,24<0,5=> При =>
	0,749		1,036
	0,462		0,647
При =>
	0,552		0,772
22	0,345		0,483

Ветровая нагрузка, передаваемая от покрытия, расположенного вне колонны:

W_акт =(0,772+1,036)/2·4=3.61кН/м

W_от =(0,483+0,647)/2·4=2,26кН/м

Определение усилий в стойке

Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем в виде балки, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Она является дважды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное принимаем продольное усилие в ригеле.

Реакция, возникающая от действия ветровой нагрузки:

X_в =±[0.188H(щ_а-щ_от)+0,5(W₁-W₂)]=±[0,188·6 (1,036-0,647)+0,5(3,61-2,26)]=1,114кН

Реакция, возникающая от стенового ограждения:

X_ст =9еG_ст/8H=(9·0,331·21,6)/(8·6)=1,78кН,

где, е - эксцентриситет приложения нагрузки от стен.

Изгибающие моменты в уровне верха фундамента:

М_л =щ_а·Н²/2+W_а·Н-X_в·Н+ X_ст·Н-G_ст·е=1,039·18+3,61·6-1,114·6+1,78·6-21,6·0,331=37,2кНм

М_п =-щ_о·Н²/2-W_от·Н+X_в·Н+ X_ст·Н-G_ст·е=-0,647·18-2,26·6-1,114·6+1,78·6-21,6·0,331=-28,36 кНм

Продольная сила в стойке:

N=G_ст+G_к+G_стр+S=21,6+3,74+131,4+129,6=286,3кН

Проверка стойки на прочность.

Площадь поперечного сечения колонны:

F_бр=0,2·0,462=9,24·10^-2м²

Момент сопротивления сечения:

W_расч=в_к·h²_к/6=0,2·0,462²/6=7,11·10^-3м³

Гибкость стойки:

(31)

где, l₀ = 2,2Н = 2,2*6 = 13,2 м -- расчетная длина стержня (в плоскости рамы).

Коэффициент продольного изгиба определяется по п. 4.3 формуле (8) [1]:

Проверка напряжений по п. 4.17 формуле (28) [1] - расчет на прочность

сжато - изгибаемых элементов:

у = < , (32)

где R_с = 15 МПа -- расчетное сопротивление древесины сжатию по табл. 3 [1];

С учетом m_н = 1,2 - коэффициента условий работы по табл. 6 [1], m_сл = 1 - коэффициента условий работы по табл. 8 [1] и коэффициента надежностиполучим:

М_д = М/оk_н - изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме, по п. 4.17 формуле (29) [1].

Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента по п. 4.17 формуле (30) [1]:

При эпюре моментов треугольного очертания () по п. 4.17, формуле (31) [1] принимается поправочный коэффициент k_н к :

у = <

Прочность стойки обеспечена.

Проверка на устойчивость плоской формы деформирования

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производится по

п. 4.18, формуле (33) [1]:

, (33)

где n=2 - как для элементов без закреплений растянутой зоны из плоскости деформирования.

Коэффициент продольного изгиба определяется по п. 4.3 формуле (8) [1]:

Коэффициент для изгибаемых элементов прямоугольного поперечного сечения, шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях, определяемый по п. 4.14 формуле (23) [1];

где, k _ф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l₀ , определяемый по табл. 2 приложения 4 [1], d=0 , т.к. момент силы в верхней части колонны равен 0.

устойчивость обеспечена.



4. Расчет узловых соединений ферм

Карнизный узел:

Рисунок - Узел примыкания верхнего пояса к стойке фермы

Узел проверяем на напряжение смятия. Смятие древесины происходит от сжимающих сил, действующих перпендикулярно поверхности деревянного элемента.

Напряжение смятия торца верхнего пояса фермы определяем по формуле:

N_см - усилие смятия в верхнем поясе ( N_см=331,5 кН);

F_см - площадь площадки смятия.



h - высота площадки смятия;

b - ширина площадки смятия.

Задаемся размерами площадки смятия: b=200 мм; h=300 мм.

По сортаменту швеллеров, принимаем швеллер 18П.

Конструктивно принимаем металлические накладки размером 225х560х12 мм, 3 болта, диаметром 20 мм, прикрепляющих металлическую пластинку.

Коньковый узел:

Рисунок -- Коньковый узел

Узел проверяем на напряжение смятия. Смятие древесины происходит от сжимающих сил, действующих перпендикулярно поверхности деревянного элемента.

Напряжение смятия торца верхнего пояса фермы определяем по формуле:



(34)

N_см - усилие смятия в верхнем поясе ( N_см=331,5 кН);

F_см - площадь площадки смятия:

h - высота площадки смятия;

b - ширина площадки смятия.

Задаемся размерами площадки смятия: b=200 мм; h=300 мм.

Принимаем металлический вкладыш высотой 200 мм.

Конструктивно принимаем:

- 2 металлические накладки толщиной 10 мм.;

- 4 болта диаметром 20 мм, прикрепляющих металлические накладки;

- 1 болт диаметром 20 мм, прикрепляющий подвеску к верхнему поясу фермы.

Опорный узел:

Рисунок 9--Узел крепления стойки фермы к нижнему поясу фермы



Узел проверяем на напряжение смятия. Смятие древесины происходит от сжимающих сил, действующих перпендикулярно поверхности деревянного элемента.

Напряжение смятия торца верхнего пояса фермы:

N_см - усилие смятия в стойке ( N_см=248,4 кН);

F_см - площадь площадки смятия

h - высота площадки смятия;

b - ширина площадки смятия.

Задаемся размерами площадки смятия: b=200 мм; h=165 мм.

Принимаем пластинку размером 260x265 мм.

Конструктивно принимаем:

- металлическую пластинку, толщиной 8 мм;

- прикрепляющие металлическую пластинку болты ( 2 болта, диаметром 20мм);

- узловой болт диаметром 30мм., прикрепляющий опорную стойку.

Опорный узел стойки

Найдем расчетное усилие в опоре:

, (35)

N - усилие, действующее на стойку.

M - изгибающий момент верха фундамента.

h₀ - расстояние между болтами.

Рисунок - Узел прикрепление опорной стойки с фундаментом

(36)

F_тр - требуемая площадь сечения болтов.

Принимаем 2 анкерных болта(на одну сторону), диаметром 2,4 см., площадь сечения болта 4,52см²

см²

Расчет на смятие опорных частей.

Определяем количество нагелей на одну сторону для крепления металлической пластины по формуле :

n_ср - число срезов.

T_min - минимальная несущая способность нагеля.

Несущая способность нагеля работающего на изгиб:

Несущая способность соединения, работающего на смятие:

кН

Расчет ведется при наименьшей несущей способности:

Т_min = кН

Принимаем 10 болтов, на одну накладку.



Рисунок - Опорный узел стойки

ограждающий древесина гниение сечение



5. Защита древесины от гниения

Основными элементами здания, подвергающиеся химической защите от гниения, являются ограждающие конструкции кровли. Составы, рекомендуемые для защиты-ХМБ-444 или ХМББ-3324-кроме антисептирующих свойств, обладают и огнезащитными свойствами.

Для предупреждения от загнивания принимают ряд конструктивных мер, цель которых предупредить от увлажнения. Древесину изолируют от грунта, камня, бетона. Делают канал для проветривания. Защищают от атмосферных осадков.

Когда мерами конструктивного характера не возможно полностью предохранить древесину от увлажнения, ее пропитывают антисептиками (химические вещества, которые убивают грибки или содержат среду, в которых их жизнедеятельность становится не возможной).

Они должны обладать высокой тактичностью по отношению к дереворазрушающим грибкам и быть безвредными по отношению к людям и животным.

Сохранять токсичность в течение заданного срока, легко проникают в древесину, не ухудшая ее физико-механических свойств и невызывающих коррозию металлических креплений, не иметь неприятного запаха, быть стойкими при высоких температурах и в процессе обработки древесины [6].



6. Защита древесины от возгорания

Наименьшую огнестойкость из деревянных элементов здания имеют обшивки из фанеры и тонких досок, применяемых как в ограждающих, так и в основаниях несущих конструкций. Поэтому они требуют наиболее тщательной и глубокой пропитки защитными составами.

Для предупреждения принимают специальные меры, которые сводятся к конструктивным удалениям деревянным элементов от источника нагрева:

- Устройство огнестойких элементов и стен;

- покрытие деревянных элементов индукаторкой или облицовкой малотеплопроводной и невозгораемой;

- окрашивание огнезащитными красками или пропитки специальными веществами.

Для защиты от огня скрытых деревянных элементов в зданиях и сооружениях используется огнезащитные пасты, на основе глин, извести, которые после высыхания образуют несгораемый слой толщиной 2-2 мм.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 СНиП II-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. -- М.: Стройиздат, 1982.

2 СНиП 2.01.07-85. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия.-- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

3 СНиП II-26-76. Нормы проектирования. Кровли. -- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

4 Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учебное пособие для вузов/ Под ред. Ю.В. Слицкоухова. -- М.: Стройиздат, 1991.

5 Берсенева М.А. Одноэтажное промышленное здание с деревянным каркасом: Учебное пособие к курсовому проекту. - Челябинск: Изд. Юургу, 2003.-58с.

6 http://ss-g.ru/content/view/183/118/ ГОСТ 8509-93. Уголки стальные

Размещено на Allbest.ru