Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Розрахунок суцільного дощатого робочого настилу

1.1 Визначення навантаження на настил

1.2 Визначення товщини настилу по першому виду навантажень

1.3 Розрахунок настилу по другому виду навантажень

2. Розрахунок нерозрізного прогону

2.1 Збір навантажень та статичний розрахунок

2.2 Конструктивний розрахунок

2.3 Розрахунок стику нерозрізного прогону

3. Розрахунок дощатоклеєної балки з паралельними кромками

3.1 Статичний розрахунок балки

3.2 Конструктивний розрахунок двосхилої балки

3.3 Перевірки міцності прийнятого перерізу балки

4. Розрахунок поперечної рами із клеєними стійками

4.1 Статичний розрахунок стійки

4.2 Зусилля в стійках рами

4.3 Конструктивний розрахунок стійки

4.4 Розрахунок опорного вузла колони

Список літератури



Вступ

Дерев'яні конструкції є екологічно чистими, мають прекрасну фактуру і не вимагають додаткової обробки. Вони можуть використовуватися в спорудах, які забезпечують радіопрозорість і магнітну проникність.

До їх позитивних властивостей необхідно віднести:

1) висока питома міцність;

2) мала вага;

3) малий коефіцієнт лінійного розширення, що дозволяє не влаштовувати температурних швів.

4) низьку теплопровідність, що знижує витрати на утеплення будівельних сиcтем;

5) високі виробничі якості, що включають в себе:

* легкість видобутку, обробки та транспортування;

* несезонність матеріалу;

* простоту з'єднань;

* стійкість до агресивних дій;

* довговічність при дотриманні відповідних вимог захисту і правил експлуатації.

Більшість недоліків, характерних для цільної деревини, такі як гниття, при її глибокому зволоженні, горючість, ураження деревоточцями, може бути істотно знижений шляхом ефективної обробки комплексними захисними препаратами.

Застосування клеєної деревини в будівельних конструкціях дозволяє виготовляти конструктивні елементи великих розмірів в перерізі і по довжині, тобто дозволяє перекривати великі прогони і сприймати значні навантаження. Клеєні дерев'яні конструкції - високоякісні і надійні, тому що виготовляють їх з висушених пиломатеріалів, із видаленням в процесі виготовлення дефектних місць; вони менше розтріскуються і менше коробляться. Якість їх підвищується за рахунок раціонального розміщення дощок (в залежності від їх сорту) в поперечному перерізі елементів відповідно до напруженого стану.

Використання інтенсивних способів захисту деревини дає можливість застосовувати її в умовах експлуатації на відкритому повітрі - в мостах, баштах і т.п.

Використання дерев'яних конструкцій у тимчасових будівлях і спорудах допоміжного призначення обумовлюється можливістю їх виготовлення з місцевого лісоматеріалу, легкістю в обробці на місці будівництва і малої вартості деревини.

Збірно-розбірні допоміжні конструкції з деревини (інвентарні ліси, підмостки, опалубка) можна використовувати багато разів, що дає значний економічний ефект. Значні масивні перерізи елементів з клеєної деревини різко підвищують вогнестійкість ККД, що дозволяє в більшості зарубіжних норм класифікувати масивну клеєну деревину, як важкозаймистий матеріал з високим показником вогнестійкості.

Мала вага дерев'яних конструкцій значно скорочує вартість перевезення їх на великі відстані.

Виробничої основою для досягнення максимальної ефективності використання дерев'яних конструкцій є індустріалізація будівництва. При цьому стандартні елементи або конструкції виконують в заводських умовах з використанням комплексної механізації і автоматизаціі виробничих процесів. Ефективність конструкцій заводського виготовлення грунтується на вигідності масового виробництва однотипних елементів, обгрунтуванням для цього є введення до процесу проектування модульности - основи типізації та стандартизації. Це дає можливість скоротити терміни будівництва, знизити його вартість, підвищити загальну якість робіт.

Вихідні дані проектування

Запроектувати дерев'яний каркас однопролітного будинку складу мінеральних добрив з наступними вихідними даними:

- проліт будинку - 10м; довжина будинку - 44м; крок несучих конструкцій -4 м;

- відмітка верху колони - 7 м;

- район будівництва - м. Полтава;

- температурно-вологісні умови експлуатації - теплі,клас 1;

- крок прогонів - 1 м.

- =500кг/м3 - щільність деревини.



1. Розрахунок суцільного дощатого робочого настилу

1.1 Визначення навантаження на настил

Рис. 1. Конструкція утепленого безпустотного покриття. (1 - прогін зі спарених дощок, 2 - робочий настил з дощок, 3 - пароізоляція 4 - утеплювач, 5 -цементна стяжка, 6 - рубероїдна покрівля.)

Таблиця 1. Навантаження на робочий настил, кН/м2

№	Найменування навантаження	Характер-истичне значення	Експлуатаційне,	Граничне,
				значення		значення
Постійне навантаження
1 2 3 4	Рубероїдна покрівля, 3 шари Цементна стяжка , Утеплювач мiн. - ватний Пароізоляція - 1 шар толі	0,1 0,4 0,1 0,02	1 1 1 1	0,1 0,4 0,1 0,02	1,3 1,2 1,2 1,2	0,13 0,48 1,2 0,024
Разом постійне навантаження			0,62		0,754
Тимчасове навантаження
Снігове (Т=50 років)	So=1,45	0,49	Se=0,7105	1	Sm=1,45

Граничне розрахункове значення снігового навантаження:

деS0 - характеристичне значення снігового навантаження, - коефіціент надійності за граничним розрахунковим значенням снігового навантаження,визначається в залежності від заданого середнього періоду повторюванності (приймаємо Т= 50 років), , дивись ДБН В. 1.2-2:2006 пп.8.7-8.10.

Визначаємо інтенсивність загального лінійного розподіленого навантаження на 1п.м. ширини настилу:

;

,

де - - кут нахилу ската; - ширина вантажної площі настилу; - коефіцієнт надійності по відповідальності по ДБН В.1.2-14-2009 (клас відповідальності будівлі СС1 (незначні наслідки), категорія відповідальності конструкціїнастилу - В).

1.2 Визначення товщини настилу по першому виду навантажень

Статичний розрахунок настилу складається з визначення максимального моменту від розрахункового навантаження.

Рис. 2. Розрахункова схема настилу по 1-му виду навантажень.



Максимальний згинальний момент:

Необхідний момент опору:

,

- фактичний розрахунковий опір використовуване в розрахунках для сосни IIІ-го сорту для настилу (п. 6.5.5 ДСТУ),-базовий розр. опір згину цільної деревини (сорт 3), табл. 6.3; - коеф. надійності за класом відповідальності об'єкта та категорією відповідальності конструкції (СС1 та В), табл. 6.5, -узагальнений коефіцієнт надійності, прийнятий згідно розділу 6.5 ДСТУ-Н Б В.2.6-184:2012 «Конструкції з клеєної та цільної деревини».

Тому що

,

тоді необхідна товщина настилу:

.



Визначення товщини робочого настилу з умови його жорсткості:

,

де момент інерції перерiзу настилу

,

підставляємо у вираз та визначаємо:

1.3 Розрахунок настилу по другому виду навантажень

Рис. 3. Розрахункова схема настилу по 2-му виду навантажень.

Навантаження від власної ваги покриття на настил:;

граничне значення вертикального навантаження на настил від зосередженої сили дорівнює:

,

де вага людини (покрівельника).

Згинальний момент другого виду навантажень:

Необхідна товщина настилу по 2-му виду навантаження з умови міцності:

.

Товщину настилу необхідно прийняти по другому виду навантажень виходячи з розрахунку . Остаточну товщину настилу приймаємо рівною 22мм (по сортаменту).

Перевірку жорсткості виконують по формулі:

для першого виду навантаження, але в даному прикладі її можна не робити, тому що , тобто прийнята товщина настилу більша ніж потрібна з умови жорсткості.



2. Розрахунок нерозрізного прогону

2.1 Збір навантажень та статичний розрахунок

Виконаємо збір навантажень на 1 м2 навантаженій площі прогону, наведений у табл. 2.

Таблиця 2. Навантаження на прогін, кН/м2

№	Найменування навантаження	Характер-истичне значення	Експлуатаційне,	Граничне,
				значення		значення
Постійне навантаження
1 2 3	Постійне навантаження від покриття (див. табл. 1) Робочий настил з дощок , Власна вага прогону	- 0,13 0,1	- 1 1	0,62 0,13 0,1	- 1,1 1,1	0,754 0,143 0,11
Разом постійне навантаження			0,85		1,01
Снігове (Т=50 років)	1,45	0,49	0,7105	1	1,45

Підрахунок снігового навантаження аналогічний пункту 1.1.

Визначаємо інтенсивність загального навантаження на прогін:

;

.

Вертикальне навантаження на прогін:



.

Визначаємо максимальний момент від розрахункового навантаження (для рівнопрогиної схеми):

Рис. 4. Розрахункова схема нерозрізного прогону.

2.2 Конструктивний розрахунок

Потрібний момент опору:

,

де

-фактичний розрахунковий опір згинув розрахунках для сосни II-го сорту для прогону (п. 6.5.5 ДСТУ,табл. 6.3); -узагальнений коефіцієнт надійності.

.

Приймаємо перерiз прогону 130Ч80 із двох дощок 130х40, ширина (обрізних) 60, 70, 80, 90, 100, 110, 130, 150, 180, 200мм. А товщина 32, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 90 і 100мм (строганих).

;

Робимо перевірку міцності перерiзу прогону по нормальним напруженням:

Перевірка жорсткості нерозрізного (для рівнопрогиної схеми):

<

2.3 Розрахунок стику нерозрізного прогону

Ціль розрахунку - визначити необхідне число цвяхів, щоб виконувалися умови міцності стику. Приймаємо цвяхи , c однієї сторони дворядне розміщення цвяхів. Визначимо розміри .

Рис. 5. Стик нерозрізного прогону.

,

,



Остаточно приймаємо: . У дошках, які стискає поперечна сила (див. рис. 5) являє собою рівнодіюче зусилля, що виникає у цвяхах . Таким чином, вона діє на відстані від осі опори: ;

де ,

.

- товщина більш тонкого елемента в з'єднанні,

.

Несуча здатність за умови зминання елемента товщиною а:

де- по табл. 9.4 по співвідношенню ,- визначаємо по табл. 9.5ДСТУ, тоді

Несучу здатність при згині цвяха в з'єднанні визначаємо за формулою:

,



- розрахункова несуча здатність на згин нагеля.

але не більше. настил балка рама колона

.

Тоді мінімальне значення несучої здатності одного зрізу: .

Розраховуємо кількість цвяхів по формулі:

.

З розрахунку приймаємо по 6 цвяхів діаметром 3мм у два ряди з кожної сторони від стикового шва. Крім розрахункових цвяхів у стиках, по всій довжині прогону забивають цвяхи для з'єднання дощок приблизно через кожні 0.5м в шаховому порядку.

Рис. 6. Схема влаштування консольно-балочних та нерозрізних прогонів.



3. Розрахунок дощатоклеєної балки з паралельними кромками

3.1 Статичний розрахунок балки

Розрахункова довжина балки:

де умовна ширина стійкі.

Навантаження від власної ваги балки:

,

.

Повне розподілене навантаження на 1 п.м. балки:

- експлуатаційне:

граничне:

Максимальні внутрішні зусилля:

,



.

Рис. 7. Розрахункова та конструктивна схеми дощатоклеєної балки з паралельними кромками .

3.2 Конструктивний розрахунок двосхилої балки

Приймаємо ширину балки

()

з урахуванням сортаменту дощок і попередньої острожки. За правилами конструювання висоту балки приймаємо зі співвідношення:

.

З обліком попередньої острожки товщина дошки , приймаємо =24 слої,остаточно h=79.2см;b=10см.

Визначимо геометричні характеристики для балки з паралельними кромками:Момент опору та момент інерції:

.

3.3 Перевірки міцності прийнятого перерізу балки

Перевірка розрахункового перерiзу по нормальним напруженням:

,

де - базовий опір для клеєної деревини 2-го сорту, табл. 6.4 ДСТУ; за табл. 6.9;, за табл.6.8

Перевірка опорного перерiзу по дотичних напруженнях:

,

де ,

Перевірка стійкості плоскої форми деформування:

Де ,

-коефіцієнт залежний від форми епюри згин. моментів, приймаємо за табл. 7.3;

Перевірка прогину балки з паралельними кромками:



Рис. 8. Складові прогину.

Дещд - будівельний вигін (якщо застосовується); щinst - миттєвий прогин; щcreep - прогин внаслідок повзучості (післядії); щfin- повний прогин.

При цьому, повинна задовольнятись нерівність:

- гранично припустимий прогин балки, обумовлений зі співвідношення

, .

; ,

де - для балок постійного перерізу; - для балок змінного перерізу, по табл. 8.2 - враховує змінність висоти перерізу, - коефіцієнт, що враховує вплив деформацій зсуву від поперечної сили, де (балка з паралельними кромками) , для двоскатної

;

, ,



.

- умова виконується!

Всі перевірки задовольняють прийнятому перерiзу балки, рис.9.

Рис. 9. Дощатоклеєна балка з паралельними кромками.



4. Розрахунок поперечної рами із клеєними стійками

4.1 Статичний розрахунок стійки

Рис. 10. Розрахункова схема двохшарнірної рами із клеєними стійками.

Виконаємо збір навантажень на поперечну раму:

Вертикальні:

Тиск на стійку від покриття:

Тиск на стійку від снігу:

,

Від власної ваги стійки: попередньо задамося перетином стійки 0.5Ч0.18 м,

,

Тиск на стійку від стінового огородження:



Горизонтальні :

- експлуатаційне значення вітрового навантаження: ;

- граничне значення вітрового навантаження: ,

де - характеристичне значення вітрового навантаження, - визначається по пунктах 9.8-9.13 ДБН В.1.2-2:2006.

Активна складова вітрового тиску:

Пасивна складова вітрового тиску:

Еквівалентне розподілене вітрове навантаження на раму:

Зосереджене вітрове навантаження діюча в межах висоти ригеля:

, .

4.2 Зусилля в стійках рами

Рама є один раз статично невизначеною системою. За невідоме приймаємо поздовжнє зусилля Х у ригелі, що визначаємо з кожного виду навантаження окремо:

- від вітрового навантаження, прикладеної в рівні ригеля:

.



-Від вітрового навантаження на стіну:

.

- Від стінового огородження при відстані між серединою стінового огородження та стійкою

,

де 0.184 - товщина стінової панелі; 0.528 - висота перетину колони;

;

За розрахунковою схемою визначимо максимальні зусилля, що виникають у стійці. Згинальний момент у нижньому перерізі стійки:

.

де k - коефіцієнт сполучення (комбінації) зусиль.

Поперечна сила в нижньому перерізі стійки:



Приймаємо остаточно:

Поздовжня сила в нижньому перерізі стійки:

4.3 Конструктивний розрахунок стійки

Приймаємо клеєну стійку прямокутного перерізу шириною та висотою в межах .. З обліком попередньої острожки товщина дошки , приймаємо =14.14, беремо 15 слоїв,остаточно h=49.5см;b=16см.

При цьому, ширина опорної частини стійки дорівнює:

Геометричні характеристики поперечного перерізу стійки:

,

,

,

Перевіряємо міцність поперечного перерізу стійки по нормальних напруженнях при роботі на стиск зі згином:

- коефіцієнт, який враховує появу додаткового згинального моменту в деформованій схемі елемента.

,,

при ,. .

,

- перевірка виконується, збільшення перерізу стійки не потрібно.

Перевіряємо стійкість плоскої форми деформування:

Abr - площа брутто поперечного перерізу елемента на ділянці lm; Wbr - момент опору перерізу брутто; n=2 - для елементів без закріплення розтягнутої зони нижче нейтральної осі з площини згину; n=1 - для елементів з закріпленням розтягнутої зони; цc - коефіцієнт повздовжнього згину, який знаходиться за формулою (7.25) для ділянки елемента lm з площини згину; цM - коефіцієнт, який знаходиться за формулою (7.36).

При розрахунках елементів змінного по висоті перерізу, які не мають розкріплень з площини згину на розтягнутій кромці, коефіцієнти цc і цMза формулами відповідно (7.25) і (7.36) слід додатково множити відповідно на коефіцієнти kgn (табл. 7.1) і kgm (табл. 7.4.) ДСТУ.



,

.

Перевірка клейових швів на сколювання:

4.4 Розрахунок опорного вузла колони

Кріплення стійки до фундаменту здійснюється за допомогою анкерних болтів, що закріплюють до сталевого траверсам (рис. 10).

Розрахунок болтів ведемо по максимальному розтягуючому зусиллю при дії постійного навантаження з коефіцієнтом надійності по навантаженню замість і вітрового навантаження.

,

.

1. Напруження на поверхні фундаменту:

, , ;



,

,

,

.

2. Визначаємо ділянки напружень епюри:

, ,

.

3. Визначаємо зусилля в анкерних болтах:

.

4. Визначаємо потрібну площу перерізу одного болта:

,

де- значення розрахункового опору сталевого болта по ДБН В.2.6-163:2010, - кількість анкерних болтів з однієї сторони стійки. З розрахунку підбираємо 2 болти ,с загальною площею

5. Підбір траверси для кріплення анкерних болтів розраховуємо як балку на 2 опорах (рис. 11) :



,

;

з умови розміщення анкерних болтів приймаємо , з ; і ,

.

Рис. 12. Розрахункова схема траверси колони.

6. Перевіряємо міцність клейового шва від дії зусилля z:



Список літератури

1. Атлас деревянных конструкций / К.-Г. Гётц, Д. Хоор, К. Мёлер, Ю. Наттерер // пер. с нем. Н. И. Александровой ; под ред. В. В. Ермолова. - М.: Стройиздат, 1985. - 271 с.

2. Гринь И.М. Проектирование и расчет деревянных конструкций / И.М. Гринь, В.В. Фурсов [и др.]. ? К.: Наукова думка, 1988. ? 278 с.

3. Гринь И. М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет : учеб. пособ. для вузов / И. М. Гринь, К. Е. Джан-Темиров, В. И. Гринь. - К. : Вища школа, 1990. - 221 с.

4. ДБН В.2.6-161:2010. Конструкції будинків і споруд. Дерев'яні конструкції. Основні положення. - К. : Мінрегіон України, 2011. - 102 с.

5. ДБН В.1.2-2 2006 «Навантаження і впливи». Норми проектування. - К. : Мінрегіон України, 2006. - 59 с.

6. ДБН В.2.6-163:2010. Сталеві конструкції. Норми проектування, виготовлення і монтажу. - К.: Мінрегіонбуд України, 2011.- 127с.

7. ДСТУ-Н БВ.2.6-184:2012. Конструкціїі з цільної і клеєної деревини. Настанова з проектування. - К.: Мінрегіон України, 2013. - 120 с.

8. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. СНиП II-25-80. - М.: Стройиздат, 1982. - 64 с.

9. Ломакин А.Д. Защита деревянных конструкций [Текст] / А.Д. Ломакин. - М.: Стройиздат, 2013. - 432 с.

10. Пособие по проектированию деревянных конструкций. ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1986. - 216 с.

Размещено на Allbest.ru