Деревянные конструкции

Содержание

 

 

1 Конструктивно – компоновочная  схема здания ……………………………
2 Конструктивные и химические  меры по защите деревянных  конструкций  от гниения и возгорания ………………………………………………………..
2.1 Защита древесины от гниения ………………………………………………
2.2 Защита деревянных конструкций от возгорания ………………………...
3 Расчет ограждающих конструкций покрытия ………………………………
3.1 Определение типа и размеров  поперечного сечения плиты ……………..
3.2 Сбор нагрузок на плиту …………………………………………………….
3.3 Определение расчетных характеристик используемых материалов …...
3.4 Определение геометрических характеристик поперечного сечения …....
3.5 Определение максимальных значений момента и поперечной силы ……
3.6 Расчет по нормальным напряжениям ……………………………………..
3.7 Расчет верхней обшивки на действие монтажной нагрузки ……………..
3.8 Проверка поперечного сечения плиты на скалывание …………………..
3.9 Расчет плиты по деформациям ……………………………………………..
4 Расчет ограждающих стеновых конструкций ……………………………....
4.1 Конструктивная схема стеновой панели …………………………………..
4.2 Сбор нагрузок на панель …………………………………………………..
4.3 Определение максимальных значений момента и поперечной силы ……
4.4 Определение геометрических характеристик поперечного сечения панелей …………………………………………………………………………
4.5 Проверка прочности по нормальным напряжениям в растянутой обшивке
4.6 Расчет панели по деформации ……………………………………………..
5 Расчет стропильной конструкции покрытия ………………………………..
5.1 Определение размеров поперечного  сечения стропильной конструкции
5.2 Сбор нагрузок на стропильную конструкцию …………………………...
5.3 Проверка опорного сечения на скалывание ……………………………....
5.4 Проверка балки на действие нормальных напряжений ………………....
5.5 Определение прогиба балки ………………………………………………..
5.6 Расчет опорного узла балки ………………………………………………..
6 Расчет поперечника с подбором  сечения колонны ………………………...
6.1 Определение размеров поперечного сечения колонны …………………..
6.2 Сбор нагрузок на раму и конструирование колонны ……………………
6.3 Раскрытие статической неопределимости поперечной рамы …………...
6.4 Определение расчетных усилий для основной колонны …………………
6.5 Проверка колонны по предельной гибкости ……………………………..
6.6 Проверка устойчивости плоской формы деформирования ……………..
7 Конструирование и расчет узла  защемления колонны в фундаменте …….
7.1 Определение требуемого момента сопротивления швеллера ……………
7.2 Назначение расстояния между  осями тяжей ………………………………
7.3 Проверка принятого сечения колонны на скалывание …………………..
7.4 Определение усилия, действующего  в уровне тяжей и смыкающее  поперек волокон древесину ……………………………………………………..
7.5 Определение диаметра тяжей  с учетом их ослабления резьбой ………...
7.6 Определение ширины планки из  условия работы древесины на смятие поперек волокон ……………………………………………………………….
7.7 Определение толщины планки  из условия её работы на изгиб ………….
Список использованных источников ………………………………………......

 

 

 

1 Конструктивно – компоновочная схема здания

 

 

Проектируемый объект – цех по производству оконных и дверных блоков в городе Сочи. Здание имеет размеры в плане 17×132,6 м. Здание однопролетное, шаг колонн 7,8 м. Высота от уровня чистого пола до низа несущей конструкции 9,0 м. Тип ограждающих конструкций – клеефанерные плиты покрытия и панели стен заводского изготовления; тип стропильных конструкций – клеедощатые балки прямоугольного поперечного сечения; тип колонн – клеедощатые балки прямоугольного поперечного сечения; фундаменты железобетонные; цокольная панель из легкого бетона, отделанного водо- морозостойким материалом (цокольный виниловый сайдинг). Утеплитель – минераловатный, на основе базальтового волокна толщиной 120 мм.

В торце здания сделан проем для ворот.

Пространственная жесткость здания обеспечивается за счет защемления в фундаментах колонн по осям с помощью натяжных анкеров, поперечное сечение которых определяется расчетом. Продольная жесткость и устойчивость здания с плоскими стойками создается за счет постановки связей по продольным стенам в продольном направлении. Для неизменяемости каркасных торцовых стен в крайних пролетах так же ставятся аналогичные связи. Шаг связевых блоков в продольном направлении обеспечивает расстояние в свету между связевыми блоками не более 24-х метров.

Поперечную жесткость здания обеспечивают работающие на изгиб колонны фахверка. Связевые блоки по стенам и фермам расположены в одних и тех же осях. Связи жесткие крестовые, соединяющие попарно несущие конструкции вдоль здания.

Покрытие выполнено из раздельных кровельных панелей, жестких и неизменяемых в своей плоскости в продольном направлении. Поэтому требуется установка монтажных связей, которые прикрепляются непосредственно к основной несущей конструкции.

 

Рисунок 1 – Плита покрытия поперечного сечения

 

Крепление панелей покрытия к фермам обеспечивает непрерывное раскрепление верхнего пояса ферм из плоскости. Так же для этих целей служат распорки между верхними и нижними поясами ферм, установленные в каждом шаге несущих конструкций.

Крепление стеновых панелей к продольным колоннам не обеспечивает раскрепление их из плоскости. Несущие колонны продольного ряда раскреплены распорками на всю длину здания из плоскости в середине и в опорных узлах фермы. 

2 Конструктивные и химические меры по защите деревянных конструкций от гниения и возгорания

 

 

2.1 Защита древесины от гниения

 

 

Суть конструкционных мероприятий по борьбе с гниением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных элементов здания, что достигается устройством гидро-, пароизоляционных слоев, препятствующих увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой, или обеспечением надлежащего режима для удаления из древесины влаги.

Конструкционные мероприятия по борьбе с недопустимым увлажнением древесины при эксплуатации следующие:

- предотвращение увлажнения  атмосферными осадками, увеличением  свесов крыши, надлежащим отводом  воды с крыш, устройством достаточно  большого (не менее 30 см) разрыва  между поверхностью грунта и  нижней отметкой расположения  деревянных элементов здания  для предотвращения увлажнения  брызгами падающей сверху воды  и др. Деревянная наружная обшивка  должна быть по возможности  водонепроницаемой, причем при выпадении  осадков вода не должна попадать  в обшивку и скапливаться там;

- удаление влаги из  сырых помещений (что в первую  очередь касается подполий). Сюда  входит обеспечение достаточно  хорошей вентиляции с тем, чтобы  средняя относительная влажность  воздуха в них была по возможности  ниже. Для этой цели необходимо  иметь определенное число приточных  и вытяжных вентиляционных отверстий (продухов).

По поверхности грунта рекомендуется устраивать гидроизоляцию. При прямом воздействии влаги на деревянные элементы в сырых помещениях, например в душевых, поверхность этих элементов должна быть защищена гидроизоляционным покрытием;

- защита древесины от  увлажнения капиллярной влагой, поступающей из соприкасающихся  с ней частей здания, устройством  гидроизоляции.

- борьба с образованием  конденсата состоит в следующем. Многослойные ограждающие строительные  конструкции и их элементы  должны иметь такой порядок  расположения слоев и их толщину, чтобы устранить возможность  скопления конденсата. При проектировании  необходимо осуществлять поверочный  теплотехнический расчет ограждающих  конструкций;

- предотвращение увлажнения  древесины бытовой влагой, сводящееся  к содержанию в надлежащем  состоянии систем водоснабжения  и канализации (отсутствие протечек), просушке помещений после мытья  полов и т. д,

К конструктивным мероприятиям по борьбе с гниением следует отнести правильный подбор породы древесины для изготовления соответствующих деревянных конструкций или элементов.

2.2 Защита деревянных конструкций  от возгорания

 

 

Для того, чтобы защитить древесину и изделия из нее от воздействия огня, предусмотрен ряд конструктивных и химических мер.

Конструктивные меры предохранения обеспечиваются в процессе планировки и проектировании - на этом этапе должны быть проведены все мероприятия, предусмотренные противопожарными требованиями.

Химические меры защиты древесины от огня предполагают оштукатуривание, заделку тонкими листами асбеста, жести, оклеивание конструкций фольгой, полимерными пленками, а также обработку огнезащитными составами: обмазками, огнестойкими красками и пропиточными составами.

Для того, чтобы защитить от возгорания скрытые конструкции, такие как стропила, прогоны и другие, как правило, применяются обмазки - высыхая, они образуют на поверхности древесины несгораемый слой толщиной в 2-3 см. Необходимо периодически обновлять обмазку, потому что сцеплением обмазочным составов с древесиной относительно слабо.

Кроме того, для защиты древесины от огня широко используются огнестойкие краски. Они бывают силикатными, хлоридными, фосфатными и кремнийорганическими. Кроме непосредственного обеспечения защиты от воздействия огня, такие краски обладают способностью сопротивляться воздействию воды и идеально подходят для деревянных поверхностей, которые подвергаются активному атмосферному воздействию.

Обрабатывать древесину огнестойкими составами можно как поверхностно, так и проникая во внутренние слои.

Глубокая обработка обеспечивают больший эффект от обработки огнезащитными составами и заключается в окунании и пропитки деревянных конструкций в состав.

Сегодня для защиты древесины от огня часто применяют полимеры, обладающие защитным и стабилизирующим эффектом - фенольные, карбомидные, фурановые, кремнийорганические растворы.

Следует помнить, что большинство химических средств защиты от возгорания древесины вредны для организма человека.

 

 

3 Расчет ограждающих  конструкций покрытия

 

3.1 Определение типа и размеров  поперечного сечения плиты

 

 

Материалы – сосновые доски 2-го сорта, фанера ФСФ.

Принимаем ребристую конструкцию плиты с четырьмя продольными ребрами каркаса из сосновых досок второго сорта, обшивки – из плоских листов фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ. При стандартной ширине листов фанеры 1490 с учетом обрезки кромок ширину панелей по верхней и нижней поверхностям принимем равной 1500мм, что обеспечивает зазор между панелями 10 мм.

Верхнюю фанерную обшивку примем из семислойной фанеры толщиной δ (в.ф.о.)=14 мм; нижнюю фанерную обшивку из пятислойной толщиной δ (н.ф.о.)=6 мм.

Ширину крайних и среднего ребер принимаем с учетом сортамента досок и острожки (6 мм с двух сторон) равной 44 мм.

Высота плиты:

                                                                                                           (1)

 

 

 

Для продольных и поперечных ребер окончательно принимаем доску 250×50 мм. После острожки (6 мм с обеих сторон) bp =44 мм, hp=244 мм.

Общая высота плиты составит:

 

                                                                                         (2)

 

 

 

Принимаем высоту плиты 264 мм.

Утеплитель принимаем минераловатный, на основе базальтового волокна толщиной 120 мм. Расстояние между продольными сплошными рабочими ребрами должно быть не более 500мм. Следовательно, принимаем четыре сплошных продольных ребра.

 

 

Рисунок 2 – Конструктивная схема панели покрытия

 

 

 

 

 

 

3.2 Сбор нагрузок на плиту

 

 

Вес вспомогательных элементов принимаем в размере 10% от веса основных элементов плиты.

 

Таблица 1 – Нагрузки на 1 м2 плиты покрытия

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, qn, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке,γf	Расчетная нагрузка, qr, кН/м2
1	2	3	4
Постоянная: 1. 4-хслойный рубероидный ковер 2. Верхняя фанерная обшивка 3. Продольные ребра 4. Утеплитель 5. Пароизоляция 6. Нижняя фанерная обшивка	20 9,8 14,31 18 5,0 4,2	1,3 1,1 1,1 1,2 1,2 1,1	26 10,78 15,74 21,6 6 4,62
7. Вес основных элементов:	71,31		84,74
8. Вес вспомогательных элементов	7,13		8,47
9. Итого собственный вес 1м2 плиты:	78,44		93,24
Временная: 10. Снеговая	56	1,4	80
11. Всего нагрузка на 1 м2плиты:	134,44		173,21