Одноэтажные промышленные здания

Министерство образования Российской Федерации

Саратовский Государственный Технический Университет

 

 

 

 

Кафедра: Промышленное и гражданское

строительство

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту  по дисциплине: «Деревянные конструкции»

Тема: ''Одноэтажные промышленные здания''.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. ПГС-

                                                                                            -------------------

Проверил:

--------------

 

 

Саратов 2010

СОДЕРЖАНИЕ

	Задание на проектирование	3
1	Конструирование и расчет клеефанерных плит покрытия	4
2	Конструирование и расчет клеефанерных балки	7
3	Конструирование и расчет колонны	12
	Список использованных источников	21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

1. Длина здания – 60 м;
2. пролет здания – 21 м;
3. высота колонны – 8,5 м;
4. шаг несущих конструкций – 3 м;
5. тип балки – клеефанерная двухскатная коробчатого сечения;
6. тип колонны – клеенная прямоугольного сечения, армированная металлом;
7. район строительства – г. Пермь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНЫХ

ПЛИТ ПОКРЫТИЯ

Конструктивное решение плиты  покрытия

Принимаем номинальные  размеры плиты 1х3м. В продольном направлении длину плиты принимаем 2980 мм. Каркас плиты выполняем из сосновых досок 2-го сорта с расчетным сопротивлением скалыванию вдоль волокон при изгибе R_ск=1,6 Мпа.

Обшивки плит принимаем из березовой  фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм. Приняв ширину листов фанеры 1220 мм, с учетом обрезки кромок, ширину плиты принимаем 990 мм, а поверху 970 мм, что обеспечивает необходимый зазор между плитами. Высоту ребра каркаса принимаем  h=l/35=300/35=15 см. Сечение 150x22 мм. Общее число продольных ребер – 3, что обеспечивает расстояние в свету между ребрами менее 50 см. Торцевые и поперечные ребра принимаем высотой 120 мм и толщиной 28 мм. Число поперечных ребер 3. Расстояние менее 1,5 м.

В качестве утеплителя принимаем минераловатные плиты. Толщину утеплителя назначаем  по средней суточной температуре  воздуха в январе (для Перми t_ср=-20) и принимаем 100 мм. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Для удержания утеплителя в проектном положении принимаем решетку из брусков 25х25мм 20х20 мм, которые крепятся гвоздями к ребрам.

Сбор нагрузок

Задавшись размерами  основных конструктивных элементов плиты можно определить их вес:

- вес продольных ребер q₂=(0,022×0,15×2,98×2+0,042×0,15×2.98)×500 ×9,8/(3×1)= 0,062 кН/м²;

- вес поперечных ребер q₃=(0,022×0,15×0,99×3)×500×9,8/(3×1)=0,016кН/м²;

общий вес ребер q_р=0,078 кН/м.

• вес обшивок q_обивки=2×0,008×850×9,8=0,133 кН/м;
• вес утеплителя q_утепл.= 0,442×1,447×4×0,1×200×9,8/(3×1)=0,167кН/м.

 

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяем в соответствии с разделом 5 [2]. Город Пермь относится к V снеговому району  s₀=3,2Н/м². По приложению 3 определяем, что m=1. k=0,7.

S^н= s₀×m× v=3,2×0,7=2,24 кН/м²

 

 

 

 

 

 

 

 

Сбор нагрузок на плиту                                Табл.1

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
1.Постоянная - вес кровли - вес рёбер - вес обшивок - вес утеплителя 2.Временная - снеговая	0,15 0,078 0,133 0,167   2,24	1,3 1,1 1,1 1,2	0,195 0,086 0,146 0,2   3,2
Итого:	2,77		3,81

 

Определение расчетных усилий.

Так как отношение  длины плиты к ее ширине больше 2, то плита рассчитывается как однопролетная балка. Определим значения погонной нагрузки:

Расчетная длина плиты l_p=3 м.

Максимальные значения расчетных усилий:

- изгибающий момент М=((3,81×(3)²)/8=4,29 кН×м;

• поперечная сила Q=(3,81×3)/2=5,72кН.

Определение геометрических характеристик  сечения

 

b_рас.=0,9×b₀=0,9×0,99=0,891 м.

Материалы, входящие в  поперечное сечение плиты, приводим к фанере обшивки. Для вычисления коэффициента приведения модули упругости  древесины и фанеры принимаем по п. 3.5. [1]: Е_др=10000 МПа, Е_ф=9000 МПа.

 

Определяем  приведенный к фанере момент инерции:

Где z-расстояние от нейтральной оси до собственной оси обшивок

Приведенный к фанере момент сопротивления:

W_np=(2×I_np)/h_n=(2×10919)/16,6=1316см³

 

Определяем приведенный к древесине  момент инерции:

           Приведенный к древесине момент сопротивления:

W_np=(2×I_np)/h_n=(2×9829,6)/16,6=1184см³

 

 

Выполним проверку условий прочности:

1.Проверка верхней обшивки на  сжатие с учетом устойчивости при общем изгибе плиты

При расстоянии между  ребрами в свету с=44,2 см и толщине фанеры d_ф=0,8 см имеем отношение:

с/dф44,8/0,8=56 >50, тогда

j_ф=1250/( с/d_ф)²=0,39

s_с=429/(1316×0,39)=8,3 МПа < R_фс=12 МПа.(расчетное сопротивление фанеры сжатию вдоль волокон).

 

 2.Проверка верхней обшивки на местный изгиб между продольными ребрами от сосредоточенного груза.

Изгибающий момент:

М^’=(Р×с×1,2)/8=1×44,8×1,2/8=6,72 кН×см.

Момент сопротивления сечения  обшивки с расчетной шириной 100 см:

W_ф=100×d_ф²/6=100×0,8²/6=10,6 см³

s_м=М^’/ W_ф=6,72/10,6=0,63 кН/см²=6,3 МПа <1,2×6,5=7,8 Мпа (1,2 коэффициент, принимаемый по п.3.2 [1], 6,5- расчетное сопротивление из плоскости листа фанеры  поперек волокон наружных слоев)

 

3.Проверка  нижней обшивки на растяжение при общем изгибе плиты.

s_р=М/W_пр=429/1316=0,33кН/см²=3,3МПа < 0,6×14=8,4 МПа. (0,6- коэффициент для учета снижения расчетного сопротивления в местах стыковки листов фанеры «на ус», 14 МПа- расч. сопротивление растяжению в плоскости листа вдоль наружных слоёв).

 

4.Проверка клеевого шва между  шпонами фанеры на скалывание.

Статический момент обшивки относительно нейтральной оси:

S_ф=b_рас×d_ф×z= 89,1×0,8×7,6=541,7 см³

0,8 МПа- расчетное сопротивление  фанеры скалыванию в плоскости  листа фанеры.

5.Проверка продольных ребер  на скалывание.

 

 

Приведенный статический  момент половины сечения относительно нейтральной оси сечения плиты:

S_др=b_рас×d_ф×z+b_p×n×(h_p²/8)×(E_ф/Е_др)=827,1 см³

t=(5,72×827,1/( 9959,3×8,6)=0,055 кН/см²=0,55 МПа < 1,6 МПа (1,6 МПа- расч. сопротивление дерева скалыванию)

 

6.Относительный прогиб плиты  от нормативной нагрузки.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНЫХ БАЛОК

Конструирование балки

Клеефанерные балки состоят  из фанерных стенок, дощатых поясов и ребер, склеенных между собой. Балку проектируем коробчатого сечения. Для стенок применяем водостойкую фанеру ФСФ по ГОСТ 3916-69 толщиной не менее 10 мм. Для поясов применяем сосновые доски сечением 175х40 (после острожки и калибровки пиломатериалов с сечением 150х33 мм).

Высоту сечения балки  в середине пролета определяем из условия:

h_тр=(1/8…1/12)×L – принимаем 2100 мм. Высоту сечения на опоре с учетом уклона в 0,01 принимаем равной 1,05 м.

Высоту пояса принимаем 300мм.

Предварительно ширину пояса принимаем равной высоте пояса, т.е. 297 (9 досок шириной 33 мм).

В наружных досках делаем прорези шириной не менее 5 мм для предотвращения клеевых швов в результате различных деформаций древесины поперек волокон и фанеры при колебаниях влажности.

По длине доски соединяем  зубчатым шипом. Нижние растянутые пояса изготавливаются из досок первого сорта, верхние сжатые пояса -  из досок второго сорта.

Сбор нагрузок и определение  расчетных усилий

Нагрузки на балку берем из расчета плиты с учетом собственного веса балки. Сбор нагрузок в таблице 2.

Нормативную нагрузку от собственного веса балки вычисляем  по формуле:

=0,0255

Сбор нагрузок на балку                                 Табл.2

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
1.Постоянная - вес кровли - вес рёбер - вес обшивок - вес утеплителя - вес балки 2.Временная - снеговая	0,15 0,0667 0,1 0,09 0,0255   2,24	1,3 1,1 1,1 1,2 1,1	0,195 0,0734 0,11 0,108 0,028   3,2
Итого:	2,9		3,9

 

Расчетной схемой балки покрытия является балка на шарнирных опорах нагруженная  равномерно распределенной нагрузкой.

Для приведения распределенной нагрузки к погонной умножаем на ширину грузовой площади:

нормативная -

расчетная -

Опорная реакция:

кН.

Расчет клеефанерной балки

Расчет клеефанерной балки производят с учетом совместной работы дощатых поясов и фанерных стенок без учета податливости соединений. Расчет производят по методу приведенного сечения по указаниям СНиП II-25-80 в части особенностей расчета клееных элементов из фанеры с древесиной. При этом значение модуля упругости фанеры вдоль волокон наружных слоев по табл.11 [1] следует повышать на 20%.

1.Проверка  поясов на действие нормальных напряжений

Расчет клеефанерных балок производят с учетом работы фанерой стенки на нормальные напряжения.

Изгибающий момент определяется по формуле:

M=q_расчХ /2×(l-Х)=11,7×7/2×(21-7)=573,3кН×м,

Где Х-расстояние от опоры  до опасного сечения:

-расстояние между центрами поясов в приопорном сечении

-фактический наклон верхнего пояса к горизонтальной проекции

Высота сечения балки в опасном  сечении  =1,05+7,1×0,1=1,76м; высота сечения между осями поясов: =1,76-0,3=1,46м

Фактический момент инерции и момент сопротивления сечения, приведенные  к древесине, равны:

I_np=I_д+I_ф×Е_ф/Е_д=2[7×3,3×30³/12+ 4×3,3×14,7³/12+(30×29,7-2×3,3×0,6)×146²/4]+

+2×1×176³/12×0,9=9655874 см⁴

W_np= I_np×2/

=9655874×2/ 146 =132272 см³

Напряжения в нижнем поясе:

s_р=М/ W_пр=573,3*100/132272=4,03Мпа < R_p= 12 МПа (расчетное сопротивление древесины первого сорта растяжению)

Условие выполняется.

Напряжения в верхнем поясе (с учетом устойчивости):

s_c=М/(W_пр×j)=573,3×100/132272×0,915=4,7 < R_p=15 МПа (расчетное сопротивление древесины второго сорта сжатитю)

 

Условие выполняется.

2.Проверка  фанерной стенки в опасном сечении на растяжение

=179755 см³-момент сопротивления сечения, приведенный к фанере.

R_р.ф.=14 МПа – расчетное сопротивление фанеры растяжению в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев шпона.

  к-т, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры, стыкованной на «ус», при работе её на изгиб в плоскости листа.

 

3.Проверка фанерной стенки на  действие главных растягивающих  напряжений