Реферат: Конструкции из дерева и пластмасс. Жилое здание из дерева в г.Купянск

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

КІРОВОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ

ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Будівельних, дорожніх машин та будівництва»

Курсова робота

з курсу «Конструкції з дерева і пластмаси»

                                                          Виконав: студент гр.ПБ-98-2

                                                                                Свінцицький С.О..

                                                          Прийняв: к.т.н. доцент

                                                                                Настоящий В.А.

Кіровоград 2001 р.

                                                                                    1. Вступ

Даний проект розроблено на основі завдання № 32 виданого кафедрою “Будівельні, дорожні машини та будівництво”.

                                                                  2. Призначення будівлі

Проектуєма будівля призначена для житлових цілей в м. Купянск.

                                                                3. Розрахункова частина

3.1. Розрахунок покрівлі

В якості огороджувальних конструкції покриття приймаємо дощато-цвяхові щити з дошок третього сорту розміром в плані 2,0х1,5 м, які опирається на нерозрізні спарені прогони з другого сорту деревини. По дощатим щитам вкладають по шару рубероїда, утеплювач, асфальтова стяжка і троьохшаровий рубероїдний килим.

В якості утеплювача приймаємо 2 шара мінераловатних плит товщиною по 5 см кожна з об’ємною массою g  =350 кг/м³.

Відповідно класу відповідальності будівлі призначаємо коєфіцієнт надійності за призначенням g _n =0.95

3.1.1. Збір навантажень

При співвідношенні  коефіцієнт надійності для снігового навантаження складає g _f =1.4

Таблиця 1 – навантаження на 1 м² горизантальной проекції покриття.

Покрівельний щит розраховуємо, як двох прольотну нерозрізну балку.

3.1.2. Розрахунок на постійне і тимчасове снігове навантаження.

Розрахунковий опір згину і модуль пружності деревини берези третього сорту з урахуванням коефіцієента умов роботи m_в і коефіцієнта надійності по призначенню g _n :

де  - розрахунковий опір деревини.

Погоне навантаження на полосу щита шириною 1 м:

-     нормативне

-     розрахункове

Розрахунковий згинаючий момент:

Момент опору і момент інерції полоси 1 м:

Напруження

В зв’язку з малим напруженням зменьшуємо товщину дошок робочого настилу до d = 16 мм, після чого слідує що:

Погоне навантаження становить:

-     нормативне

-     розрахункове

Згинаючий момент:

Геометричні характеристики:

Напруження:

Потоншення далі не можливе.

Перевіряємо жорсткість:

3.1.3. Розрахунок на зосереджений вантаж

P^H=1 кН З коефіцієнтом надійності g _f =1.2 і постійне навантаження.

Розрахунковий згинаючий момент:

В зв’язку з наявності в щиті розкісної підшивки, зосереджений вантаж розподіляється на полосу настила шириною 0.5 м. Враховуючи це,

Напруження

де m_н =1.2 – коефіцієнт умов роботи при дії монтажного навантження.

3.1.4. Розрахунок прогона

При відстані між прогонами 1 м навантаження на 1 м прогона:

-     нормативне

-     розрахункове

          Розрахунковий згинаючий момент на опорах нерозрізного прогона прольотом 4.5 м

Потрібний момент опору

де  - для деревини береза другого сорту

          Приймаємо прогон з двох дошок перерізом 40х175 мм, для якого:

          Напруження:

 Відносний прогин

3.1.5. Розрахунок стику прогона

Стик дошок прогона розташовують в розбіжку на відстані 0.21L выд осі опор.

Для сполучення двох дошок між  собою  приймаємо  цвях  діаметром  4 мм і довжиною 120 мм.

Несуча спроможність одного цвяха для однозрізних сполучень:

де  

          Розрахункова несуча спроможність

          Необхідна кількість цвяхів з кожного боку стика

          Приймаємо 6 штук.

3.2. Розрахунок кроквяної балки

Проектуємо клеефанерну балку з плоскими стінками з березової клееної фанери марки ФСФ. Уклон верхнього пояса балки приймаємо i=1:10. Верхній пояс проектуємо з дошок берези третього сорту перерізом 169х33 мм (після остружки дошок 175х40 мм) з пропилами, нижній з таких же дошок другого сорту. Переріз балки приймаємо коробчатий з трьома фанерними стінками товщиною 9 мм кожна.

3.2.1. Навантаження на балку

Навантаження на один кв.метр горизонтальної проекції від захисних конструкцій покриття і покрівлі.

,          

          Нормативне снігове навантаження

де m=1 – коефіцієнт переходу від снігового навантаження на поверхні землі до навантаження по покритті.

          Власна вага балки

де k_вв – коефіцієнт власної ваги балки

          Розрахункове снігове навантаження

 де 

при

          Погонне навантаження на балку:

-     нормативне

-     розрахункове

де a – крок несучих конструкцій.

3.2.2. Конструктивний розрахунок

Висоту поперечного перерізу балки в середині прольота – приймаємо: h=152.5 см, що відповідає стандартної ширині фанерного листа.

При уклоні покрівлі i=1:10 висота перерізу на опорі буде

          Потрібна ширина перерізу балки визначається з виразу:

де - розрахунковий опір клеєної деревини берези другого сорту розтягу вздовж волокон.

          Приймаємо пояса балки з двох дошок з занальною шириною . Тоді загальна ширина балки 

          Розрахунковими перерізами балки будуть перерізи з координатами:

   де 

-     розрахунок по нормальним напруженням і на стійкість фанерної стінки;

x₂ = 1.1 м (відстань від опори до першого стика)

-     розрахунок фанерних стінок по головним напруженням;

x₃ = 0.55 м (відстань від осі опори до середини первої панелі балки)

-     розрахунок фанерної стінки на стійкість

x₄ = 0  (опорний переріз)

-     розрахунок на зріз фанерної стінки і на сколювання між поясом і стінкою

x₅ = l/2 – розрахунок по деформаціям

          Для цих перерізів обчислюються:

-     згинаючий момент і поперечна сила

-     висота перерізу, відстань між центрами поясів, висота стіни в просвіті

-     приведені до фанери геометр. хар-ки

а) момент інерції

де   - коефіцієнт приведення

k_ф – коефіцієнт, який враховує підвищення модуля пружності фанери при згині в площині листа.

          б) момент опору

          в) статичний момент площі на рівні внутрішньої кромки

          Для перерізу

де  , маємо

Для іншіх перерізів всі необхідні параметри обчислюють аналогічно. Результати обчислень зведені в табл.2

Таблиця 2.

Перевірка напружень

Переріз 1

а) розтягуючі напруження і нижньому поясі

          б) розтягуючі напруження в фанернії стінці:

де   - разрохун-ковий опір фанери розтягу вздовж волокон зовнішніх шарів.

m_ф = 0.8 – коефіцієнт, який враховує зниження розрахункового опору фанери, стикованої на вус при роботі його на згин в площині листа.

          в) напруження стиску в верхньому поясі

При розкріпленні верхнього поясу з площини панелями покриття через 1.5 м гнучкість:

коефіцієнт поздовжнього згину:

          Напруження:

де  - розрахунковий опір деревини берези третього сорту стиску вздовж волокон.

          Перевірка стійкості фанерної стінки.

          Відстань між ребрами в просвіті a=130 см. Висота фанерної стінки h_ст=104.7. Так, як , необхідна перевірка стійкості.

При   по графікам для фанери знаходимо k_u; k_t=3.5

          Нормальні і дотичні напруження в фанерній стінці на рівні внутрішньої кромки поясів:

          - стійкість забезпечена

          Переріз 2

          В зоні першого від опори стика фанерних листів перевіряємо стінки на дію головних розтягуючих напружень. Нормальні і дотичні напруження в даній стінці на рівні внутрішньої кромки розтянутого пояса

          Головне напруження розтягу

де 

- розрахунковий опір фанери розтягу під кутом до напряму волокон зовнішніх шарів при

          Переріз 3

          Перевіряємо стійкість фанерних стінок в опорній панелі. Відстань між  ребрами  жорсткості  в  просвіті   а₀ = 100 см,   висота   факерної   стінки   h_ст = 64.2 см

Так як  , то потрібна перевірка стійкості.

          При  находимо k_u = 19, k_t = 3.4

          Нормальні і дотичні напруження в фанерній стінці на рівні внутрішній кромкі поясів.

 - стійкість забезпечена.

          Переріз 4

          а) Напруження зрізу в фанерній стінці на рівні нейтральної осі.

де  - розрахунковий опір фанери зрізу перпендикулярно площині листа.

          б) Напруження сколювання по вертикальним швам між поясами і стінкою

де  - розрахунковий опір фанери сколюванню в площині листа поперек волокон зовнішніх шарів.

          Переріз 5

          Прогин клеєфанерної балки в середині прольота визначаємо згідно

де

 -  модуль пружності фанери

 - коефіцієнт, який враховує вплив дотичних напружень на прогин

 - коефіцієнт, який враховує зміність перерізу по висоті.

          Відносний прогин балки

3.3. Розрахунок опорного вузла балки

Опорна реакція балки передається на два вклеєні стержні. Необхідна довжина частини стержня, що заправляється:

де  - розра-хунковий опір сколюванню. n – кількість стержнів, що вклеються. Приймаємо l_H  = 15 см.

3.4. Розрахунок колон будівлі

Приймаємо клеєні колони прямокутного перерізу висотою 9 м з деревини берези другого сорту.

3.4.1. Навантаження на колону

Постійний розрахунковий тиск на колону від покриття

де Р_покр, Р_вв – навантаження на 1 м² горизонтальнлї проекції від захисних конструкцій покриття і власної ваги балки.

          Тимчасове снігове навантаження

          Тимчасове навантаження від стінового огородження

де Р_ст – навантаження від 1 м² стінового огородження.

          Вітрове навантаження на колони:

-     ліву

-     праву

де W₀ = 0.30 кН/м² швидкістний тиск вітру для району будівництва.

k – крефіцієнт, що враховує зміну вітрового тиску на висоті.

с₁, с₃ – аеродінамічний коефіцієнт

g_f = 1.4 – коефіцієнт надійності по вітровому навантаженню

h₀ – висота стін вище відмітки колон.

          Ширину перерізу колон приймаємо b = 16 см

          Необхідну висоту перерізу визначаємо з виразу:

де 

 - розрахунковий опір стисканню вздовж волокон деревини берези другого сорту.

Приймаємо h = 62.7 см (19 шарів по 33 мм)

Навантаження від власної ваги колони

де  кН/м³ – об’ємна вага деревини.

 - коефіцієнт надійності по навантаженню від власної ваги.

          Рама являється один раз статично невизначеною системою. За зайву невідому приймаємо поздовжнє зусилля x в ригелі визначаємо його окремо від кожного виду навантаження.

де

h_n – товщина панелі стінового огородження

          Внутрішні зусилля в заправленні колон.

          Згинаючі моменти

де  - коефіцієнт поєднання двох тимчасових навантажень – снігового і вітрового.

          Поперечні сили

          Поздовжні сили

          Розрахункове значення зусиль

3.4.2. Конструктивний розрахунок

          Розрахунковим перерізом буде переріз ослаблений отворами під болти для кріплення сталевих накладок d_б =16 мм.

          Геометричні характеристики розрахункового перерізу

площа:   

момент опору

де 0.8 – коефіцієнт, що враховує ослаблення в розрахунковому перерізі

          Гнучкість колони в площині згину

де m - умова закріплення.

          Коефіцієнт

          Напруження в поперечному перерізі

          Сколюючі напруження в клеєному шві

де  - розрахунковий опір сколюванню при згині клеєних елементів.

          Перевіряємо стійкість площинної форми деформування.

          Гнучкість із площини згину

коефіцієнт поздовжнього згину

де - коефіцієнт підтримуючої дії закріплень по розтягнутому від дії моменту ребру.

          Коефіцієнт 

де

k_ф – коефіцієнт, що залежить від форми епюри згинаючих елементів.

          Так як j _м, j _у – більше одиниці, стійкість площиної форми деформування забезпечена.

3.5. Розрахунок анкерного кріплення

Розрахунок анкерних болтів виконуємо за максимальним розтягуючим моментом. Зусилля при дії постійного навантаження з коефіцієнтом надійності  замість  і вітровому навантаженні

Згинаючий момент

де

          Напруження на поверхні фундаменту

          Розміри ділянок епюри напружень

де  

- розрахунковий опір фундаментних болтів розтягуванню;

m_a = 0.85 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження болтів.

          Приймаємо анкерні болти діаметром 22 мм і А_вп = 3.8 см²

          Необхідна кількість двух різних болтів діаметром 18 мм, що приєднують сталеві накладки до колони.

          Приймаємо шість болтів

          Металеві елементи приймаємо із сталі ВСт3 пс товщиною 8 мм. Вважаючи на очевидний запас міцності їх розрахунок не виконуємо.

                                                         4. Захист від гниття і займання

Дії, направленні на забезпеченнія довговічності та пожарної безпеки дерев’яних конструкцій ділеться на два вида: конструктивні та хімічні. Конструктивні дії передбочають використання сухих пиломатеріалів для виготовлення конструкцій, устрою гідроізоляції від грунтової води, захист конструкції від атмосферних осадків та ін. (захист від гниття); проектування конструкції масивного поперечного перерізу без пустот та виступів, добра остружка поверхні  (захист від возгорання).

Наряду з конструктивними діями, необхідно застосовувати  хімічні засоби захисту конструкції від гниття та возгорання.

Деякі з них зводяться в табл.3

Таблиця 3

Конструкції та їх елементи	Заходи захистной обробки	Засіб
1.    Несущі конструкції: -      клеєні -      неклеєні 2.    Огороджуючі конструкції, деталі каркаса, та внутрішні поверхні обшивок 3. Места соприкасання клеєних елементів з бетоном, камнем, металом	Окраска вологозахистними матеріалами Пропитка розчином антиперена (50кг/м3) та антисептика (2.5…3.6 кг/м3) Поверхнева обробка комбінованими розчинами солей Нанесення паст антисептичних після чого с нанесенням гідроізоляції рулоними матеріалами	Пентафталева емаль ПФ-115, порхлорвінілові фарби 11ХВО 3% розчин фтористогонатрія, 20% розчин сульфата аммонія 3% розчин фтористого натрія, 20% розчин сульфата аммонія Паста антисептична на латексі марки 200

         

                                                                              5. Література 1.    Настоящий В.А., Яцун В.В., Лізунков О.В. Методичні вказівки до практичних розрахунків з дисципліни “Будівельні конструкції” розділ “Дерев ’яні конструкції” для студентів спеціальності 7.092101 Кіровоград. РВЛ КДТУ. 2000. 47 с.

2.    СНиП-25-30 Деревянные конструкции. Нормы проектирования. Госстрой СССР – М.: Стройиздат 1982 – 65 с.

3.    СниП 201.07-85 Нагрузки и воздействия М.: Госстрой СССР, 1988 – 35 с.

4.    Клименко В.З. Проектування дерев’яних конструкцій. Київ. 1993. 120 с.

5.    Конструкции из дерева и пластмасс. Типовая программа и методические указания по курсу и выполнение курсового проекта./ Н.Т.Андрейко, Ю.А.Бедржицкий, А.Е.Соган и др. Полтава. Полт.ИСИ.1989.70с.

Зміст

1. Вступ..................................................................................................... 2

2. Призначення будівлі................................................................ 2

3. Розрахункова частина.......................................................... 2

3.1. Розрахунок покрівлі.................................................................... 2

3.1.1. Збір навантажень..................................................................... 4

3.1.2. Розрахунок на постійне і тимчасове снігове навантаження.     5

3.1.3. Розрахунок на зосереджений вантаж................................. 6

3.1.4. Розрахунок прогона................................................................... 7

3.1.5. Розрахунок стику прогона....................................................... 8

3.2. Розрахунок кроквяної балки.................................................... 9

3.2.1. Навантаження на балку......................................................... 9

3.2.2. Конструктивний розрахунок............................................... 10

3.3. Розрахунок опорного вузла балки...................................... 16

3.4. Розрахунок колон будівлі....................................................... 17

3.4.1. Навантаження на колону..................................................... 17

3.4.2. Конструктивний розрахунок............................................... 19

3.5. Розрахунок анкерного кріплення........................................ 21

4. Захист від гниття і займання.......................................... 23

5. Література...................................................................................... 25