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.
Даний проект розроблено на основі завдання № 32 виданого кафедрою “Будівельні, дорожні машини та будівництво”.
Проектуєма будівля призначена для житлових цілей в м. Купянск.
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
При співвідношенні  коефіцієнт надійності для снігового навантаження складає g
f
=1.4
Таблиця 1 – навантаження на 1 м2
горизантальной проекції покриття.
| №
|
Вид навантаження
|
Нормативне навантаження кН/м
|
Коефіцієнт наванта-ження
g
f
|
Розрахун-кове наван-таження кН/м
|
| 1. |
Рулоний троьхшаровий килим |
0.10 |
1.3 |
0.13 |
| 2. |
Асфальтна стяжка d
=1 см, S
=1800 кг/м3
|
0.18
|
1.3
|
0.23
|
| 3. |
Мінераловатні плити d
=10 см, S
=350 кг/м3
|
0.35
|
1.3
|
0.46
|
| 4. |
Шар пароізоляції |
0.03 |
1.2 |
0.04 |
| 5. |
Дошки робочого настилу d
=19 мм,
r
=700 кг/м3
|
0.133
|
1.1
|
0.15
|
| 6. |
Продольні діогональні бруски |
0.07 |
1.1 |
0.08 |
| Всього постійне навантаження |
0.86 |
1.09 |
| Спарені прогони перерізом 2х4.0х17.5 |
0.091 |
1.1 |
0.1 |
Тимчасове навантаження – сніг
|
0.7
|
1.4
|
0.98
|
| Всього
|
1.62
|
2.13
|
Покрівельний щит розраховуємо, як двох прольотну нерозрізну балку.
Розрахунковий опір згину і модуль пружності деревини берези третього сорту з урахуванням коефіцієента умов роботи mв
і коефіцієнта надійності по призначеннюg
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:
PH
=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 mн
=1.2 – коефіцієнт умов роботи при дії монтажного навантження.
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
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.
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.
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 kвв
– коефіцієнт власної ваги балки
Розрахункове снігове навантаження
 де 
при 
Погонне навантаження на балку:
- нормативне
- розрахункове
де a
– крок несучих конструкцій.
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;
x
2
= 1.1 м (відстань від опори до першого стика)
- розрахунок фанерних стінок по головним напруженням;
x
3
= 0.55 м (відстань від осі опори до середини первої панелі балки)
- розрахунок фанерної стінки на стійкість
x
4
= 0 (опорний переріз)
- розрахунок на зріз фанерної стінки і на сколювання між поясом і стінкою
x
5
= 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
kф
–
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.
| № пере-різу
|
коор-дината x
, м
|
Зусилля
|
Висота перерізу, см
|
Приведені до фанери геометричні характеристики
|
| M
, кН
×
м
|
Q
,
кН
|
hx
|
hx
¢
|
hcт
|
Iпр
,
см4
|
Wпр
, см3
|
Sпр
, см3
|
| 1. |
4.6 |
163.9 |
13.5 |
138.5 |
121.6 |
104.7 |
1366245 |
19729 |
9054 |
| 2. |
1.1 |
57.7 |
47.2 |
103.5 |
86.6 |
69.7 |
641647 |
12399 |
6448 |
| 3. |
0.55 |
30.3 |
52.5 |
98 |
81.1 |
64.2 |
556324 |
11354 |
6038 |
| 4. |
0 |
- |
57.8 |
92.5 |
75.6 |
58.7 |
478128 |
- |
5629 |
| 5. |
6.0 |
- |
- |
152.5 |
135.6 |
118.7 |
1752650 |
- |
- |
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.
mф
= 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 hст
=104.7. Так, як  , необхідна перевірка стійкості.
При  по графікам для фанери знаходимо ku
; 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 а
0
= 100 см, висота факерної стінки hст
= 64.2 см
Так як  , то потрібна перевірка стійкості.
При  находимо ku
= 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
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 lH
= 15 см.
Приймаємо клеєні колони прямокутного перерізу висотою 9 м з деревини берези другого сорту.
Постійний розрахунковий тиск на колону від покриття
 де Рпокр
, Рвв
– навантаження на 1 м2
горизонтальнлї проекції від захисних конструкцій покриття і власної ваги балки.
Тимчасове снігове навантаження
Тимчасове навантаження від стінового огородження
де Рст
– навантаження від 1 м2
стінового огородження.
Вітрове навантаження на колони:
- ліву
- праву
де W
0
= 0.30 кН/м2
швидкістний тиск вітру для району будівництва.
k
– крефіцієнт, що враховує зміну вітрового тиску на висоті.
с
1
, с
3
– аеродінамічний коефіцієнт
g
f
= 1.4 – коефіцієнт надійності по вітровому навантаженню
h
0
– 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 
hn
– 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
  
Розрахунковим перерізом буде переріз ослаблений отворами під болти для кріплення сталевих накладок dб
=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 
kф
– коефіцієнт, що залежить від форми епюри згинаючих елементів.
Так як j
м
, j у
– більше одиниці, стійкість площиної форми деформування забезпечена.
Розрахунок анкерних болтів виконуємо за максимальним розтягуючим моментом. Зусилля при дії постійного навантаження з коефіцієнтом надійності  замість  і вітровому навантаженні
Поздовжня сила
Згинаючий момент
де
Напруження на поверхні фундаменту
Розміри ділянок епюри напружень
де S
– відстань від грані колони до вісі анкерного болта.
Зусилля розтягування в анкерних болтах
Необхідна площа перерізу болта із сталі Вст3 кл2 де
- розрахунковий опір фундаментних болтів розтягуванню;
ma
= 0.85 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження болтів.
Приймаємо анкерні болти діаметром 22 мм і Авп
= 3.8 см2
Необхідна кількість двух різних болтів діаметром 18 мм, що приєднують сталеві накладки до колони.
де Троз
– розрахункова несуча спроможність одного зрізу (болта), що визначається як найменьше із значень
Приймаємо шість болтів
Металеві елементи приймаємо із сталі ВСт3 пс товщиною 8 мм. Вважаючи на очевидний запас міцності їх розрахунок не виконуємо.
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
|
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
|
