Проектирование и технико-экономическая оценка несущих и ограждающих конструкций покрытия

Проектирование и технико-экономическая оценка несущих и ограждающих конструкций покрытия

Введение

Конструкции из дерева и пластмасс относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.

Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе клееных деревянных конструкций сооружаются здания с покрытиями, как малых, так и больших пролетов. Из цельных лесоматериалов строятся небольшие жилые дома, общественные и производственные здания. Древесина - это единственный легкодоступный самовозобновляющийся строительный материал.  

Достоинства древесины как материала:

Малая плотность при относительно высокой прочности.

Малая теплопроводность. Теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности.

Хорошая обрабатываемость режущими инструментами.

Возможность склеивания.

Легкая гвоздимость.

Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов).

Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации. Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий.

Звукоизлучающие свойства (резонанс).

Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб.

Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины.

Сравнительно большая износостойкость.

Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

Недостатки древесины:

Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений.

Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала.

Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.). При закреплении разбухающих деталей из древесины возникает давление разбухания в пределах 8 - 32 кгс/см2.

Низкое сопротивление раскалыванию. Однако это свойство имеет положительные значения при заготовке колотых сортиментов. Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы.

Целью данной курсовой работы является освоение практических методов самостоятельного расчета и конструирования наиболее распространенных видов деревянных конструкций: ребристой с обшивками из плоских листов фанеры и ребрами из фанерных швеллеров плиты покрытия и дощатоклеёной двускатной балки.

В графической части разрабатываются чертежи: план покрытия в масштабе 1:200, балка БДКА-1 в масштабе 1:50, плита покрытия ППК-1 в масштабе 1:10, сечения балки и плиты покрытия в масштабе 1:10, узел 1 в масштабе 1:5, спецификация материалов, примечания.

1. Проектирование ограждающих конструкций

Данный раздел посвящён проектированию ограждающих конструкций, в качестве которых в основном используются плиты покрытия и стеновые панели. Существует два вида плит покрытия: сплошные и ребристые.

Состоят плиты покрытия из следующих элементов:

деревянного несущего каркаса из фанерных швеллеров или досок;

фанерных обшивок, соединенных с каркасом водостойким клеем в одно целое, и образующих коробчатое сечение;

утеплителя;

пароизоляции;

Проектирование осуществляется путём подбора составных элементов конструкции, сбора нагрузок, расчёта геометрических характеристик конструкции, проверки подобранного сечения по предельным группам состояний.

.1 Плита покрытия

Плита покрытия состоит из несущего каркаса, обшивок, утеплителя, пароизоляции. Обшивки выполняются из фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ. Согласно [2] верхняя обшивка выполняется из семислойной фанеры толщиной 8мм, нижняя обшивка - из пятислойной фанеры толщиной 6мм.

Каркас плит покрытия состоит из продольных и поперечных ребер, толщиной соответственно 40 и 32мм. Расстановку ребер производят с учетом местного изгиба обшивки от действия основной и монтажной нагрузки, и местной устойчивости от действия сжимающих напряжений. При этом учитывают, что шаг продольных ребер не должен превышать 55см, поперечных - 150см. Ребра воспринимают касательные напряжения и совместно с обшивками обеспечивают прочность и жесткость плиты.

В качестве утеплителя применяется полистирольный пенопласт ПС - Бст, плотностью 25кг/м3.

Пароизоляция выполнена из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1мм.

Рекомендуемая высота плиты от верхней до нижней кромки:

пл. ==см = ,           (1)

где  - высота ребра;  - толщина нижней обшивки;  - толщина верхней обшивки.пл=200+6+8=214 мм.

Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль пролета панели, так как при этом создается возможность стыковать листы по длине «на ус» и лучше использовать прочность фанеры.

Ширина плиты определяется размерами фанерных листов 1525х1525мм, после обрезки кромок листа его размер принят 1500х1500мм.

Длина плиты определяется шагом несущих конструкций в продольном направлении-5,5м.

Геометрические размеры плиты назначаем соответственно рисунку 1.

Рисунок 1. Эскиз плиты покрытия

- расстояние от середины верхней обшивки до оси “Н”, с=21,0 см;

- расстояние от середины нижней обшивки до оси “Н”, с=0,3 см;

свх - расстояние от середины верхней обшивки до оси “Х”, с=10,4 см;

- расстояние от середины нижней обшивки до оси “Х”, с=10,3 см;

- расстояние от оси “Х” до оси “Н”, с=10,6 см;

- расстояние между центрами обшивок, =15,7 см

- высота ребра назначается из условия размещения утеплителя по выбирается по        сортаменту, =200см.

в - ширина плиты

- толщина ребра (также выбирается по сортаменту),

, поперечного2,5см,  , продольного=4,0см;

      n - количество продольных ребер, n=4;      

      n’ - количество поперечных ребер, n’=15;

      с - расстояние между продольными ребрами не должно превышать 50см (из условия жесткости), с =44,7см;

      d - расстояние между поперечными ребрами не должно превышать 150см (из условия жесткости), d=125см.

.2 Сбор нагрузок на плиту

Плита покрытия работает на изгиб по схеме однопролетной балки. Фанерные обшивки при изгибе плиты воспринимают нормальные напряжения (рис.2а). Ребра с обшивками соединяются на клею жестко и воспринимают касательные напряжения (рис. 2в).

Рисунок 2 - К расчету плиты

а - фрагмент разреза плиты

б - эпюра нормальных напряжений

в - эпюра касательных напряжений

Сбор нагрузок на плиту приводим в табличной форме (табл. 1.1).

Таблица 1.1

*Ветровая нагрузка направлена от поверхности плиты, следовательно, разгружает конструкцию. Поэтому в дальнейших расчетах ветровую нагрузку не учитываем.

Комментарии к таблице 1.1.

а) Постоянные нагрузки

) трехслойная рубероидная кровля

При изготовлении панели на верхнюю обшивку наклеивается один слой рубероида, образующий кровельное покрытие, второй и третий слои рубероида приклеиваются после установки панели на место.

Нагрузка на 1м2 от одного слоя рубероида равна 0,04 кН.

) верхняя обшивка

Фанерные обшивки плит покрытия изготавливаются из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта не ниже B/BB, толщиной не менее 8мм в сжатой зоне.

,                               (2)

где - плотность фанеры,

кН/м3..

) нижняя обшивка

Толщина нижней обшивки (ФСФ) в растянутой зоне не менее 6мм..

) продольные ребра

Нагрузка на 1м2 от продольных ребер равна:

,      (3)

.

) поперечные ребра

Нагрузка на 1м2 от поперечных ребер равна:

     ,(4)

      .

) утеплитель из ПС - Бст

 С учетом теплотехнических параметров принимаем высоту утеплителя 120мм.

Нагрузка на 1м2 плиты от утеплителя:

,                       (5)

где nячеек - количество ячеек утеплителя.

.

) пароизоляция

Применяется пароизоляция из полиэтиленовой пленки .

.                                         (6)

б) Временные нагрузки

) снеговая нагрузка:

,                                                     (7)

где  - расчетное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной

        поверхности земли, принимаемый в соответствии с п.5.2*. [1],

         - для второго района;

     - коэффициент, зависящий от формы покрытия (коэффициент

         снегозадержания), определяется по [1] прил.3, =1;

     - понижающий коэффициент, п. 5.5* [1].

      ,(8)

 где  - средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца, для II ветрового района

       ;   

    - ширина покрытия, м.

   k - коэффициент зависящий от высоты здания и типа местности, определяется по табл.6 [1].

.

,(9)

где 0,7 - понижающий коэффициент, согласно [1].

.

) ветровая нагрузка

,                                                    (10)

где  - для II района, определяется по табл.5 [1];

  Cе1 - аэродинамический коэффициент, определяется по прил.4 [1],

  Cе1= - 0,02.

.

.3 Определение геометрических характеристик

а) предпосылки к расчету

Учет неравномерности распределения напряжений по ширине плиты учитывается уменьшением ее ширины на 10%.

Расчетная ширина плиты равна:

,          (11)где, - номинальная ширина плиты, м.

.

Учет совместной работы двух материалов (дощатых ребер и фанерных обшивок) осуществляется приведением всех геометрических характеристик к одному наиболее напряженному материалу.

 Еф=9000МПа,

 Ед=10000МПа.

б) Геометрические характеристики приведенные к материалу обшивок (для расчета по нормальным напряжениям, с учетом рисунков 1 и 2).

Приведенный момент инерции:

,         (12)

где  и - момент инерции относительно собственной оси верхней и нижней обшивок соответственно, ;

Fв и Fн - площади сечения верхней и нижней обшивок, ;

Jp и Fр - момент инерции относительно собственной оси и площадь ребра,  и  ;

- расстояние от центра тяжести соответствующего элемента до нижней грани нижней обшивки,(рис. 5.1);и Ео - модуль упругости материалов ребер и обшивок для древесины, для фанеры, .

,                                                    (13)

где  и  - размеры элемента в горизонтальном и вертикальном направлении соответственно, ;

Приведенный момент сопротивления сечения:

,                               (14)

.

в) Геометрические характеристики, приведенные к материалу продольных ребер (для расчета по касательным напряжениям с учетом рис. 1 и 2).

Приведенный момент инерции:

 ,                   (15)         

Приведенный статический момент:

,                (16)

1.4 Проверка прочности и жесткости плиты и ее элементов

а) Нижняя растянутая обшивка проверяется на действие собственного веса нижней обшивки, веса утеплителя и пароизоляции:

,                                        (17)

где  - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в стыках растянутой обшивки, ;   

    - коэффициент надежности по назначению здания,= 0,95;

    - расчетное сопротивление фанеры растяжению по табл.10 [2], =14 МПа.

       ,                                                          (18)

где  - суммарная расчетная нагрузка от собственного веса нижней обшивки, веса утеплителя и пароизоляции, см. табл. 5.1.

     - пролет плиты, равный шагу конструкций за вычетом 2-х сантиметров на стык.

,

,

условие выполняется, прочность на местный изгиб обеспечена.

б) Верхняя сжатая обшивка проверяется:

) на местный изгиб при действии сосредоточенной монтажной нагрузки (вес человека с инструментом) 1с коэффициентом надежности 1,2 для кратковременных нагрузок в середине между соседними ребрами (рис. 3).

Рисунок 3 - К расчету верхней обшивки

,                                  (19)

где  - расчетное сопротивление фанеры изгибу по табл.10[2];

   - момент сопротивления верхней обшивки относительно

       собственной оси;

  - максимальный момент;

   - коэффициент надежности по условиям эксплуатации, = 0,95.

  mн - коэффициент учитывающий действие монтажной нагрузки по п.3.2, г [2],

       mн=1,2;

          mд - коэффициент, учитывающий длительность действия постоянной и снеговой нагрузок , п.3.2, в [2] , mд = 0,8;

       ,                                                   (20) 

где врасч - ширина, на которую распределяется сосредоточенная сила, 1м.

 ,                  (21)  

где  - расстояние между осями двух соседних ребер плиты, .

       ,

       ,

       ,

       ,

       ,

       ,

условие выполняется, прочность на местный изгиб обеспечена.

) Проверка на устойчивость:

    ,                         (22) 

где  - коэффициент устойчивости фанеры зависит от отношения (п. 4.26 [2]),                

если , то ,

если , то ;

  - расчетное сопротивление фанеры сжатию по табл.10[2];

  - момент от полной нагрузки, .

,

,

,

условие выполняется, устойчивость обеспечена.

в) Клеевой шов между фанерой и древесиной ребер проверяется на скалывание:

      ,                                        (23)

 где  - расчетное сопротивление фанеры скалыванию;

     - суммарная ширина всех ребер каркаса.

,                                                              (24)

.

,

прочность клеевого шва на скалывание обеспечена.

г) Проверка деформативности плиты:

проверку прочности панели ведем по второй группе предельных состояний (прогиб).

,                                               (25)

,

относительный прогиб по табл.2.2 [6]

методом интерполяции находим

;  ,

условие выполняется, жесткость обеспечена.

Так как все условия выполняются, то это говорит о том, что подобранные геометрические размеры плиты обеспечивают сохранение несущей способности и предупреждают появление недопустимых деформаций.

2. Проектирование несущей конструкции покрытия

Данный раздел посвящён расчету основных несущих конструкций покрытия, а именно, в соответствии с заданием, двускатной клеефанерной балки.

По форме сечения могут быть коробчатыми, двутавровыми, двутаврово-коробчатыми (склеенными из двух или нескольких двутавров), треугольными, трапециевидными.

Однако наибольшее распространение в отечественном и зарубежном строительстве получили первые три вида балок:

) коробчатого сечения 2) двутаврового сечения 3) двутаврово-коробчатого сечения

Традиционно клеефанерные балки состоят из дощатых поясов и фанерных стенок, однако в настоящее время предпринимаются попытки создания цельнофанерных конструкций, что позволяет экономить пиломатериал. Примером таких конструкций является цельнофанерная клееная балка, изобретенная в США

Клеефанерные балки применяют в качестве основных несущих конструкций покрытий и перекрытий общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий пролетами 6-30м.

Применение дощатоклееных балок двутаврового сечения ограничивается тем, что технология их изготовления существенно сложнее, чем балок прямоугольного сечения, что экономически не оправдывается получаемой некоторой экономией материалов.

Надежность клеефанерных балок зависит от качества склейки и тщательного соблюдения технологического процесса изготовления.

.1 Сбор нагрузок на балку

При определении нагрузки на балку ввиду малого угла наклона можно считать, что вес на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия равен весу, приходящемуся на 1 м2 поверхности покрытия.

Рис 2.1 Эскиз балки

Таблица 2.1

Собственный вес балки определен по формуле:

где: kсв=5,5 - коэффициент, учитывающий собственный вес балки, пролёт балки;

.2 Конструкция балки

Клеефанерная балка с уклоном верхней грани I=0,05изготовлена из сосновых досок 2 сорта размером 15033мм.

Высоту балки в середине пролета назначаем из условия восприятия максимального изгибающего момента:

;

где: l- полёт балки;

Требуемый момент сопротивления:

     ;

где Rр - расчетное сопротивление древесины 2 сорта растяжению

;

Требуемый момент инерции:

Требуемый момент инерции поясов:

Где:

Еф=9000 МПа - модуль упругости березовой фанеры марки ФСФ, табл.11 [2];

Е=10000 МПа - модуль упругости древесины, п. 3.5 [2]

.

Требуемая площадь поясов:

Принимаем, а=3,3 и bп=7*3,3=23,1 см>13,92 см.

.3 Проверка принятого сечения

Расчетное сечение, в котором действуют максимальные нормальные напряжения, находится на расстоянии х от опоры:

Высота балки в расчетном сечении:

Изгибающий момент в этом сечении:

     ;

     ;

Геометрические характеристики в расчетном сечении, приведенные к древесине:

Проверяем прочность поясов согласно п. 4.28 [2].

Прочность нижнего растянутого пояса, выполненного из древесины 1-го сорта:

где mа - коэффициент для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами под давлением, п. 3.2, к [2]; mа= 0,9

     - коэффициент надежности по назначению здания,= 0,95.

   Rр - расчетное сопротивление древесины нижнего пояса растяжению определяемый по табл.3 [2], Rр =12МПа;

   mд - коэффициент, учитывающий длительность действия постоянной и снеговой нагрузок , п.3.2, в [2] , mд = 0,8.

Прочность нижнего растянутого пояса обеспечена.

Прочность верхнего сжатого пояса (2 сорт):

где - коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба сжатого пояса элемента, по п.4.3 [2], определен по гибкости :

  ly = 150 см - ширина плиты покрытия.

  Так как < 70, тогда:

Прочность нижнего сжатого пояса обеспечена.

Проверяем прочность фанерной стенки в расчетном сечении:

где Rф.р - расчетное сопротивление фанеры растяжению, Rф.р = 14МПа;

   mф - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке, mф = 0,8.

  Определяем геометрические характеристики, приведенные к фанере:

Прочность фанерной стенки обеспечена.

Проверяем главные растягивающие напряжения в первом стыке фанеры, то есть в зоне первого поперечного ребра на уровне внутренней кромки пояса согласно п. 4.30 [2]; х1= 1,83м.

где Rф.р.α - расчетное сопротивление фанеры растяжению под углом  определяемое по графику рис. 17 прил. 5 [2], МПа;

   σст - нормальное напряжение в стенке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов, МПа;

   τ²ст - касательные напряжения в стенке на уровне внутренней кромки поясов, МПа;

  ф - угол, определяемый из зависимости:

Находим изгибающий момент в сечении х1 = 1,03:

  Поперечная сила в этом сечении

Высота балки в сечении х1=1,83м:

Определяем геометрические характеристики сечения, приведенные к фанере:

   в   

Нормальное напряжение в стыке от изгиба на уровне внутренней кромки поясов находим по формуле

Касательные напряжения в стенке на уровне внутренней кромки поясов находим по формуле

Найдем угол  по формуле:

По рис.17 прил. 5 [2] определяем 6,7

Проверяем главные растягивающие напряжения в первом стыке фанеры по формуле:

Проверяем фанерную стенку на срез в зоне опорного ребра согласно п.4.29 [2]:

Проверка клеевого шва между поясами и стенкой:

где hш - высота шва:

Поскольку в зоне первой от опоры панели

то проверяем местную устойчивость стенки:

где  и  - коэффициенты, определяемые по графикам рис. 18, 19 прил. 5 [2];рас - расчетная высота стенки, которую следует принимать равной hст при расстоянии между ребрами а  hст и равной а при a < hст,, смст - высота фанерной стенки в середине приопорной плиты, см

Момент инерции балки в середине пролета, приведенный к древесине:

Проверяем жесткость балки по формуле:

  где f0 - прогиб балки постоянного сечения высотой h , без учета деформаций сдвига, мм;

     k - коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, принимаемый равным 1 для балок постоянного сечения, по табл.3 прил.4 [2]:

с - коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы, по табл.3 прил.4 [2].

Проверяем жесткость балки по формуле:

Поскольку прогиб намного превышает предельный, подбираем сечение балки по жесткости методом приближений. Коэффициент С показывает, что сечение фанерных стенок очень мало по сравнению с поясами.

Усиление сечения балки (повторное конструирование)

Назначаем сечение балки с тремя стенками ф =1,5 см. Тогда bп = 19,8 см.

Поскольку мы уменьшали сечение поясов, необходимо выполнить все основные проверки.

Проверяем прочность в сечении х=7,62 м:

,

Где

;

верхнего сжатого пояса.

фанерной стенки на растяжение.

Проверяем главные растягивающие напряжения в первом стыке фанеры (при х=1,38).

ф.р.а=5,7МПа

Проверка клеевого шва между поясами и стенкой:

Проверяем жесткость балки:

Проверяем жесткость балки по формуле:

 условие выполняется, жесткость обеспечена.

2.4 Расчет опорного узла

Определяем ширину опоры:

;

       ;

где: =0.3расчетное сопротивление смятию поперек волокон в опорных частях конструкции, табл. 3 [2].из условия экономичности принимаем в опорном узле 2 бруска сечением 75х75.

Требуемая площадь анкерных болтов:

;

;

где: расчетное сопротивление стали.

По сортаменту болтов принимаем 4 болта диаметром 16 мм с площадью 1,408 по нарезке:

.

В данном разделе был произведён подбор сечения балки и её расчёт, и выяснилось, что балка соответствует требованиям прочности для заданной нагрузки.

плита покрытие прочность балка долговечность

3. Определение ТЭП проектируемых конструкций

Данный раздел посвящён определению технико-экономических показателей с целью определения эффективность применения конструкций. Клеефанерная балка выполнена из древесины трех сортов: нижний растянутый пояс - из древесины первого сорта, верхний сжатый - второго сорта, опорные и промежуточные ребра жесткости - из древесины третьего сорта. Поэтому расход материалов подсчитываем отдельно для каждого сорта древесины.

Основными технико-экономическими показателями являются:

себестоимость изготовления, руб;

капитальные вложения в базу, руб;

среднегодовые эксплуатационные расходы, руб/год;

приведенные затраты, руб;

масса конструкций, кг;

расход основных материалов по проекту;

расход основных материалов с учетом отходов;

трудоемкость изготовления, чел-ч;

трудоемкость возведения, чел-ч;

продолжительность возведения, дни;

Кроме перечисленных ТЭП, важным критерием оценки эффективности конструкций является долговечность, коррозионная стойкость конструкций, наличие сырьевой базы, базы стройиндустрии, доступность материала в конкретном регионе.

.1 ТЭП балки покрытия

Клеефанерная балка выполнена из древесины трех сортов: нижний растянутый пояс - из древесины первого сорта, верхний сжатый - второго сорта, опорные и промежуточные ребра жесткости - из древесины третьего сорта. Поэтому расход материалов подсчитываем отдельно для каждого сорта древесины.

Объем древесины первого сорта:

Объем древесины второго сорта:

Объем древесины третьего сорта:

Где: Vо.р. - объем древесины опорных ребер, м3;п.р. - объем древесины промежуточных ребер, м3.

Объем березовой фанеры марки ФСФ:

Определяем расход основных материалов с учетом отходов.

Объем пиломатериалов первого сорта:

   где k1 - коэффициент, учитывающий отходы пиломатериалов при раскрое на черновые заготовки, k1 = 1,13;

    k2 - коэффициент, учитывающий отходы материалов при сращивании по

       длине, k2=1,02;

    k3 - коэффициент, учитывающий отходы пиломатериалов при строжке

       пластей, k3=1,25;

    k4 - коэффициент, учитывающий отходы пиломатериалов при склеивании по ширине, определяемый по формуле;

    k5 - коэффициент, учитывающий отходы пиломатериалов при строжке боковых поверхностей заготовочных блоков, определяемый по формуле;

    k6 - коэффициент, учитывающий отходы пиломатериалов при торцовке и опиловке по шаблону заготовочных блоков, согласно [3] k6 для двускатных балок равен 1,15;

   VдI - объем древесины первого сорта, м3.

  где  - доля заготовок, склеенных по ширине, в объеме готовой конструкции, =1.

  где b0 - ширина досок до острожки по боковой поверхности, см;

     b - ширина конструкции по проекту, см.

Объем пиломатериалов второго сорта:

Объем пиломатериалов третьего сорта подсчитываем отдельно для опорных и промежуточных ребер, поскольку они имеют разную ширину.

Объем пиломатериалов для опорных ребер:

Объем пиломатериалов для промежуточных ребер:

Объем пиломатериалов третьего сорта:

Расход фанеры (39 листов размером 1525х1525х15мм):

  Определяем расход клея ФР-12.

 Для этого определяем площадь клеевого шва:

  - для нижнего пояса

   - для верхнего пояса

   - для опорных ребер

   - для промежуточных ребер

 - для фанерных стенок

   - для стыковки фанерных листов «на ус»:

Общая площадь клеевого шва:

Суммарный расход клея:

  где kп - коэффициент, учитывающий потери клея в производстве, kп = 1,05;

    q1 - суммарный удельный расход клея при нанесении его на пласти заготовок, q1=0,4кг/м2;

        q2 - расход клея на зубчатые шипы при сращивании заготовок по длине, q2 =1,2кг/м3.

Расход эмали ПФ-115:

где qэ - суммарный удельный расход эмали при окраски за два раза, qэ = 0,35 кг/м2 - площадь окрашиваемой поверхности, м2.

Стоимость основных материалов:

Где:

ЦпI, ЦпII, ЦпIII, Цф, Цк, Цэ - цены на материалы в рублях.

  Определяем трудоемкость изготовления клеефанерной балки.

  Суммарная длина элементов:

Для определения трудоемкости сушки, транспортировки и т.п. определим общий расход древесины и фанеры:

Трудоемкость:

  - сушки

  где tс - удельная трудоемкость сушки 1 м3 пиломатериалов, tс = 3,5 чел.-ч./м3.

   - транспортных операций

  где  - затраты на транспортировку соответственно пиломатериала до цеха и в его пределах и конструкций на склад готовой конструкции, .

   - антисептирования

  где tа - удельная трудоемкость антисептирования 1м3 древесины,

        tа = 2 чел.-ч/м3. 

   - торцовки

где tтор - удельные затраты труда на торцовку элементов деревянных конструкций, принимают по ЕНиР или по укрупненным данным,тор = 8,5 чел.-ч/м3.

   - стыкования

  где tст - удельные затраты труда на стыковку элементов деревянных

        конструкций, принимают по ЕНиР или по укрупненным данным,

        tст = 6,5 чел.-ч/м3.

   - склеивания

  где tскл - удельные затраты труда на склеивание элементов деревянных конструкций, принимают по ЕНиР или по укрупненным данным,

        tскл = 9 чел.-ч/м3.

  Трудоемкость изготовления клеефанерной балки:

  где tи - удельная трудоемкость изготовления (обработки и сборки) конструкции в расчете на 1м длины детали, принимают по ЕНиР или укрупненным данным, для деревянных балок tи = 0,01 чел/м2;

     L - суммарная длина элементов готовой конструкции, м;

    kТ - коэффициент, учитывающий трудоемкость вспомогательных операций, kТ =1,1.

  Определив трудоемкость изготовления конструкции, вычисляем затраты на заработную плату основных производственных рабочих.

   где ат - средняя тарифная вставка основных производственных рабочих,

         ат =21,1руб/чел.-ч.,

     kпр - коэффициент, учитывающий премиальные доплаты, kпр = 1,4;

     kр - районный коэффициент и северная надбавка, kр =1,9.

Затраты на социальное страхование вычисляют в процентах от основной заработной платы (39%):

Прочие расходы составляют 16 - 20% от основной заработной платы:

Себестоимость изготовления деревянных конструкций находим по формуле:

где kвн - коэффициент учитывающий внепроизводственные расходы, kвн = 1,02.

Затраты на транспортировку балки до строительной площадки:

где Сп.р. - затраты на погрузочно-разгрузочные работы и реквизит, руб/т;

аi - тариф на перевозку грузов в зависимости от расстояния транспортировки и района строительства, руб/т;г - коэффициент, учитывающий надбавку за перевозку крупногабаритных строительных конструкций;- вес конструкции, т.

Стоимость погрузочно-разгрузочных работ:

Масса балки:

  где  - плотность древесины, ;

      - плотность фанеры марки ФСФ, .

В ценах 2012 года: 374,68x35=13113,8 руб.

Трудоемкость монтажа:  .

Стоимость монтажа:  .

  Себестоимость клеефанерной балки «в деле»:

  где kз.с. - коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы, з.с=1,02; з.у. - коэффициент, учитывающий удорожание работ в зимнее время, для деревянных конструкций kз.у=1,03.

Сметно-расчетная стоимость:

.2 ТЭП плиты покрытия

Плита покрытия принята ребристая с обшивками из плоских листов фанеры, рёбрами из фанерных швеллеров, пенополистирольным утеплителем и пароизоляцией из полиэтиленовой плёнки.

Определяем расход основных материалов.

 - Объем древесины:

     = 0,176+0,033=0,209 м3

- Расход фанеры:

 = 4·1,525·1,525·0,008+4·1,525 ·1,525·0,006=0,13 м3

    - Расход березовой фанеры марки ФСФ:

     фк = 5,5·1,5(0,008+0,006) = 0,0055 м3

        - Объем пароизоляции пленки:

     Sпар = 8,25 м2

Расход пиломатериалов:

п= к1•к2•к3•к4•к5•к6•Vп=1,13•1,02•1,25•1,45•1•1,15•0,209=0,2299 м3;

где:к1- коэффициент, учитывающий расход пиломатериалов при раскрое на черновые заготовки;

к2- коэффициент, учитывающий расход пиломатериалов при сращивании по длине;

к3- коэффициент, учитывающий расход пиломатериалов при строжке пластей;

к4- коэффициент, учитывающий расход пиломатериалов при склеивании по ширине;

к4=1+0,15aм=1+0,15•0,3=1,45

к5- коэффициент, учитывающий расход пиломатериалов при строжке боковых поверхностей заготовочных блоков;

к6- коэффициент, учитывающий расход пиломатериалов при торцовке и опиловке по шаблону заготовочных блоков;

Расход клея Фр-12:

 Площадь клеевого шва:

 - для склеивания ребер с обшивками

;

 - для стыковки фанерных листов «на ус»

                  .

 Общая площадь клеевого шва:

,(91)

.

 Суммарный расход клея:

,(92)

 где kп - коэффициент, учитывающий потери клея в производстве, kп = 1,05;

=0,4кг/м2;

.

Расход эмали ПФ-115:

,(93)

 где F - площадь окрашиваемой поверхности, м2.

.

 Стоимость основных материалов:

,(94)

 где ЦпI, ЦпII, ЦпIII, Цф, Цк, Цэ - цены на материалы в рублях 2005 года (возможно использование рыночных цен).

Определяем трудоёмкость изготовления плиты.

Суммарная длина элементов:

.

Для определения трудоемкости сушки, транспортировки и т.п. определим общий расход древесины и фанеры:

,(95)

.

,(96)

.

Трудоемкость:

- сушки

,(97)

 где tс - удельная трудоемкость сушки 1 м3 пиломатериалов, tс = 3,5 чел.-ч./м3.

 - транспортных операций

,(98)

 где  - затраты на транспортировку соответственно пиломатериала до цеха и в его пределах и конструкций на склад готовой конструкции, .

.

 - антисептирования

,(99)

 где tа - удельная трудоемкость антисептирования 1м3 древесины, tа = 2 чел.-ч/м3. 

- торцовки

,(100)

 где tтор - удельные затраты труда на торцовку элементов деревянных конструкций,

         принимают по ЕНиР или по укрупненным данным, tтор = 8,5 чел.-ч/м3.

.

 - стыкования

,(101)

 где tст - удельные затраты труда на стыковку элементов деревянных конструкций, принимают по ЕНиР или по укрупненным данным, tст = 6,5 чел.-ч/м3.

.

  - склеивания

,(102)

 где tскл - удельные затраты труда на склеивание элементов деревянных конструкций, принимают по ЕНиР или по укрупненным данным, tскл = 9 чел.-ч/м3.

Трудоемкость изготовления клеефанерной плиты покрытия:

,(103)

где tи - удельная трудоемкость изготовления (обработки и сборки) конструкции в расчете на 1м длины детали, принимают по ЕНиР или укрупненным данным, для деревянных балок tи = 0,01 чел/м2;

    L - суммарная длина элементов готовой конструкции, м;

   kТ - коэффициент, учитывающий трудоемкость вспомогательных операций, kТ =1,05.

Определив трудоемкость изготовления конструкции, вычисляем затраты на заработную плату основных производственных рабочих.

,(104)

  где ат - средняя тарифная вставка основных производственных рабочих,

        ат =21,1руб/чел.-ч.,

    kпр - коэффициент, учитывающий премиальные доплаты, kпр = 1,4;

    kр - районный коэффициент и северная надбавка, kр =1,9.

.

Затраты на социальное страхование вычисляют в процентах от основной заработной платы (39%):

,(105)

.

Прочие расходы составляют 16 - 20% от основной заработной платы:

,(106)

.

Себестоимость изготовления деревянных конструкций находим по формуле:

,(107)

 где kвн - коэффициент учитывающий внепроизводственные расходы, kвн = 1,02.

.

Затраты на транспортировку балки до строительной площадки:

,(108)

где Сп.р. - затраты на погрузочно-разгрузочные работы и реквизит, руб/т;

      аi - тариф на перевозку грузов в зависимости от расстояния транспортировки и района строительства, руб/т;

      kг - коэффициент, учитывающий надбавку за перевозку крупногабаритных строительных конструкций;

 g - вес конструкции,см.табл.1, g=0,245.

Стоимость погрузочно-разгрузочных работ:

.

.

Трудоемкость монтажа:

.

Стоимость монтажа в ценах 2005 года:

.

 Себестоимость клеефанерной балки «в деле»:

,(109)

  где kз.с. - коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расзоды, kз.с=1,02;

    kз.у. - коэффициент, учитывающий удорожание работ в зимнее время, для деревянных конструкций kз.у=1,03.

.

Сметно-расчетная стоимость:

,(110)

.

Вывод: Таким образом, в данном разделе были определены основные технико-экономические факторы. Выяснилось, что:

Сметно-расчётная стоимость:

балки См.р.= 57926,4 руб.       

плиты См.р.= 12301,52 руб.

4. Обеспечение долговечности материалов строительной конструкции

В качестве строительного материала применяется дерево. Применение его широко распространено с древнейших времен. Этому способствует наличие лесов, легкость обработки и транспортировки деревянных конструкций к месту строительства. Древесина обладает хорошими конструкционными качествами- значительной прочностью и упругостью при небольшой массе.

Сегодня деревянные дома необычайно популярны и на них постоянно высокий спрос. Не секрет, что дерево оказывает полезное воздействие на здоровье людей и оно обладает поистине уникальными свойствами. Жить в деревянном доме не только приятно, но и полезно, ведь такое жилье экологически чистое. В современном мире вокруг нас очень много аллергенов, поэтому нельзя допустить, чтобы своё жилище было лишним аллергеном.

.1 Гниение древесины

Гниение древесины является результатом жизнедеятельности древоразрушающих грибов. Для своего питания древоразрушающие грибы используют органические вещества древесины. Конечным результатом гниения является полная деструкция древесины.

Борьба против гниения древесины направлена на прекращение жизнедеятельности грибов и может вестись в двух направлениях:

Обеспечение условий эксплуатации деревянных конструкций, при которых влажность древесины никогда не будет превышать 20%.

Введение в древесину антисептиков.

Принципом конструктивной защиты древесины от гниения является создание такого температурно-влажностного режима, при котором обеспечивается сохранение влажности до 20 % на все время эксплуатации. Необходимо обеспечивать надежную гидроизоляцию деревянных конструкций и их частей, соприкасающихся с грунтом, фундаментами, и металлическими частями.

Конструктивных мер по защите древесины от гниения бывает недостаточно при эксплуатации деревянных конструкций в условиях постоянного или периодического увлажнения. Для таких деревянных конструкций антисептирование является основным мероприятием по защите от гниения.

Вод антисептической обработки древесины выбирается в зависимости от условий эксплуатации.

Антисептики делятся на три группы:

маслянистые;

органорастворимые;

водорастворимые

.2 Возгорание древесины

Деревянные конструкции должны эксплуатироваться при температуре <500.

Конструктивными мерами по защите конструкций от возгорания и интенсивного развития пожара в деревянных зданиях предусматривается применение деревянных конструкций из массивных, преимущественно строганных элементов.

Горение древесины происходит в результате ее нагрева до температуры при которой начинается ее термическое разложение с образованием горючих газов, содержащих углерод. Таким образом, древесина как органический материал сгораема. Однако благодаря малой теплопроводности горение крупных элементов долго ограничивается наружными слоями и они имеют достаточный предел огнестойкости - очень важный показатель для успешного тушения пожара. Он определяется временем, при котором нагруженный элемент сохраняет несущую способность при температуре пожара. Деревянные элементы крупных сечений имеют более высокий предел огнестойкости чем остальные.

Целью защиты от возгорания является повышение предела огнестойкости деревянных конструкций, с тем, чтобы они дольше сопротивлялись возгоранию и в процессе горения не создавали и не распространяли открытого пламени. Это достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты деревянных конструкций от возгорания.

Деревянные конструкции должны быть отдалены от печей и нагревательных приборов достаточными расстояниями или огнестойкими материалами. Для предотвращения, распространения огня деревянные строения должны быть разделены на части противопожарными преградами и зонами из огнестойких конструкций. Деревянные ограждающие конструкции не должны иметь сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространяться пламя, недоступное для тушения. Элементы деревянных конструкций должны быть массивными клееными или брусчатыми, имеющими большие пределы огнестойкости, чем дощатые. Обыкновенная штукатурка значительно повышает сопротивление деревянных стен и потолков возгоранию.

Химическая защита от возгорания производится в тех случаях, когда от ограждающих деревянных конструкций требуется повышенная степень огнестойкости, например в помещениях, где есть легковоспламеняющиеся материалы. Она заключается в противопожарных пропитках и окраске. Для огнезащитной пропитки древесины применяют вещества, называемые антипиренами (ОФП - 9 ГОСТ 23790-79). Эти вещества, введенные в древесину, при опасном нагреве плавятся или разлагаются, покрывая ёё огнезащитными пленками или газовыми оболочками, препятствующими доступу кислорода к древесине, которая при этом может только медленно разлагаться и тлеть, не создавая открытого пламени и не распространяя огня. Пропитка древесины производится с одновременной пропиткой антисептиком. Защитные краски на основе жидкого стекла, суперфосфата и других веществ наносятся на поверхность древесины. При нагревании во время пожара пленки их вздуваются от выделяемых газов и создают воздушную прослойку, временно препятствующую возгоранию.

Более эффективной мерой является поверхностная защита древесины от возгорания путем нанесения нескольких слоев покрытий. Причем каждый следующий слой наносится после полного высыхания предыдущего.

Деревянные поверхности покрываются огнезащитной облицовкой и штукатуркой, деревянные части отделяются от источников нагрева противопожарными преградами.

.3 Коррозия древесины

Древесина состоит из тесно срощенных между собой клеток, разнообразных по форме и размерам.

Основными составными частями древесины являются лигнин, который цементирует отдельные структурные элементы древесины и придает ей жесткость, и целлюлоза. Кроме того, в состав древесины входят экстрактивные вещества (смола, воск, масла) и минеральные.

Коррозия древесины протекает различно в зависимости от характера коррозионной среды, ее концентрации и температуры. При действии на древесину растворов кислот или кислых солей происходит гидролиз (разрушение) целлюлозы, вызывающий потерю прочности древесины. Разрушение древесины под воздействием щелочей объясняется растворением лигнина и частично целлюлозы. Такое же действие на древесину оказывают растворы концентрированных сернокислых солей.

Древесина стойка в условиях слабых коррозионных сред. Хвойные породы древесины благодаря содержанию в них смолы обладают большей химической стойкостью, чем лиственные породы. Они стойки к воздействию разбавленных растворов уксусной, соляной, фосфорной и плавиковой кислот, а также растворов нейтральных солей любых концентраций, к действию растворов аммиака, гидроокисей кальция и бария.

Древесина разрушается при действии на нее концентрированных минеральных кислот, особенно обладающих окислительными свойствами (азотной, крепкой серной, хромовой). Водные растворы едких щелочей медленно разрушают (расщепляют) древесину; такое же действие на древесину оказывают соли железа, алюминия и цинка.

Заключение

В данной курсовой работе в соответствии с технологическим заданием были спроектированы:

Несущая дощато-клееная армированная балка - был произведён подбор сечения балки и её расчёт, и выяснилось, что балка соответствует требованиям прочности для заданной нагрузки.

Плита покрытия - были подобраны основные параметры плиты покрытия и стеновой панели, материалы из которых она должна быть изготовлена. Также выполнены проверки этой плиты на прочность и жесткость. В результате этого расчёта стало ясно, что плита покрытия и стеновая панель отвечают всем теплотехническим и прочностным требованиям.

Защита конструкции от коррозии и гниения.

В графической части были разработаны чертежи: план покрытия в масштабе 1:200, балка БДКА в масштабе 1:50, плита покрытия ПП в масштабе 1:10, сечения балки и плиты покрытия в масштабе 1:10, два узла в масштабе 1:5, спецификация материалов, примечания.

Так же были рассчитаны технико-экономические показатели.

В результате выполнения этой курсовой работы я получил                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        начальные навыки проектирования и оценки деревянных конструкций, которые необходимы студенту специальности «Экспертиза и управление недвижимости».

Список использованных источников

1. СниП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР.-М.: Стройиздат,1982.

. СНиП II-25-80.Деревянные конструкции/Госстрой СССР.-М.:Стройиздат,1982.

. Гура З.И. Проектирование деревянных балок. Учебное пособие.- Братск: БрГТУ, 2002.

. СниП IV-4-82. Приложение. Сборник сметных цен на перевозки грузов для строительства. Ч. 1. Железнодорожные и автомобильные перевозки/ Госстрой СССР.-М.: Стройиздат, 1982.-144с.

. СниП IV-5-82. Приложение. Сборник единых районных единичных расценок на строительные конструкции и работы.Сб. 10. Деревянные конструкции/ Госстрой СССР.-М.: Стройиздат,1984.-32с.

. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вузов/ Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гаппоев и др.; Под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова.-5-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1986.

. Программный комплекс «Expert v1.0» Разработанный студентами группы ПГС Братского Государственного Университета.

. http://cmet4uk.ru/load/5-Индексы изменения сметной стоимости

. Программа «Эксперт».