Деревянные конструкции
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
Кафедра
строительных конструкций
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
Деревянные
конструкции
Выполнил: студентка
гр. СПб-112
Лазоренко Пётр
Юрьевич
Проверил: старший
преподаватель
Башин Михаил
Юрьевич
Кемерово
2013
Содержание
1.
Исходные данные
.
Расчет покрытия
.
Расчет прогона
.
Сбор нагрузок на балку
.
Подбор сечения балки
.
Защита деревянных конструкций
Список
литературы
1. Исходные данные
№ задания 17411
Тип проекта: Деревянные конструкции склада
Пролет здания; L = 21,0 м
Высота здания: H = 4,0 м
Шаг несущих конструкций: В = 6,0 м
Длина здания: Z = 54,0 м
Место строительства: город Москва
Конструктивный элемент: балка пакетного профиля.
Рис. 1. Схема сооружения
. Расчет покрытия
Ограждающая часть покрытия состоит из прогонов,
укладываемых непосредственно на балку с шагом 1,0 м. Материал прогонов - сосна
II сорт (вдоль волокон). Расчетное сопротивление изгибу для данного материала
равно Rи = 13 Мпа. По прогонам устраивается неутепленная кровля.
Сбор нагрузок на покрытие
Угол уклона покрытия: α
= 50
Таблица 1. Постоянная нагрузка на 1 м2 покрытия
Наименование
нагрузки
|
Единицы
измерения
|
Нормативная
нагрузка
|
Коэффициент
надежности по нагрузке
|
Расчетная
нагрузка
|
Рубероидная
кровля по выравнивающему слою
|
кН/м2
|
0,09
|
1,3
|
0,12
|
Утеплитель
|
кН/м2
|
0,075
|
1,3
|
0,098
|
Пароизоляция
|
кН/м2
|
0,06
|
1,3
|
0,078
|
Обрешетка
|
кН/м2
|
0,125
|
1,1
|
0,138
|
Прогон
|
кН/м2
|
0,073
|
1,1
|
0,08
|
Итого:
Собственный вес конструкций (g)
|
кН/м2
|
0,423
|
|
0,514
|
Снеговая
(временная) нагрузка (S)
|
кПа
|
1,286
|
1,8
|
Итого:
|
кН/м2
|
qн
= 1,709
|
|
q
= 2,314
|
Временная (снеговая) нагрузка. µ = 1-коэффициент
перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на
покрытие для плоской кровли.= Snµ-полное расчетное значение снеговой нагрузки
на горизонтальную проекцию покрытия. Sn = 1,8 кПа (расчетное значение веса
снегового покрова на поверхности земли для III снегового района). Коэффициент надежности
по нагрузке принимаем γ = 1,4.= 1,8
кПа.
Нормативная снеговая нагрузка Sn=1,8/1,4=1,286
кН/м2
. Расчет прогона
Расчетная схема прогона - многопролетная
неразрезная шарнирно опертая балка пролетом В = 6,0 м, работающая на косой
изгиб при наклоне горизонтальной оси сечения α=50;cos
α=0,9962
Нормативная равномерно распределенная нагрузка
на прогон:
н = (gн/cosα+Sн)cosα
= (0,423/0,9962+1,286)х0,9962
= 1,704 кН/м.
Расчетная равномерно распределенная нагрузка на
прогон:
q = (g/cosα+S)cosα = (0,514/0,9962+1,8)х0,9962
= 2,307кН/м.
Подбираем сечения по несущей способности.
Изгибающий момент на соседних опорах M = ql2/12 = 2,30762/12
= 6,921 кН·м = 0,006921МН·м.
Расчетное сопротивление древесины изгибу Rи = 13
МПа.
Требуемый момент сопротивления сечения Wтр. = М/
Rи = 0,006921 /13 = 0,000532 м3 = 532 см3. Принимаем две доски толщиной по 4,0
см.
Требуемая высота сечения .
Принимаем сечение прогона из двух досок 8,0х20,0
см.
Проверяем напряжение изгиба. Момент
сопротивления:= bh2/6 = 8,0х20,02/6 = 533,3 см3 = 0,000533 м3.
Напряжение σ = М/W
= 0,006921/0,000533 = 12,985 МПа <Rи = 13 МПа.
Крайние пролеты, где изгибающий момент больше,
увеличиваются третьей доской. Проверяем максимальный относительный прогиб в
крайних пролетах прогона.
Нормативная нагрузка qн=1,704 кH/м=0,001704 МН/м
Модуль упругости древесины Е=104 МПа.
Сечение прогона в крайних пролетах bxh=12,0x20,0
см2
Момент инерции I = bh3/12 =
12,0х20,03/12=0,00008 м4.
Относительный прогиб f/l = (2,5/384)qнl3/(ЕI) =
(2,5/384)х0,001704х63/0,8 =
= 0,00299< [f/l] = 1/200.
Расчет гвоздевого стыка.
Расстояние от опор до гвоздей стыка а = l/5 -
0,1 = 6/5 - 0,1 = 1,1 м, где 0,1 м шаг гвоздей.
Поперечная сила, действующая на гвозди: Qгв. = М/2а
= 6,846/2,2 = 3,112кН.
Принимаются гвозди диаметром d = 0,45 см длиной
l = 12,5 см, работающие несимметрично при одном шве между досками пш = 1.
Несущая способность одного гвоздя при а = с = 5 см по изгибу гвоздя:
Ти = 2,5d2 + 0,01а2 = 2,5х0,452 + 0,01х52 = 0,76
кН. То же, по смятию древесины:
Тс = 0,35сd = 0,35х5х0,45 = 0,79 кН.
Требуемое число гвоздей: n = Q/(Тспш) =
3,112/(0,79х1) =3,939 шт. Принимаем по 4 гвоздя в конце каждой доски.
Рис 2. Конструкция утепленной кровли
Рис. 3. Неразрезной дощато-гвоздевой прогон
(1-балка, 2-прогон, 3-гвоздевой стык).
Рис. 4. Расположение гвоздей в гвоздевом стыке
4. Сбор нагрузок на балку
Нормативная нагрузка на покрытие от панелей
кровли при ее уклоне α=110
Нормативная нагрузка от клееной балки покрытия:
Расчетная нагрузка от клееной балки покрытия:
Постоянная нагрузка на 1 п.м. балки от
собственного веса и покрытия:
Снеговая нагрузка на 1 п.м.
Полная нагрузка:
. Подбор сечения балки
Двухскатную балку покрытия проектируем
прямоугольного сечения из пакета уложенных плашмя остроганных по пластам досок,
склееных фенольным водостойким клеем.
Высоту балки в середине пролета h и на опорах
h0при уклоне верхнего пояса i=0,1принимаем:
Расчет сечения. Расстояние х от опоры до наиболее
напряженного при изгибе сечения при равномерной нагрузке,
а высота балки в этом сечении:
Расчетный изгибающий момент в опасном сечении и
поперечная сила на опоре балки:
Требуемый момент сопротивления балки в опасном
сечении:
На скалывание клеевого шва в опорных зонах:
Принимаем для балки по сортаменту доски 250х33
мм. Балка в середине пролета собирается из 64 слоев, а на концах из 32 слоев.
Относительный прогиб двухскатной балки
прямоугольного сечения определяется по формуле:
Где I - момент инерции поперечного сечения в
середине пролета балки:
Где k - коэффициент, учитывающий переменность
сечения балки:
Принятые сечение балки в пролете и на опорах
удовлетворяют требованиям прочности, жесткости и поперечной устойчивости, поскольку
при этом соблюдается условие:
Расчет опирания балок. Из условия смятия поперек
волокон древесины балки в опорной плоскости находим ширину обвязочного бруса:
принимаем брус 250х250 мм.
Проверяем высоту обвязочного бруса как распорки
вертикальных связей между стойками при [λ]=200:
Применяем клей балки КБ-3. Запрессовку
производим на прессах или с помощью вайм. Расход клея находим по формуле:
.Защита деревянных конструкций
1.Защита деревянных конструкций от пожарной
опасности.
Огнестойкость - способность строительных
элементов и конструкций под воздействием огня сохранять несущую способность, а
также сопротивляться образованию сквозных отверстий, прогреву до критических
температур и распространению огня.
Конструктивные меры защиты: разделение
деревянных конструкций на части противопожарными преградами из несгораемых
материалов; отсутствие в конструкциях сообщающихся полостей с тягой воздуха, по
которым может распространяться пламя, недоступное для тушения; применение
конструкций массивного прямоугольного сечения с закруглениями.
Химические меры защиты: применение пропитки
огнезащитными составами или нанесение огнезащитных красок. Защитные средства,
предохраняющие древесину от возгорания, называются антипиренами. Огнезащитные
средства представляют собой вещества, способные при нагревании разлагаться с
выделением большого количества негорючих газов, либо увеличиваясь в объеме,
создавать защитный слой, препятствующий возгоранию древесины и распространению
по ней огня. Для клееных конструкций рекомендуется применять вспучивающиеся
составы, наносимые на поверхность конструкций.
.Защита деревянных конструкций от гниения.
Гниение может быть вызвано повышенной влажностью
древесины (более 18-20%) и действием биологических организмов, протекает при
температуре от +3 до +450С.
Суть конструктивных мероприятий по борьбе с
гниением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных
элементов здания, что достигается устройством гидроизоляционных и
пароизоляционных слоев, препятствующих увлажнению древесины грунтовой,
атмосферной или конденсационной влагой.
Конструктивные мероприятия:
Увеличение свеса кровли. нагрузка балка кровля
Применение водонепроницаемой наружной обшивки.
Обеспечение хорошей вентиляции.
Устройство гидроизоляционных прокладок в местах
соприкосновения деревянных элементов с грунтом или между собой.
Правильный подбор породы древесины.
Химические меры защиты: применение антисептиков
(водные и масляные пропиточные составы и пасты, влагозащитные лаки и эмали,
сухие смеси солей).
Список литературы
1.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции / Госстрой, России. - М.: ГУП ЦПП,
2002.-30с
.
Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования: Учеб.
пособие для вузов / Под ред. проф. Иванова В. А. - 3-е издание., перераб. и
доп. - Киев: Высшая школа. Главное издательство, 1981. - 392 с.