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_ві 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:

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

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