Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные и содержание проекта

Необходимо запроектировать и рассчитать несущие конструкции одноэтажного однопролетного отапливаемого здания производственного назначения при следующих исходных данных:

пролет здания В = 11,2 м;

отметка низа стропильной конструкции Н = 5,9 м;

шаг поперечных рам Т = 4,2 м;

длина здания Д =4,2x12=50,4 м;

снеговой район III;

ветровой район VII

тип местности C;

температурно-влажностные условия эксплуатации В2;

класс ответственности здания III.

Привязка центральная.

Разработать конструктивные решения и выполнить расчет следующих конструкций:

плиту покрытия с деревянным каркасом и фанерными обшивками;

два варианта многослойных дощатоклееных балок покрытия: без армирования, с армированием;

двухшарнирную поперечную раму со стойками-колоннами прямоугольного сечения из клееной древесины.

Разработать конструктивное решение и выполнить расчет узлов:

сопряжение стоек-колонн с фундаментом на наклонно-вклеенных стержнях;

сопряжение стоек-колонн со стропильной балкой;

сопряжение плит покрытия со стропильной балкой (без выполнения расчета);

Разработать конструктивные мероприятия по обеспечению пространственной устойчивости здания.

Разработать мероприятия по обеспечению долговечности конструкций.

2. Расчет плиты покрытия с деревянным каркасом и фанерными обшивками

2.1 Конструктивное решение

несущий каркас балка армирование

Плита покрытия с деревянным каркасом и фанерными обшивками состоит из несущего каркаса и фанерных обшивок, соединенных с каркасом водостойким клеем в одно целое, и образует коробчатое сечение.

Плита является и ограждающей конструкцией, для чего по нижней обшивке по слою пароизоляции уложен утеплитель, зафиксированный брусками к продольным ребрам каркаса.

Для обеспечения проветривания утеплителя между ним и верхней обшивкой предусмотрен продух (зазор) д = 30 мм, а в поперечных ребрах и торцевых вкладышах вентиляционные отверстия.

Деревянный каркас состоит из продольных, поперечных ребер и торцевых опорных вкладышей. Соединение элементов каркаса клеегвоздевое, а торцевые вкладыши между собой и продольными ребрами при помощи вклеенных арматурных стержней.

Отверстия, соосные с вклеенными арматурными стернями, выходящие на боковые поверхности панели, используются для закрепления панели на стропильной балке и для осуществления ее подъема при монтаже.

Для повышения предела огнестойкости нижняя обшивка дополнительно закрепляется к крайним продольным ребрам гвоздями. По крайним продольным ребрам с наружной стороны панели предусмотрена постановка брусков трапециевидного сечения, образующих со стороны одной плоскости паз, с другой - гребень, что позволит выравнивать нижние плоскости плит при монтаже и обеспечит их совместную работу в составе диска покрытия.

2.2 Применяемые материалы

Продольные и поперечные ребра каркаса выполнены из цельных досок толщиной 40 мм, остроганных по кромкам и пластям, из материала хвойных пород по ГОСТ 24454-80Е, 2-го сорта, имеющие следующие физико-механические характеристики:

расчетное сопротивление при изгибе вдоль волокон R_и = 130 кгc/см²;

расчетное сопротивление при скалывании вдоль волокон R_ск = 16 кгc/см²;

модуль упругости вдоль волокон при расчете по предельным состояния II группы Е = 100 000 кгc/см²;

плотность 550 кг/м³.

Обшивки панели выполняются из березовой фанеры марки ФСФ по ГОСТ 3916-89 толщиной 6 и 8 мм и размерами листов 1525х1220 и 1220x725. Фанера имеет следующие физико-механические характеристики:

расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев R_ф.р. = 140 кгc/см²:

расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев R_ф.с. = 120 кгc/см²;

расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа поперек волокон наружных слоев R_ф.и. = 65 кгc/см²;

расчетное сопротивление скалыванию в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев R_ф.ск. = 8 кгc/см²;

модуль упругости вдоль волокон наружных слоев E_ф. = 90 000 кгc/см² (усредненный между д_ф = 6 мм и д_ф = 8 мм);

плотность 700 кг/м³.

Клей синтетический

При условии эксплуатации В2 принимается фенольно-резорциновый клей марки ФРФ-50 по ТУ 6-05-1880-89.

Утеплитель

Полужесткая минераловатная плита по ГОСТ 18873-84 толщиной 70 мм с плотностью 75 кг/м³.

Пароизоляция

Полиэтиленовая пленка по ГОСТ 19387-82 толщиной 0,2 мм, плотностью 0,020 кг/м³.

Стальные гвозди

по ГОСТ 4028-73.

Горячекатаная арматура

по ГОСТ 5781-82 Ж10 A-III, масса 1 п.м. 0,62 кг.

2.3 Определение номинальных, конструктивных размеров и расчетного пролета плиты

Рис. 1. Конструктивная схема плиты покрытия

Номинальные размеры плиты в плане:

Тн=6623 при i=15%

- номинальная ширина плиты

L_н=4200 мм - номинальная длина плиты

L_к=L_н-20=4200-20=4180 мм - конструктивная длина плиты

b_к=b_н-20=1330-20=1310 мм - конструктивная ширина плиты

L_р = L_к - 50 = 4180 - 50 = 4130 мм. - расчетная длина плиты

b_н х L_н = (1,33x4,2) м.

b_к х L_к = (1,31x4,18) м

2.4 Компоновка поперечного сечения плиты

Рис. 2. а) Поперечное сечение плиты

б) К расчету верхней обшивки на местный изгиб

Предварительно принимаю продольные рёбра из досок толщиной b_Р = 33 мм. При ширине плиты b = 1330 мм целесообразно установить четыре ребра. Тогда после фрезерования кромок расстояния между ними в свету и в осях равны соответственно:

;

Предварительно задаёмся толщиной листа фанеры верхней обшивки d_ф.в. = 8 мм.

Проверим достаточность принятой толщины расчетом на местный изгиб сосредоточенной силой Р = 120 кгс (груз 100 кг с коэффициентом перегрузки 1,2).

Верхнюю обшивку рассматриваем как балку-пластинку с рабочей шириной 100 см, защемленную по концам в местах приклейки к ребрам (рис. 2.б).

Расчетный изгибающий момент (выравненный):

Момент сопротивления рабочего сечения обшивки:

Условие прочности обшивки:

где m_н = 1,2 - коэффициент, учитывающий кратковременность монтажной нагрузки табл 6, [1];

Условие прочности удовлетворяется.

Принимаю толщину листа фанеры нижней обшивки ?_ф.н. = 6 мм.

Размеры листов фанеры принимаю 1520x1520 и 1520x1220. Так как длина плиты составляет 4,2 м, то необходимо сращивать листы по длине: в растянутой зоне на «ус», в сжатой впритык с накладками (рис. 3).

Рис. 3. Схема стыковки листов фанеры

Высоту сечения плиты назначают в пределах:

Принимаю продольные ребра из досок 150х40 мм. После фрезерования кромок высота сечения плиты будет равна:

что достаточно для размещения слоя утеплителя (80 мм) и образования продух (46 мм > 30 мм).

2.5 Сбор нагрузок и расчетные усилия

Рис. 4.

Исходя из анализа существующих конструктивных решений вес 1 м² плиты покрытия с водоизоляционным ковром принимаю 45 кг/м².

Полное расчетное значение снеговой нагрузки:

S_g = 80 кгс/м² - расчетная снеговая нагрузка для I района, табл. 4*[2];

Таблица №1. Сбор нагрузок на плиту

Вид нагрузки	нормативная	гf	расчетная
	кгс/м2	кгс/м при bн=1,33 м		кгс/м2	кгс/м при bн=1,33 м
1. Постоянная От веса плиты с водоизоляционным ковром	45	59,9	1,2	54	71,8
Временная: Снеговая: для I района	126	167,6	-	180	239,4
Всего:

Расчетные усилия:

2.6 Расчет геометрических характеристик сечения плиты

Рис. 5. Расчетное поперечное сечение плиты

Так как l_р = 4180 мм > 6Чa--=--6Ч417 = 2502 мм, то вводимая в расчет ширина обшивок

b_расч = 0,9 Чb_к--=--_,9Ч1310 = 1179 мм = 117,9 см, п. 4.25. [1].

Суммарная ширина дощатых ребер Sb_р--=--4Ч3,3 = 13,2 см.

Коэффициент приведения древесины к фанере .

Расстояние от низа плиты до центра тяжести приведенного сечения:

Расстояние от верха плиты до центра тяжести приведенного сечения:



Приведенные геометрические характеристики (собственным моментом инерции обшивок принебрегаем):

2.7 Проверка растянутой обшивки с учетом сращивания листов на «ус»

; п. 4.24. [1]

где m_ф = 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение прочности фанеры при наличии стыков в расчетном сечении, п. 4.24. [1];

- поправочный множитель к расчетным сопротивлениям;

m_в = 0,85 - для условий эксплуатации В2, табл. 5 [1];

Условия эксплуатации (по табл. 1)	Коэффициент mв	Условия эксплуатации (по табл. 1)	Коэффициент mв
А1, А2, Б1, Б2	1	В2, В3, Г1	0,85
А3, Б3, В1	0,9	Г2, Г3	0,75

g_n =0,9 - для зданий III класса ответственности, стр. 34 [2];

При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффициент надежности по ответственности , принимаемый равным: для I уровня ответственности - более 0,95, но не более 1,2; для II уровня - 0,95; для III уровня - менее 0,95, но не менее 0,8.?

- прочность растянутой обшивки обеспечена.

2.8 Проверка сжатой обшивки на устойчивость

[1, п. 4.26.]

Т. к. , то

- устойчивость сжатой обшивки обеспечена.

2.9 Проверка фанеры на скалывание по собственному клеевому шву

Проверяю прочность клеевых швов в опорном сечении между обшивками и ребрами на скалывание по шпону, п. 4.27. [1]:



где k_н = 0,85 - коэффициент, учитывающий «непроклей»;

- статический момент сдвигаемой верхней обшивки относительно центра тяжести приведенного сечения (максимальный):

- прочность клеевого шва достаточна.

2.9 Проверка жесткости панели в целом

;

- расчетный прогиб панели как двухопорной балки посередине пролета [в соответствии с 1, п. 4.34.]:

, табл. 16 [1];

- условие жесткости удовлетворяется.

3. Расчет двух вариантов многослойных дощатоклееных балок покрытия: без армирования, с армированием

3.1 Конструктивное решение

Дощатоклеенная двускатная балка состоит из стандартных досок, соединенных водостойким клеем в одно целое. Поперечное сечение балки прямоугольное, при чем доски располагают по высоте таким образом, чтобы древесина высокого качества (второй сорт) размещалась в наиболее напряженных нижней и верхней зонах высотой не менее 0,15 высоты сечения балки. Доски из древесины третьего сорта размещаются в средней зоне. По длине все доски дощатоклеенной балки сращивают зубчатыми шипами на клею. Стыки должны располагаться по длине и вразбежку - в соседних слоях.

С целью уменьшения высоты балки и повышения жесткости дощатоклееная балка армируется. Арматуру размещают в пазах, выбираемых фрезерованием в нижем ряде досок, и вклеивают с помощью эпоксидного клея. Вклеенная арматура закрывается доской, закрепленной к балке гвоздями.

При изготовлении балке следует придать начальный строительный подъем, равный 1/200 пролета. При ширине балки более 10 см необходимо выполнить пропилы толщиной 5 мм, высотой 2/3 толщины доски вразбежку между рядами досок балки.

3.2 Применяемые материалы

Балка выполнена из цельных досок толщиной 40 мм, остроганных по пластям, из материала хвойных пород по ГОСТ 24454-80Е, 2-го и 3-го сорта, имеющие следующие физико-механические характеристики:

расчетное сопротивление при изгибе вдоль волокон для древесины 2-го сорта R_и = 150 кгc/см²;

расчетное сопротивление при скалывании вдоль волокон для древесины 3-го сорта R_ск = 15 кгc/см²;

расчетное сопротивление на смятие поперек волокон для древесины 2-го сорта R_см.90 = 30 кгc/см²;

модуль упругости вдоль волокон при расчете по предельным состояния II группы Е = 100 000 кгc/см²;

плотность 550 кг/м³.

Клей синтетический

Для склеивания досок между собой при условии эксплуатации AI применяется фенольно-резорциновый клей ФРФ-10 по ТУ 6-05-1880-89.

Для соединений деревянных конструкций с вклеенными стальными стержнями эпоксидный ЭПЦ-1 или К-153 с наполнителем из древесной муки.

Горячекатаная арматура

по ГОСТ 5781-82 ?20 A-III, масса 1 п.м. 2,47 кг.

Стальные гвозди

по ГОСТ 4028-73.

3.3 Расчетная схема балки, сбор нагрузок

Рис. 6. Расчетная схема балки

Уклон крыши 1:15

Расчетный пролет L₀=11,2 м

Нагрузка от собственной массы балки со связями:

;

где k_с.в. = 6 - коэффициент собственного веса

Таблица №2. Сбор нагрузок на балку

Вид нагрузки	нормативная	гf	расчетная
	кгс/м2	кгс/м при Т=4,2 м		кгс/м2	кгс/м при Т=4,4 м
Постоянная: 1) От веса плиты с водоизоляционным ковром	45	189	1,2	54	226,8
2) От собственной массы балки и связей	12,3	51,7		14,8	62,1
Временная: Снеговая: для I района (см. табл. №1)	126	529,2	-	180	756
Всего:

3.4 Решение по варианту I из неармированного дощатоклееного пакета

Рис. 7. Расчетная схема балки (вариант I); усилия

Уклон крыши i = 1:15.

Расчетный пролет L_р = L=11,2 м.

Принимаю балку прямоугольного сечения шириной b = 175 мм. Высоту балки посередине пролета h предварительно определяем из условия по деформациям с учетом выражения длины прогиба и известной формулы прогиба балки постоянной высоты при равномерно распределенной нагрузке

см,

где см⁴ => после подстановки и решения относительно h:

Задавшись предварительно рекомендуемым отношениями и вычисляем

;

Где к - коэффициент, учитывающий переменность высот сечений;

c - коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига на прогиб балки

тогда

Принимаю толщину доски после острожки 33 мм, тогда ; ширина досок для пакета 175 мм (без фрезерования кромок).

Высота балки в опорном сечении h_о:

принимаю

h₀ = 462 мм (14х33 мм)

Коэффициенты условий работы:

m_в = 0,85 - для условий эксплуатации В2, табл. 5 [1];

m_б = 0,85 - для балок высотой 100 см, табл. 7 [1];

m_сл = 1,0 - при толщине слоя досок в пакете 33 мм, табл. 8 [1];

g_n = 0,9 - коэффициент надежности по назначению для зданий III класса ответственности, стр. 34 [2];

Поправочные коэффициенты при расчетах:

на изгиб

на скалывание

Расчет по I группе предельных состояний

1) Проверка прочности опорного сечения на скалывание:

- поперечная сила в опорном сечении;

Минимальная высота балки из условия прочности на скалывание:

прочность на скалывание обеспечена



-

2) Проверка сечения по нормальным напряжениям

Т. к. балка двухскатная, то расчетное сечение, в котором нормальные напряжения максимальны, не совпадает с серединой пролета, а находится на расстоянии от опоры х_р:

.

Изгибающий момент в сечении x_р = 3,136 м

.

Высота балки в расчетном сечении:

.

Момент сопротивления расчетного сечения:

.

- прочность обеспечена.

Условие устойчивости выполняется.

3) Проверка сечения по нормальным напряжениям с учетом устойчивости плоской формы изгиба

.

Найдем расстояние между связями в плоскости сжатой кромки, при котором j_м = 0,92:

.

Где ,

Примем расстояние между связями L_р = 600 см.

Поперечное сечение балки компонуем из досок в заготовках 40 мм, после острожки - по пласти 33 мм. В крайних слоях располагаем доски 2-го сорта, а в среднем - 3-го сорта.

3.5 Решение по варианту II с продольной арматурой в растянутой зоне

Рис. 9. Расчетная схема балки (вариант II); усилия

Рис. 10. Поперечное сечение балки

Высоту балки в коньке с продольной арматурой в растянутой зоне принимаю на 5% меньше чем а I варианте:

,

принимаю h = 784 мм.

Высота балки в опорном сечении h_о:

.принимаю 410 мм

Задаюсь арматурой из 2 ?22 A-II, A_s = 7,6см².

Из условия расположения стержней следует принять

a = Ж22+ 3 = 22 + 3 = 25 мм;

;

Принимаю b = 175 мм;

Принимаю толщину доски после острожки 33 мм, ширина досок для пакета 175 мм (без фрезерования кромок).

Комплексное металлодеревянное сечение приведем к однородному деревянному с помощью коэффициента

;

Т. к. балка двухскатная, то расчетное сечение, в котором нормальные напряжения максимальны, не совпадает с серединой пролета, а находится на расстоянии от опоры х_р:

.

Изгибающий момент в сечении x_р = 2,929 м

.

Высота балки в расчетном сечении:

.

Коэффициенты условий работы:

m_в = 0,85 - для условий эксплуатации В2, табл. 5 [1];

m_б = 0,85 - для балок высотой 100 см, табл. 7 [1];

m_сл = 1,0 - при толщине слоя досок в пакете 33 мм, табл. 8 [1];

g_n = 0,9 - коэффициент надежности по назначению для зданий III класса ответственности, стр. 34 [2];

Поправочные коэффициенты при расчетах:

на изгиб

на скалывание

Приведенные геометрические характеристики расчетного сечения:

;

;

- прочность обеспечена.

Проверка сечения по нормальным напряжениям с учетом устойчивости плоской формы изгиба

где - расстояние между точками закрепления сжатой кромки (между связями);

- коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_p [1, прил. 4, табл. 2];

- учитывает влияние переменности высоты сечения по длине элемента на участках незакрепленных из плоскости, прил. 4, табл. 2 [1];

Примем расстояние между связями L_р = 850 см.

Стержни 2Ш22 А-II располагаем в квадратных пазах со сторонами a = 25 мм на эпоксидном клее ЭПЦ-I или К-123 с наполнителем из древесной муки.

Проверка прочности опорного сечения на скалывание по периметру клеевого шва

Геометрические характеристики в опорном сечении:

;

;

;

- расчетная поверхность сдвига арматуры;

- поперечная сила в опорном сечении;

;

- прочность на скалывание по клеевому шву обеспечена.

Проверяем прочность опорной прокладки на смятие древесины поперек волокон. По, табл. 3 [1] для опорных узлов Rсм. 90 = 30 кгс/см2.

При ширине опорной площадки b = 17,5 см, требуемая длина ее:

.

Принимаем опорную прокладку шириной 25 см.

Проверяем условие жесткости:

,

где ;

; ;

;

.

Условие жесткости удовлетворяется.

Определим размеры обвязочного бруса.

;

 - предельная гибкость обвязочного бруса, =200, табл. 14 [1];

.

Принимаю обвязочный брус шириной 70 мм. Высота обвязочного бруса - 150 мм.

4. Расчет двухшарнирной поперечной рамы со стойками-колоннами прямоугольного сечения из клееной древесины

4.1 Конструктивное решение

Дощатоклеенная колонна состоит из стандартных досок, соединенных водостойким клеем в одно целое. По длине все доски дощатоклеенной колонны сращивают зубчатыми шипами на клею. Стыки должны располагаться по длине и вразбежку - в соседних слоях.

4.2 Применяемые материалы

Стойка выполнена из цельных досок толщиной 40 мм, остроганных по пластям, из материала хвойных пород по ГОСТ 24454-80Е, 2-го сорта, имеющие следующие физико-механические характеристики:

расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон R_с = 150 кгc/см² для древесины 2-го сорта;

плотность 600 кг/м³.

Клей синтетический

Для склеивания досок между собой при условии эксплуатации В2 применяется фенольно-резорциновый клей ФРФ-10 по ТУ 6-05-1880-89.

4.3 Составление расчетной схемы двухшарнирной поперечной рамы, сбор нагрузок и определение усилий в стойках

Конструкцию стропильной балки принимаю по I варианту (без армирования).

Компоновка поперечного сечения

Ширина досок b_к = 175 мм.

Высота сечения кратна толщине остроганной доски:

;

;

принимаю .

Принимаю пакет из 15 доски толщиной 33 мм.

Рис. 11. Вертикальные нагрузки на поперечную раму

Вид нагрузки	нормативная	гf	расчетная
	кгс/м2		кгс/м2
Постоянная: 1) От веса плиты с водоизоляционным ковром	45	1,2	54
2) От стропильных балок и связей	12.3		14.8
3) От стеновых панелей	25,5		30.6
Временная: Снеговая: для I района	126	-	180

Постоянные нагрузки:

- от покрытия

- от навесных стен

- от собственной массы колонны со связями

;

Временные нагрузки:

- от снега на покрытие ;

- от ветра

w₀ = 85 кгс/м² - нормативное значение ветрового давления для VII района, табл. 5 [2];

Ветровое давление на высоте z от поверхности земли:

;

где k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, табл. 6 [2];

Для местности типа С значение k и вычисление соответствующих ?_z:

Z = 0…5 м k = 0,4 ?_z = 85 ? 0,4 = 34 кгс/м².

Z = 6,2 м k = 0,4 ?_z = 85 ? 0,4 = 34 кгс/м².

Z = 6.662 м k = 0,4 ?_z = 85 ? 0,4 = 34 кгс/м².

Эквивалентное равномерное ветровое давление (из условия равенства площадей эпюр):

;

Рис. 12. Параметры ветрового давления

Расчетное давление ветра с учетом аэродинамических коэффициентов С, прил. 4 [2]:

;

;

Сосредоточенное ветровое давление в пределах участка стены выше верха колонны h_w = 0,462 м:

;

;



Рис. 13. Расчетная схема поперечника

Расчетная схема - двухшарнирная рама с жестко защемленными стойками - один раз статически неопределима. Рассчитывая раму методом сил за лишнее неизвестное принимаю продольное усилие в балке Х, которое считается приложенным в уровне верха колонны:

Рис. 14. Расчетные схемы и усилия в стойках

Рассматриваем левую и правую стойки как статически определимые и для каждой из них определяем усилия в расчетных сечениях.

Левая стойка:

- верх:

;

;

- низ:

;

Правая стойка:

- верх:

;

;

- низ:

;

4.4 Конструктивный расчет стержня колонны

Коэффициенты условий работы:

m_в = 0,85 - для условий эксплуатации В2, табл. 5 [1];

m_б = 1 - для колонн с высотой сечения 50 см, и менее табл. 7 [1];

m_сл = 1,0 - при толщине слоя досок в пакете 33 мм, табл. 8 [1];

g_n = 0,9 - коэффициент надежности по назначению для зданий III класса ответственности, стр. 34 [2];

Поправочные коэффициенты:

Расчетные усилия:

;

;

Расчетная схема

Проверка устойчивости колонны в плоскости поперечника

В плоскости поперечника стержень колонны испытывает сжатие с изгибом.

Площадь сечения:

.

Момент сопротивления:

.

Расчетная длина с учетом неполного защемления в фундаменте, п. 4.5. [1]:

.

Радиус инерции:

.

Гибкость:

.

Коэффициент продольного изгиба, п. 4.3. [1]:

при , то .

Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента:

.

где

Изгибающий момент по деформированной схеме:

.

Условие прочности:

;;

- условие прочности обеспечено.

Проверка устойчивости колонны из плоскости поперечника

Расчетная схема

Из плоскости поперечника колонна испытывает центральное сжатие.

Предварительно определяем ц_у, предполагая, что промежуточных связей нет

Расчетная длина:

.

Радиус инерции:

.

Гибкость:

;

так как нет необходимости в постановке промежуточных связей.

5. Расчет и конструирование узлов

5.1 Сопряжение стоек-колонн с фундаментами на наклонно - вклеенных стержнях

Рис. 14. Узел соединения колонны с фундаментом:

а - конструкция узла; б - расчетная схема; 1 - фундаментные болты; 2 - траверсы;

3 - болты; 4 - вклеенные стержни; 5 - эпоксидная шпаклевка.

Исходные данные: поперечное сечение колонны b_к х h_к = 17,5 х 49,5 см. Доски из сосны 2-го сорта толщиной 33 мм. Размеры опорной плиты b_оп=b_к+(180 - 200)=175+200=375 мм;

h_оп=h_к+(100 - 160)=495+160=655 мм.

Требуется спроектировать опорный узел дощатоклееной колонны с металлическими траверсами.

Расчет анкерных болтов

;

;

Относительный эксцентриситет

имеется отрывной участок по плоскости сопряжения следовательно требуется расчет фундаментных болтов и элементов траверс.

Принимаю опорную плиту базы стойки-колонны размерами 37,5x65,5. Для фундамента класс бетона В10, R_b = 61,2 кгс/см²;

Напряжения на поверхности фундамента:

;

;

Высота сжатой зоны:

;

Задаемся

;

Принимаем фундаментные болты по ГОСТ 538-88 с расчетным сопротивлением R_y=185МПа=18,5кН/см².

По прил. 2 принимаем болт диаметром d_ан=22 мм, которому соответствует F^нт=3,03см²>2,95см².

Расчетную несущую способность соединительных (нагельных) болтов для крепления траверс к колонне находим по формуле как наименьшее из 2-х значений.

Принимаем Т_б=10 кн/шов

Количество болтов

Принимаем 4 болта, размещаем их в 2 ряда с шагом

Принимаем

Расстояние между фундаментными болтами в плане получим с учетом принятых а=95 мм и d_ан=36 мм.



6. Мероприятия по обеспечению долговечности конструкций

Мероприятия должны обеспечивать сохранность деревянных конструкций при транспортировании, хранении и монтаже, а также долговечность их в процессе эксплуатации.

Конструктивные меры должны предусматривать:

а) предохранение древесины конструкций от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, грунтовыми, талыми и производственными водами;

б) предохранение древесины конструкций от промерзания, капиллярного и конденсационного увлажнения;

в) систематическую просушку древесины конструкций путем создания осушающего температурно-влажностного режима (естественная и принудительная вентиляция помещения, устройство в конструкциях и частях зданий осушающих продухов, аэраторов).

Деревянные конструкции должны быть открытыми, хорошо проветриваемыми, по возможности доступными во всех частях для осмотра, профилактического ремонта, возобновления защитной обработки древесины и др.

Опирание несущих деревянных конструкций на фундаменты, каменные стены и другие элементы конструкций из более теплопроводных материалов (при непосредственном их контакте) следует осуществлять через гидроизоляционные прокладки. Деревянные конструкции должны опираться на фундаменты выше уровней пола и грунта.

Деревянные подкладки (подушки), на которые устанавливаются опорные части несущих конструкций, следует изготовлять из анисептированной древесины преимущественно лиственных пород.

Покрытия с деревянными несущими и ограждающими конструкциями следует проектировать с необходимым уклоном и наружным отводом воды (не должно быть внутренних водостоков и ендов).

В панелях стен и плитах покрытий следует предусматривать вентиляционные продухи, сообщающиеся с наружным воздухом для ее естественной вентиляции в процессе эксплуатации, а в случаях, предусмотренных теплотехническим расчетом, использовать пароизоляционный слой.

Рулонные и пленочные материалы, используемые в качестве пароизоляции в плитах и панелях стен, у которых обшивки соединены гвоздями или шурупами с деревянным или с клееным каркасом из фанеры или древесины, должны укладываться сплошным непрерывным слоем между каркасом и обшивкой.

В ограждающих конструкциях с соединением обшивок с каркасом на клею следует применять окрасочную или обмазочную пароизоляцию. Швы между панелями и плитами должны быть утеплены и уплотнены герметизирующими материалами.

Защита деревянных конструкций от загнивания и гниения имеет важнейшее значение для обеспечения их необходимой долговечности в любых условиях эксплуатации. Гниение - это разрушение древесины простейшими растительными организмами - древоразрушающими грибами, для которых она является питательной средой.

Конструктивная защита древесины от гниения обеспечивает такой режим эксплуатации конструкций, при котором ее влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. Защита древесины закрытых помещений от увлажнения атмосферными осадками достигается полной водонепроницаемостью кровли, выполненной из высококачественных материалов. Защита древесины от увлажнения парами воздуха достигается тем, что в помещениях с влажностью более 75% и выделением водяных паров поверхность ее изолируется водостойкими лакокрасочными материалами, например ПФ-115, УР-175 и др.

Защита древесины от конденсационной влаги имеет очень важное значение. Эта влага возникает в холодное время года в толще теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций отапливаемых помещений в результате конденсации водяных паров. Такое увлажнение происходит длительное время и не всегда может быть обнаружено. Для защиты от проникновения в конструкцию водяных паров со стороны помещения укладывается слой пароизоляции. Основные несущие конструкции помещаются вне зоны перепада температур или полностью внутри помещения ниже слоя теплоизоляции или вне его.

Химическая защита древесины необходима в тех случаях, когда ее увлажнение в процессе эксплуатации неизбежно. Конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, в земле, в толще ограждающих конструкций зданий и в др. случаях, неизбежно увлажняются атмосферной, грунтовой или конденсационной влагой. Хим. защита таких конструкций от загнивания заключается в пропитке или покрытии их ядовитыми для грибов веществами - антисептиками. Они бывают водорастворимыми и маслянистыми.

Водорастворимые антисептики - это вещества, не имеющие цвета и запаха, безвредные для людей. Их используют для защиты древесины в закрытых помещениях, где возможно пребывание людей и нет опасности вымывания антисептиков водой.

Маслянистые антисептики представляют собой некоторые минеральные масла.

Они не растворяются в воде, очень ядовиты для грибов, однако имеют сильный неприятный запах и вредны для здоровья людей. Эти антисептики не вымываются водой и применяются для защиты от гниения конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе, в земле и над водой.

Целью защиты деревянных конструкций от возгорания, горения и пожаров 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.

Конструктивная защита древесины от возгорания заключается в ликвидации условий, благоприятных для возникновения и распространения пожара. 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, не доступное для тушения. Элементы деревянных конструкций должны быть массивными или брусчатыми, имеющими большие пределы огнестойкости, чем дощатые. Обыкновенная штукатурка значительно повышает сопротивление деревянных стен и потолков к возгоранию.

Химическая защита от возгорания производится в тех случаях, когда от ограждающих деревянных конструкций требуется повышенная степень огнестойкости. Она заключается в противопожарных пропитках и окраске. Для огнезащитной пропитки древесины применяют вещества, называемые антипиренами. Эти вещества, введенные в древесину, при опасном нагреве плавятся или разлагаются, покрывая ее 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 антисептиками.

Защита древесины от коррозии заключается в устранении разрушающего влияния этого процесса путем конструктивных и защитных мероприятий. Деревянные конструкции в агрессивных средах должны изготовляться из смолистой хвойной древесины, лучше сопротивляющейся проникновению агрессивных веществ. Элементы конструкций должны иметь крупные клееные или брусчатые сечения с минимальной поверхностью контакта с окружающей средой. Они должны иметь минимальное количество узловых соединений и металлических креплений.

Защитные покрытия используют в дополнение к указанным конструктивным мероприятиям. Деревянные конструкции, эксплуатируемые в условиях слабой химически агрессивной среды, дополнительно защищают лакокрасочными покрытиями, изолирующими древесину от окружающей среды. Деревянные конструкции, эксплуатируемые в средних и сильных агрессивных средах, должны быть изолированы от соприкосновения с ними герметичными оболочками из химически стойких материалов.

Список литературы

СНиП II-25-80. Деревянные конструкции: Нормы проектирования /Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. -31 с.

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1988.

Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмассы: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство». - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1990. -287 с.

Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник /Под ред. Н.М. Гриня. - К.: Будивельник, 1988. -240 с.

Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80).

Проектирование дощатоклееных колонн поперечной рамы одноэтажного здания: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов заочного отделения факультета ПГС (специальность 2903)/Сост. Г.В. Авдейчиков; СибАДИ.-Омск, 1993.-21 с.

Проектирование дощатоклееных балок: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов заочного отделения факультета ПГС (специальность 2903)/Сост. Г.В. Авдейчиков; СибАДИ.-Омск, 1993.-18 с.

Проектирование сборных плит покрытий с деревянным ребристым каркасом и обшивками: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов заочного отделения факультета ПГС (специальность 2903)/Сост. Г.В. Авдейчиков; СибАДИ.-Омск, 1993.-18 с.

Размещено на Allbest.ru