Разработка дощатоклееные рамы для внедрения их на производстве и строительстве быстровозводимых зданий

(2.15)

Требуемый момент сопротивления:

,см³ (2.16)

гдеRи - расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон для досок 1 сорта 16 МПа;

mб- коэффициент, учитывающий высоту сечения;

mд = 0,8.

Ширина сечения балки b=14 см, тогда

, м (2.17)

Высота балки на опоре:

,м (2.18)

в) Проверка принятого сечения

Проверяем прочность балки в сечении с максимальными нормальными напряжениями на расстоянии х от опоры:

,м (2.19)

Изгибающий момент в этом сечении:

, кН·м (2.20)

Высота балки в сечении х= м:

, (2.21)

Момент сопротивления:

,см³ (2.22)

 < , МПа (2.23)

Где mб - коэффициент условий работы, учитывающий влияние размеров поперечного сечения;

mсл - коэффициент учитывающий толщину слоев, равный 1.

mа - коэффициент для элементов подвергнутых глубокой пропитке антипиренами под давлением;

Rи - расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон.

Проверка прочность опорного сечения по касательным напряжениям.

Момент инерции в опорном сечении:

,см⁴ (2.24)

Статический момент:

,см³ (2.25)

Максимальная поперечная сила:

, кН (2.26)

Касательное напряжение в опорном сечении:

< . (2.27)

Проверка на устойчивость плоской формы деформирования:

, МПа (2.28)

где- коэффициент изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения определяют по формуле:

, (2.29)

гдеlр - расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатого пояса в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба - расстояние между этими точками (связями являются плиты покрытия шириной lр = 1 м);

kф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lр.

Определяем моменты по формуле:

-в сечении =;

,кН·м (2.30)

-в сечении

, кН·м (2.31)

Определяем:

. (2.32)

, (2.33)

Поскольку балка не имеет закреплений из плоскости по растянутой кромке, согласно п.4.14 [15] коэффициент следует умножать на дополнительный коэффициент :

, (2.34)

г) Проверка жесткости балки.

Проверяем жесткость балки по формуле:

, см (2.35)

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

k - коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения,

- коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.

, (2.36)

, (2.37)

Приведенный момент инерции в середине длины:

,см³ (2.38)

, (2.39)

где Е - модуль упругости древесины, Е=10000Мпа=1000кН/см².

Полный прогиб балки:

, см (2.40)

,см (2.41)

Предельный прогиб определяем методом интерполяции.

Для балки длиной:

- 4м равен 1,53 см;

- 9 м равен 4,23 см;

- 12 м равен 4,8 см;

- 15 м равен 5,7 см;

- 18 м равен 6,26 см.

д) Расчет опорного узла.

Определяем ширину опоры:

,см (2.42)

где Rсм - расчетное сопротивление смятию поперек волокон в опорных частях конструкции, Rсм=0,3кН/см².

Требуемая площадь анкерных болтов:

, см² (2.43)

. (2.44)

Вывод:

1) в результате статического расчета вычислил высоту балок, запас прочности двускатных балок не больше 5%, балки имеют больший запас прочности, что обусловлено минимальной высотой в сечении с набольшими напряжениями.

2) С увеличением пролета балки на 3 м, сечение в середине пролета увеличивается на 25,7 см при одинаковой нагрузке.

3) Расчет показал, что наиболее неэкономичные балки длиной 9 и 18 м.

2.3 Расчет деревянной дощатоклееной рамы

Класс здания по степени ответственности I, III снеговой район, II ветровой район. Пролет здания в свету варьируется, м; высота до низа несущей конструкции покрытия 4 м, шаг колонн 6 м.Толщина стеновой панели и плиты покрытия 150 мм. Расчетная нагрузка от панелей 0,3 кН/м² площади стены. Дощатоклееные балки покрытия семи конструктивных форм двускатные с шириной сечения 140 мм. Необходимые данные об используемых балках приведены в таблице 2.2.

Колонны проектируем из пиломатериалов хвойных пород (сосна, ель). Для колонн, как для внецентренно сжатых элементов, рекомендуется древесина второго сорта.

Общая методика по сбору нагрузок, статическому конструированию колонны приведены ниже. Результат сведен в таблице 2.3.

А) Предварительный подбор сечения колонны

Продольная гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при =100 и распорках, располагаемых по верху колонн

, (2.45)

, (2.46)

где Н-высота здания, Н=4м;

Для изготовления колонн принимаем доски шириной 150 мм и толщиной 40 мм, после острожки толщина досок составит 33 мм, ширина 140 мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет:

=10•33=330 мм.

=140 мм -

принимаем окончательно.

Б) Определение нагрузок на колонну

- от ограждающих конструкций покрытия:

кН (2.47)

Расчетный пролет:

, м (2.48)

-пролет здания в свету, м.

1. Определение усилий в колонне

Поперечную раму однопролётного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаменте и шарнирно соединённых с ригелем в виде балки, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки (рис. 2.4). Рама является однажды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное удобно принять продольное усилие в ригеле, которое определяют по известным правилам строительной механики.

2.4 Расчет опорного узла

Для расчета опорного узла принимаем нагрузки для третьего сочетания:

Продольная нагрузка с учетом снеговой нагрузки N= 109,5 кН;

Изгибающий момент Мд= 10,67 кН·м

Определение напряжений на поверхности фундамента и длины участков эпюры напряжений:

4583 кН/м²= - 0,1829 кН/см²;

9323 кН/м²= 0,6569 кН/см².

х= ·hn/(+)= -12,73 см;

а =hn/2 - x/3 = 18,3 см.

Если , то анкерные болты ставят конструктивно.

=0,15,5, то анкерные болты располагаем конструктивно, соблюдая все минимальные расстояния.

При этом суммарная площадь их сечения должна быть не менее

F=0,01·b·hn=4,62 см².

Принимаем 4 болта диаметром 16 (Абр=2,01 см², Ант=1,58 см²) F=4·1,58=6,28 см²

Принимаем минимальное расстояние 3d от края колонны.

Задаемся толщиной пластины 10, болты нормальной точности диаметром 20 мм.

Сжимающая нагрузка 109,5 кН.

Используемая сталь Вст3кп2 R=20 кН/см².

Несущая способность одного болта:

Nср^б= Rср·гб·А·nср=20·0,9·3,14·1=56,52 кН.

Кол-во болтов на накладке:

n=N/ Nср^б=109,5/56,52=1,93.

Принимаем 2 болта Ш20 мм

Требуемая площадь пластины в поперечном сечении:

Атр= N/г·Rсм=109,5/0,8·21=6,5 см².

Толщина пластины 10 мм.

С учетом толщины пластины, длина пластины lтр=65 мм.

С учетом конструктивного размещения болтов принимаем lпр=120 мм.

Тогда толщину пластину уменьшим до 8 мм. Площадь сечения полученная А=9,6 см².

Дополнительную жесткость обеспечивают косынки-траверсы.

Толщина травесры принимается конструктивно в пределах 10-16 мм. Назначаем толщину траверсы 10 мм.

Толщина опорной плиты вычисляется по формуле:

t;мм(2.96)

t1,73 см, с учетом сортамента стали применяем толщину плиты 20 мм.

Катет сварных швов, крепящих опорную плиту к колонне принимаем конструктивно из условия свариваемости:

2.5 Расчет технико-экономических показателей

Ниже приведена методика расчета.

ТЭП балки покрытия.

Определяется расход основных материалов.

Объем древесины:

,

где S_б - площадь балки в проекции длины.

Расход пиломатериалов определяем по формуле:

где, =1,13;

=1,02;

=1,25 (при толщине досок 33 мм);

;

;

(для двускатных балок).

Расход клея по формуле:

где учитывает потери клея;

удельный расход клея;

удельный расход клея на зубчатые шипы;

площадь клеевого шва двускатной балки;

площадь клеевого шва балки;

- прямоугольной балки

где n_оп - число слоев на опоре;

n_тр - число слоев в середине пролета для двускатной балки;

n_оп1 - число слоев на меньшей опоре балки;

n_оп2 - число слоев на верхней опоре за вычетом n_оп1.

Расход лакокрасочных составов (эмаль ПФ-115):

где удельный расход эмали;

- площадь окрашиваемой поверхности:

-для двускатной балки;

-для прямоугольной балки;(2.102)

Стоимость основных материалов по сборникам средних районных сметных цен и прайс-листов:



Трудоемкость изготовления клееной балки включает сушку, торцовку и склеивание досок, антисептирование и транспортировку конструкции.

Суммарная длина элементов конструкции:

,м - для двускатных балок;

,м - для прямоугольных балок;

Трудоемкость сушки:

где удельная трудоемкость сушки.

Трудоемкость транспортных операций:

где удельная трудоемкость транспортировки пиломатериалов до цеха и конструкций на склад готовой продукции соответственно.

Трудоемкость антисептирования:

где удельная трудоемкость антисептирования.

Затраты труда на торцовку, стыковку и склеивание досок:



где ;

где ;

где ;

Трудоемкость изготовления клееной балки:

где удельная трудоемкость изготовления конструкции;

коэффициент, учитывающий трудоемкость изготовления прямолинейных клееных элементов;

Затраты на заработную плату:

где средняя тарифная ставка основных производственных рабочих при изготовлении клееных конструкций;

коэффициент, учитывающий премиальные доплаты;

районный коэффициент и северная надбавка для г. Братска.

Затраты на социальное страхование:



Себестоимость изготовления клееной балки:

где прочие расходы;

коэффициент, учитывающий внепроизводственные расходы.

3. Технология и организация строительного производства

3.1 Метод и порядок построения геодезической разбивочной основы

Геодезическая разбивочная основа должна создаваться на строительной площадке в виде развитой сети закрепленных знаками пунктов, определяющих положение объекта строительства на местности. Геодезическая разбивочная основа должна обеспечивать исходными данными последующие построения на всех этапах строительства здания.

Заказчик обязан создать геодезическую разбивочную основу для строительства объекта не менее чем за 10 дней до начала строительно-монтажных работ и передать подрядчику техническую документацию на нее.

Геодезические разбивочные работы в процессе строительства здания должны обеспечивать вынос в натуру от пунктов геодезической разбивочной основы осей отметок, определяющих в соответствии с проектом положения в плане и по высоте всех конструкций, частей и элементов здания. Непосредственно перед началом разбивочных работ исполнитель должен проверить сохранность знаков, закрепляющих пункты геодезической разбивочной основы. Точность геодезических разбивочных работ в процессе строительства здания принимается в зависимости от этажности здания, его высоты и узлов, руководствуясь величинами допустимых средних квадратичных погрешностей.

Технические средства и способы выполнения геодезических разбивочных работ при строительстве здания следует выбирать с учетом обеспечения точности.

Высотную разбивку положения конструкций положения конструкций здания, а также перенесение отметок с исходного горизонта надлежит выполнять методом нивелирования реперов геодезической разбивочной основы. Количество реперов, от которых переносятся отметки должно быть не менее двух.

Строительство здания сопровождается геодезическими съемками, т.е. проверкой фактического положения смонтированных конструкций. По данным съемкам составляется исполнительный чертеж. Исполнительный чертеж является документом, предъявляемым вместе с актами на скрытые работы при сдаче готовых конструкций контролирующим организациям (авторскому надзору, государственному архитектурно-строительному надзору и т.п.).

Плановая и высотная исполнительная съемки - последний этап геодезических работ, завершающий производство строительно-монтажных работ.

3.2 Выбор метода производства монтажных работ

Назначаем комплексный метод производства монтажных работ. Монтаж деревянного каркаса одноэтажного общественного здания ведётся в следующей последовательности:

1) Установка колонн.

2) Установка связей по колоннам.

3) Установка балок и монтаж связей по верхним поясам балок.

4) Монтаж стеновых панелей.

5) Монтаж кровельных панелей.

3.3 Выбор монтажных приспособлений

При производстве монтажных работ следует пользоваться типовой оснасткой, которая приведена в справочниках, альбомах, пособиях. Выбранная конструкция строп должна способствовать снижению высоты подъёма крюка, обеспечивать необходимый манёвр элементов в процессе монтажа, допускать дистанционную растроповку, не деформировать поднимаемый элемент и обладать необходимой точностью. Строповка колонн производится фрикционным захватом. Подкрановые балки необходимо стропить в двух точках двухветвевыми стропами в обхват. Стропильные фермы следует устанавливать при помощи траверсы. Строповку производят в обхват под узлы верхнего пояса. Принятые стропы следует подвергать проверочному расчёту. Для временного закрепления и выверки установленных конструкций необходимо выбрать такие монтажные приспособления, как кондукторы или клиновые вкладыши, временные расчалки и распорки.

3.4 Определение трудоёмкости и продолжительности монтажных работ

Основным документом, определяющим затраты труда, стоимости и продолжительности работ, является калькуляция, которая представлена в таблице 3.4.

Суммарное время работы крана определяет общую продолжительность монтажных работ. Состав комплексной бригады (звена) определяем по ежедневному участию в монтаже рабочих различной квалификации (затраты труда рабочего делятся на общую продолжительность работ).

Затраты труда:

ЗТ = Нвр ·V, чел час, (3.1)