Проект гражданского здания из древесины

¦ 3 ¦ -0.000 -0.235 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 4 ¦ -2.393 -2.980 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 5 ¦ -4.786 -6.429 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 4( 4, 5)¦ ¦

¦ 1 ¦ 9.487 4.789 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 5.331 2.394 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.470 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 3 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ -2.394 -5.096 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 5 ¦ -4.788 -11.365 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 5( 5, 6)¦ ¦

¦ 1 ¦ 15.145 4.795 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 8.161 2.397 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.471 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 3 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ -2.397 -7.925 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 5 ¦ -4.794 -17.024 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 6( 6, 7)¦ ¦

¦ 1 ¦ -0.010 -0.024 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 3 ¦ -0.010 -0.024 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 3 ¦ -0.010 -0.024 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 4 ¦ -0.010 -0.024 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 5 ¦ -0.010 -0.024 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 7( 7, 8)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.026 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.026 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.026 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.026 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.026 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 8( 8, 9)¦ ¦

¦ 1 ¦ -0.010 -0.033 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 3 ¦ -0.010 -0.033 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 3 ¦ -0.010 -0.033 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 4 ¦ -0.010 -0.033 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦ 5 ¦ -0.010 -0.033 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 1 13 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 9( 1, 9)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.030 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.030 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.030 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.030 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.030 0.010 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 13 1 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 10( 2, 9)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 11( 3, 9)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 12( 3, 8)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 13( 4, 8)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 14( 4, 7)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦----------+-------------------------------------------------------------------¦

¦ 15( 5, 7)¦ ¦

¦ 1 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 3 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 4 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

¦ 5 ¦ 0.000 0.000 0.000 0.000 ¦

¦ ¦ 0 0 0 0 ¦

+------------------------------------------------------------------------------+

Подбор сечений

В данном курсовом проекте сечения стержней фермы подбирается полностью симметрично и с целью уменьшения количество типов сечений. То есть, оба пояса представляют собой совокупность стержней изготовленных из одних и тех же балок и уголков.

Верхний пояс:

Из программного статического расчёта выбираем максимальный момент и соответствующее ему усилие. Он находится в середине первого пролёта пояса.



Принимаем для всего верхнего пояса сечение из 18 досок.

Нижний пояс:

Проверим двойной уголок 63Ч5.

Несмотря на большое недонапряжение, мы должны применить это сечение для всего нижнего пояса, так как уменьшить его невозможно.



Подбор сечений раскосов

Примем сечение исходя из условия на устойчивость

Расчёт стойки

Сбор нагрузок на стойку.

Вид нагрузки.
1. От панелей покрытия:	15292,68	--	16151,2
2. Собственный вес фермы: а) Верхний пояс: б) Нижний пояс: в) Раскосы:	7161,34 4484,84 1250,6 1425,9	-- 1,1 1,05 0,9	7529,73 4933,3 1313,13 1283,3
3. Ориентировочный собственный вес стойки:	3744	1,1	4118,4
Итого:
1. Снеговая нагрузка.	65520		93600
Итого:

Принимаем сечение стойки 160Ч480 мм.

Нагрузки на стойку.

Геометрические характеристики.

Начальные данные:

Проверочный расчёт.

1. В плоскости изгиба:

Несмотря на большое недонапряжение (52 %), мы должны оставить ранее выбранное сечение, так как уменьшение сечения невозможно (мы используем минимально возможные), а увеличение сечения не имеет смысла.

2. Из плоскости изгиба:

Расчёт прикрепления стойки к фундаменту.

-- растягивающее напряжение:

-- сжимающее напряжение:

Размеры сжатой и растянутой зон.

Максимальное растягивающее усилие в анкерах.

Требуемая площадь анкерных болтов.

Требуемый диаметр болтов.

Для принятого диаметра анкера принимаем отверстие в траверсе (в уголке) на 2 мм больше. В этом случае принимаем диаметр отверстия -- 22 мм. Ширина уголка принимается из условия:

Величина распределённой нагрузки и изгибающего момента на участке ширине стойки.

Требуемый момент сопротивления.

Проверка нормальных напряжений.

Прогиб траверсы.

Выбор диаметра горизонтальных болтов из условия их расстановки поперёк волокон в два ряда по ширине стойки.

Определим наименьшую несущую способность болта исходя из двух условий.

Число болтов.

Длина накладки.

Расчёт узлов фермы

Опорный узел (узел 1).

Опорный узел представляет собой сложную конструкцию из элементов деревянного верхнего пояса, металлического нижнего, ребристой плиты и сварного башмака. Плита башмака, принимая усилие от торца верхнего пояса, работает на смятие, а это значит, что нужен соответствующий расчёт.

Длина опорной плиты башмака.

Определяем толщину упорной плиты. Для этого рассчитываем участок плиты опёртой по контуру со сторонами 140 Ч 70 мм.

Проверяем упорную плиту с тремя подкрепляющими рёбрами 8 80 мм, как балку пролётом b = 140 мм на изгиб:

Расстояние от наружной грани плиты до центра тяжести сечения.



Момент инерции сечения:

Максимальное напряжение в упорной плите:

Боковые листы башмака принимаем =10 мм. Элементы упорной плиты свариваем швами высотой 6 и 8 мм. Рассчитываем горизонтальную опорную плиту башмака. Принимаем плиту размером 200 250 мм. Проверяем обвязочный брус на смятие под плитой поперёк волокон.

Толщину плиты находим из условия изгиба:

Исходя из моментов:



Длина швов, крепящих уголки нижнего пояса:

Примечание:

Принимаем швы конструктивно.

Промежуточный узел верхнего пояса (узел 3).

Для передачи усилий поясов и крепления раскосов в узлах устанавливаются сварные стальные башмаки размером 200 Ч 140 мм. Поскольку размеры башмака больше размеров упорной плиты в упорном узле, то на смятие его не проверяем. Плиту проверяем на изгиб:

Найдём равнодействующую усилий в узле.



Раскосы крепятся к узлам с помощью стальных накладок сечением 80 Ч 8 мм. Накладки к раскосам крепятся двумя болтами диаметром 16 мм. Проверка стальных накладок:

Определение несущей способности одного двусрезного болта:

По смятию древесины:



По нагибу болта:

Количество болтов:

Узел в связях.

Сечение подбираем из условия устойчивости:

Эксплуатация

Эксплуатация деревянных конструкций требует не меньшей ответственности, чем их проектирование. Древесина как никакой другой материал сильно страдает от гниения и «боится» огня.

Гниение -- есть результат жизнедеятельности дереворазрушающих грибов и микроорганизмов. При этом в древесине проходят разные химические реакции, которые меняют (чаще в худшую сторону) свойства материала. Конечный результат -- полная потеря несущих свойств и нарушение структуры древесины. Эксплуатация таких сооружений запрещена.

Для предотвращения гниения древесины необходимо прекратить доступ воздуха к конструкции и выдержать нужный влажностный режим. Часто эти условия являются невыполнимыми, поэтому прибегают к другим методам защиты: антисептированию, покрытие (покраска) специальными красками и модификации полимерами. Антисептирование запрещено в помещениях, где находятся люди без средств защиты, животные, продукты, медикаменты и корма.

Существует много методов конструктивной защиты сооружения от гниения: это устройство вентиляции для проветривания помещения, наружный отвод атмосферных вод, устройство ограждающих конструкций в пределах отапливаемого контура (во избежание появления конденсата), обшивка фасадов, отказ от фонарей верхнего света.

Химические методы защиты в данном курсовом проекте рассматриваться не будут, так как общественное назначение здания не подразумевает применение антисептиков и пропитку ими конструкций.

Модификационные методы защиты получили распространение лишь 30 лет назад. Полимерная модификация изменяет свойства древесины и даже повышает её сорт, но процесс трудоёмок и требует много времени, что ведёт к удорожанию конструкции.

Покрытие влагозащитными составами очень эффективный и распространенный метод защиты от гниения. Вещества, входящие в состав многих красок и лаков, создают некую плёнку на поверхности конструкции, которая не проходима для воды и микроорганизмов. Единственный и главный недостаток -- недолговечность: подобную обработку надо проводить раз в 3--6 лет зависимости от множества условий и факторов.

Применяемые в строительстве деревянные конструкции должны отвечать многим противопожарным нормам и указаниям в зависимости от этажности и назначения здания, а также от его места в планировке города. Конструктивные методы от возгорания направлены на увеличение времени горения, то есть на увеличение сечения конструкций, на избегание пустот и выступов. Кроме того, применяются несгораемые диафрагмы и перегородки, если речь идёт об отсечном строительстве.

Список используемых источников

СНиП II--25--80: Деревянные конструкции, -- М. Стройиздат, 1982 -- 65 с.

Расчёт и конструирование клеедощатых ферм и стоек: М.У. к курсовому проекту. Булгакова Л. И. -- Вологда; ВоПИ, 1997.

Конструкции из дерева и пластмасс. Узлы ферм: Метод. указания. Булгаков Ш. Э. Булгакова Л. И. -- Вологда, ВоПИ, 1998.

Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов, проектирование и расчёт. Гринь И.М. Издательское объединение «Вища школа», 1975 -- 280 с.

Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчёта и конструирования; Учебное пособие для ВУЗов (под ред. проф. Иванова В. А.) -- 3-е изд., перераб. И доп. -- Киев: Вища школа, -- 1981, 382с.