Деревянные конструкции

 

 

 

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Кафедра строительных конструкций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к курсовой работе:

«Расчет и конструирование элементов

деревянного каркасного здания»

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент:	Лузин А.Ю. ГСХ -08-2
Проверил преподаватель:	Худышкина Н. Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тюмень, 2012

 

 

 

 

 

Содержание

 

Расчет верхней обшивки на местный изгиб.                                              6
Расчет и конструирование несущей конструкции покрытия.                12
Расчет и конструирование узлов                                                                  18
Список используемой литеатуры.                                                                21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     1.Конструктивное решение каркаса.

 

Трехслойная клеефанерная панель покрытия коробчатой формы. Принимаем длину и ширину панели 4х1,2 м. Каркас панели – древесина (сосна II сорта); обшивка – плоские листы фанера ФСФ сорта В/ВВ. Принимаем для верхней обшивки семислойную березовую фанеру сорта В/ВВ толщиной =8 мм. Для нижней обшивки – пятислойную, толщиной =6 мм. 

Ширину панелей по верхней и нижней поверхностям принимаем равной 1190мм, что обеспечивает зазор между панелями 10мм.

В продольном направлении длина панели принимается 3980мм при зазоре между панелями 20мм.

Влажность внутреннего воздуха: 75%

Влажностный режим помещения: влажный (влажность внутреннего воздуха 75% при температуре внутреннего воздуха до 24°С) (2, табл. 1).

Зона влажности: 3-сухая (2, прил. 1*).

Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций: А2 (внутри отапливаемых помещений при температуре до 35°С, относительной влажности воздуха 75%) (1, табл. 1)

Расчетные сопротивления семислойной фанеры (1, табл. 10):

Rфс = 120 кгс/см2 – расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа.

Rфр = 140 кгс/см2 – расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа.

Rфи = 160 кгс/см2 – расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа.

Rфи90 = 65 кгс/см2 – расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа (поперек волокон наружных слоев).

Еф =90000 кгс/см2 – модуль упругости.

Еф90 =60000 кгс/см2 – модуль упругости, поперек волокон наружных слоев.

 

2.Расчет и конструирование ограждающей конструкции

покрытия.

2.1Теплотехнический расчет.

 

Определим толщину утеплителя, из экономических условий и по санитарно-гигиеническим нормам (по СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»). Плита покрытия между слоем утеплителя и верхней обшивкой имеет пространство вентилируемое наружным воздухом, поэтому в расчете учитываем только нижнюю фанерную обшивку и слой утеплителя.

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям [2, формула 1].

= =1,95 м2×°С/Вт,

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. (Определяем по табл. 3* СниП II-3-79*), n=1.

tв – температура внутреннего воздуха в помещении, tв=16 °С.

tн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн =-45 °С.

tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по [2, табл. 2*]; tн=0,8(tв- tр).

 tр –температура точки росы.

       Находим   температуру точки  росы:

Степень насыщения воздуха влагой определяют его относительной влажностью W.

,

где е – действительная упругость водяного пара в воздухе.

      Е - максимальная упругость водяного пара в воздухе [приложение 3 табл. 3].

           =>         [приложение 3 табл. 3].

     Dtн=0,8× (16°С-11,5°С)=3,6 °С

aв - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по [2, табл. 4*], aв =8,7 Вт /м2×°С.

Найдем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций по условиям энергосбережения по [2, табл. 1б] методом интерполяции.

 Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по [2, формула 1а].

ГСОП = (tв - tот.пер.) zот.пер=(16+9,7)*267=6862,

где tот.пер., средняя температура отопительного периода, tот.пер.=-9,7°С.

zот.пер. - продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С, zот.пер.=267 сут.     

Приведенное сопротивление теплопередаче для покрытий [2, табл. 1б изменения №3]:

R0тр=2,859 м2×°С/Вт,

Сравним два значения Rтр0 и выберем наибольшее и подставим в формулу

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции не должно превышать требуемого значения.

Сопротивление теплопередаче Ro, м2 × °С/Вт, ограждающей конструкции следует определять по [2, формула 4].

,

отсюда выразим Rк — термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2×°С/Вт.

aн — коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м • °С), принимаемый по табл. 6* СНиП II-3-79*.aн =23 Вт /м2×°С.

= =2,7

Термическое сопротивление ограждающей конструкции определяем как для многослойной конструкции в соответствии с п.2.7 и п.2.8 [2]:

,

где и - термическое сопротивление слоёв ограждающей конструкции

  ,

где - толщина нижней обшивки плиты покрытия

       - коэффициент теплопроводности нижней обшивки плиты покрытия

,

где - толщина слоя утеплителя.

       - коэффициент теплопроводности (маты минераловатные прошивные ГОСТ 21880-76).

Найдём толщину слоя утеплителя:

м

Толщину утеплителя принимаем 140мм.

Толщину ребра панели принимаем равным 4 см, ширину доски ребра с учетом острожки равным 18,4 см. Отсюда высота панели 19,8 см.

Построим график распределения температуры в ограждающей конструкции.

Для этого вычислим температуры на границе слоёв:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2Расчет верхней обшивки  на местный изгиб.

(Определение количества  продольных ребер).

 

Расчетная нагрузка -  сосредоточенная монтажная нагрузка Р = 100 кгс (1кН).

Стыки листов вдоль обшивки устраиваются “на ус”. При длине стыка  ослабление фанеры стыком учитывается коэффициентом mф=0,6.

Расстояние а между ребрами определим исходя из расчетного сопротивления фанеры изгибу поперек волокон для настилов при действии монтажной нагрузки.

;   =37 см

    где  R1ф.и =65 кгс/см2 - расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек шпона;

      mu = 1,2 – коэффициент условия работы, учитывающий монтажную нагрузку.

Шаг продольных ребер а принимаем равным 370мм.

 

Сбор нагрузок на панель

                                                                                                                                           Таблица 1.

Наименование	gн,кгс/м2	gf	gр,кгс/м2
Постоянная нагрузка 1. Волнистый стальной  настил 2. Рубероид кровельный  прокладочный в один слой 3. Обшивки из ФСФ(0,008м+0,006м) ×640кгс/м3 4. Каркас из древесины (поперечные и продольные ребра) (0,132м3×500кгс/м3×0,17) 5.Утеплитель (минераловатные  плиты) 50 кг/м3×0,01м	3,93 1,1 9 14 11,22 5	1,05 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2	4,13 1,32 9,9 15,4 12,34 6
Итого:	31,4		35
Временная нагрузка 1. снеговая S	288	1,6	320
ВСЕГО:	319,4		355

Примечание. S=S0×m , [7, формула 5]

                       S0=100 кгс/м2 , [7,табл.4]

               m=1 , (прилож.3 СНиП 2.01.07-85. “Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия” )

                       S=100 кгс/м2×1=100 кгс/м2

                      31,4/100=0,31< 0,8 => gf = 1,6 [п. 5.7]

 

Определение внутренних усилий.

Нагрузки, действующие на панель без учёта наклона панели:

 

                     

 

Определение приведённых геометрических характеристик.

При определении приведённых моментов инерции и приведённых моментов сопротивления расчётную ширину обшивок следует принимать равной

при , [1, п.4.25].

где b=119см – полная ширина сечения плиты

       l=3,4 м – пролёт плиты

       a=37см – расстояние между продольными рёбрами по осям 

     

Приведённая к фанере верхней обшивки площадь сечения панели

,

где dф=0,8см – толщина верхней обшивки

      d!ф=0,6см - толщина нижней обшивки

      Еф=90000кгс/см2- модуль упругости  фанеры

      Едр=100000 кгс/см2- модуль упругости древесины

      d=4см – толщина ребра панели

      с0=14,4см – высота ребра панели с учётом острожки

      n=3 – количество рёбер

 

Приведённый статический момент сечения относительно нижней плоскости:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведённый к фанере верхней обшивки момент инерции:

 

Проверка нижней обшивки на растяжение при изгибе.

 

,  [1]

 

где Rф.р =140кгс/см2   [1, табл. 10 ]

   mф =0,6 – коэф-т учитывающий снижение расчётного  сопротивления в стыках фанерной обшивки  ( п.4.24) [1]

    - коэф-т для условий эксплуатации А2 [1,табл.5].

   gn =0,95 – коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности

   М = 61557кгс×см

     

 

 

Проверка верхней обшивки на сжатие и устойчивость при изгибе.

 

,  ( 41 ) [1]

 

где Rф. с=120кгс/см2 [1, табл.10] 

- коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5].

      gn =0,95 – коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности

      М = 61557кгс×см

        при  ,  [ 1,  п.4.26]

      

     

 

     

Проверка клеевых соединений фанеры на скалывание.

 

 

где  Rск =8 кгс/см2 – расчётное сопротивление скалыванию фанеры вдоль волокон наружных слоёв, (табл. 10) //

      - коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5].

      gn =0,95 – коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса  ответственности

      Q =181,05кгс

      

- статический

           момент  сдвигаемой части приведённого сечения относительно    нейтральной оси

       Iпр =11842,11см4

       bрасч = 3 × 4 =12см – расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине ребер.

 

 

Проверка рёбер на скалывание.

 

 

где  Rск =16кгс/см2 – расчётное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон [1, табл. 3].  

          - коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5]

         gn =0,95 – коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности.

         Q =181,05кгс

 

 

 

 

              Iпр =11842,11см4

         bрасч = 3 × 4см =12см – расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине рёбер.

 

Поверка прогиба панели.

 

,        где  - предельный прогиб [1, табл.16]

 

 

 

   -относительный прогиб. 

  условие выполняется.

      Конструкция стыков панели

 

При неравномерно приложенной нагрузке может произойти смещение продольных кромок панелей относительно друг друга. Для предотвращения повреждения рулонного ковра продольные кромки стыкуются в четверть и сшиваются гвоздями (рис.3).