Одноэтажное каркасное здание

Архангельский Государственный  Технический Университет

 

 

 

Кафедра инженерных конструкций и  архитектуры

 

92-С-31

 

Факультет   заочный ПГС     курс __V__    группа   __I__

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

По дисциплине: «Деревянные конструкции»

 

На тему:   «Одноэтажное каркасное здание»

 

 

 

 

 

Отметка о зачете     __________________________________       ___________________

      (дата)

 

 

Руководитель   ________________  _________________      __Лабудин _Б.В._

         (должность)   (подпись) (и., о., фамилия)

 

 

  ________________

(дата)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Архангельск

2006

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

1.  Компоновочная часть. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1  Определение  основных размеров несущих конструкций. . . . . . . . .3

1.2  Разбивка сетки колонн и расположение в плане

по габаритам  здания основных несущих конструкций. . . . . . . . . . . . . . 5

1.3  Конструктивное  решение крыши и стен. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1.4  Разработка  системы связей продольного и  торцевого фахверка. . . 7

 

2.  Расчетно-конструктивная часть. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.1  Расчет  клеефанерной плиты покрытия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.2  Проектирование и расчет  балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

2.3  Расчет клеедощатой колонны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16

2.4  Расчет опорного узла балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2.5  Защита деревянных конструкций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

 

3.  Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . 24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Компоновочная часть.

 

1.1  Определение основных размеров несущих конструкций.

 

       Высота здания Н=11 м.

       Расчетный пролет L=23,6 м.

       Шаг несущих конструкций В=4,9 м.

       Длина здания 11 В=53,9 м.

       Район строительства – г. Баку

       Вес снега = 500 Н/м².

       Сила ветра – q₀ = 700 Н/м².

       Порода древесины – пихта.

       Режим здания – теплый.

       Условия эксплуатации – А-3.

       Схема сооружения 1а.

       Кран – Q = 5т.

 

 

 

В качестве ригеля в соответствии со схемой принята балка  прямоугольного сечения из массивной клееной древесины (дощатоклееная).

Высота ригеля :        h_р= (1/8…..1/12)l = 3м….2м

Принимаем h_р= 2,5 м.

Балка опирается через обвязочный брус h_б= 200 мм на основные стойки каркаса, которые, в свою очередь, опираются на фундамент, выступающий над отметкой пола на высоту h_ф= 150 мм.

 

Высота  сплошной клееной стойки  :     h_с =  H – h_б - h_ф = 11-0,2-0,15 = 10,65 м

Ширину сплошной клееной стойки :     В_с = (1/8…..1/12) h_с = 1,33м….0,89м.

Принимаем В_с = 1,2м.

 

В здании имеется крановое оборудование, определяем высоту верхней (h_в) и нижней (h_н) частей колоны:

 

h_в = h_п.б.+ Н_кр+ а + 100 - h_б

 

h_н = Н - h_н – h_ф

 

где, h_п.б – высота подкрановой балки с рельсом, ориентировочно принимается равной (1/8…1/10)В = 0,61…0,49м. Принимаем h_п.б = 0,50 м;

Н_кр = 1,5м – высота крана;

а – зазор, учитывающий возможный  прогиб конструкции ригеля, а = 300 мм;

100 – габаритный размер по  технике безопасности.

Н – отметка низа ригеля, Н = 12м.

 

h_в = 0,50+1,5+0,3+0,1-0,2 = 2,20 м

 

h_н = 11-2,20-0,15 = 8,65 м.

 

 

Пролет крана:                 L_кр = l-2λ

 

где, l – расстояние между разбивочными осями здания, проходящими по геометрической оси верхней части колонны, l=23,6 м;

λ  - расстояние между разбивочной  осью здания и осью подкрановой балки, принимаемое равным  0,5 м.

 

                                                      L_кр = = 22,6 м.

 

 

 

 

Схема поперечной рамы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Разбивка сетки колонн и расположение в плане

 по габаритам здания основных  несущих конструкций.

 

  Разбивка сетки колонн и расположение в плане по габаритам здания основных несущих конструкций.

Размещение колонн в плане принимаем  с учетом технологических, конструктивных и экономических соображений. Привязка колонн к цифровым и буквенным  осям должна быть центральной. Температурных швов в каркасных деревянных зданиях не делают.

В качестве ограждающих конструкций, представляющих собой основание  для кровли, используются клеефанерные панели заводского изготовления. Толщина  ограждающих конструкций (кровельных и стеновых) определяется теплотехническим расчетом или типовым решением для данного района. При беспрогонном решении крыш  с использованием несущих клеефанерных панелей их шаг принимается равным шагу несущих конструкций, который является постоянным по всей длине здания.

 

Схема разбивки сетки колонн.

 

 

 

 

 

 

Шаг колонн  4,9 м. С торцов здания клееные стойки смещаются на 500 мм. Привязка колонн к цифровым и буквенным осям центральная. Ригели устанавливаются на колонны по осям 1-12.

 

1.3 Конструктивное решение крыши и стен

 

В качестве ограждающих конструкций, представляющих собой основание  для кровли, используются клеефанерные панели заводского изготовления. Ширину плит покрытия согласуем с длиной ската в целях устройства свесов кровли на 30-50 см для обеспечения наружного водоотвода. Панели укладываются непосредственно на основные несущие конструкции здания (арки) и надежно соединяются, как с последними, так и между собой. Толщина ограждающих конструкций (кровельных и стеновых) определяется теплотехническим расчетом или типовым решением для данного района.

 Так как эксплуатационный  режим здания холодный, то плиты  покрытия принимаем неутепленные . Кровля рулонная типа К-7 по СНиП II-3-79:  три слоя рубероида РМ-350 по слою пергамента II-350, наклеенного на верхнюю обшивку в заводских условиях. Стеновые панели принимаем такие же, как и плиты покрытия.

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Разработка системы связей продольного и торцевого фахверка.

 

Связи нужны для обеспечения пространственной неизменяемости и устойчивости сжатых элементов каркаса, восприятия и передачи на фундаменты горизонтальных воздействий. Вертикальные связи жестко связывают несущие конструкции попарно в продольном направлении. Принимаем крестовые вертикальные связи. Вертикальные связи между колоннами в плоскости продольных стен предназначены для  обеспечения  жесткости каркаса в продольном направлении, а так же для раскрепления стоек от потери устойчивости из плоскости рамы. Связи выполняются в виде подкосов  из досок  или брусьев и воспринимают только сжимающие усилия при активном давлении ветра на торец здания.

Торцевой фахверк выполняется  в  виде отдельных стоек и распорок. Основные стойки фахверка торца должны иметь собственный фундамент, а  верх стойки должен передавать горизонтальную нагрузку на кровельные плиты.

 

 

                        2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ.

 

                                    2.1. Расчет плиты покрытия

 

Конструкция плиты.

Исходные  данные:

Номинальные размеры плиты в плане  …………… мм.

Уклон верхней грани ……………………………………………

Обшивка………………………………………………………… водостойкая фанера марки

                                                                                             ФСФ сорта В/ВВ

Продольные ребра ……………………………………………пихтовые доски 2-го сорта

Клей………………………………………………………………ФРФ-50

Кровля……………………………………………………………рулонная типа К-7 по СНиП

                                                                                             II-26-76: три слоя рубероида

                                                                                             РМ-350 по слою пергамина 

                                                                                             II-350, наклеенного на верх-

                                                                                             нюю обшивку в заводских

                                                                                             условиях

Расчетные параметры материалов плиты взяты из СНиП II-3-79 (табл.3.10):

  сопротивление  для досок  продольных  ; для фанеры марки ФСФ на сжатие вдоль волокон , изгиба поперек волокон , скалыванию вдоль волокон ;

   расчетный  модуль упругости вдоль волокон:  древесины  , фанеры .

Каркас плиты состоит из четырех  продольных ребер шириной  46 мм и  высотой 194 мм (из досок  ) и двух поперечных ребер на торцах плиты. Фанерная обшивка толщиной 8 мм по длине стыкуется соединением на ус водостойким клеем. Кровля из рулонных материалов(рубероид) трехслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки панели. С нижней стороны обшивка и ребра окрашиваются эмалью КО-174.

 

 

Для дощатого каркаса, связывающие  верхние и нижние фанерные обшивки  в монолитную склеенную коробчатую панель, применены черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (применительно к ГОСТ 24454-80*Е) сечением 50*100 мм. После сушки (до 12% влажности) и четырехстороннего фрезерования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 40*84 мм.

Определяем расчетный пролет панели:

l_п = 0,99*l = 0,99*4880 = 4831 мм

Высоту панели принимаем равной 1/30..1/40 пролета,

h_п = 160 мм – 1/30 пролета.

Каркас панели состоит из четырех продольных ребер. Шаг ребер принимаем из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы Р = 1*1,2 = 1,2 кН, как балки , заделанной по концам (у ребер) шириной 1000 мм.

Расстояние между ребрами в  осях:

с = 1480-40/3 = 480 мм

Изгибающий момент в обшивке:

М = Р*с/8 = 1,2*480/8 = 72 кН*мм

 

Момент сопротивления обшивки  шириной 1000 мм:

Напряжение от изгиба сосредоточенной  силой:

1,2 – условия работы для монтажной  нагрузки.

Для придания каркасу жесткости  продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами расположенными по торцам и в середине панели. Продольные кромки панели при установке стыкуются  с помощью специально устроенного  шпунта из трапециевидных брусков приклеенных к краям и продольным ребрам. Полученные таким образом соединения в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кроме смежных панелей даже под действием сосредоточенной нагрузки, приложенной на краю одной из панелей.

 

 Нагрузки на панель.

Панели предназначены для укладки  по несущим деревянным конструкциям.

№ п/п	Наименование	Нормативная нагрузка кН/м2	γf	Расчетная нагрузка кН/м2
1	Рубероидная кровля 3 слоя	0,12	1,2	0,14
2	Фанера строительная ФСФ 2 слоя 2*0,08*5,15	0,824	1,1	0,91
3	Каркас из древесины - пихта: продольные ребра  ((0,04*0,084*4,831*4)/(1,48*4,831))	0,010	1,1	0,01
	поперечные  ребра ((0,04*0,064*1,48*5)/(1,48*4,831))	0,004	1,1	0,0041
	Постоянная	0,958		1,064
	6		Снеговая г. Баку	0,5	1,6	0,8
	Полная	1,458		1,864

 

Определяем полную нагрузку:

q_н = q * B_пл = 1,458*1,5 = 2,187 кН/м

q_р = q * B_пл = 1,864*1,5 = 2,796 кН/м

 

Расчетные характеристики материалов для фанеры марки ФСФ сорта  ВВ/В семислойной δ=8 мм:

расчетное сопротивлении растяжению R_фр = 14 МПа