Проектирование и расчёт конструкций из дерева

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Проектирование и расчёт конструкций из дерева

Проектирование и расчёт конструкций из дерева

14

27

Костромская

Государственная

Сельскохозяйственная

Академия

Кафедра строительных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К

КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Коровник на 200 голов привязного содержания

на тему: «Проектирование и расчёт

конструкций из дерева»

по дисциплине: «Конструкции из дерева и пластмасс»

Выполнил: студент 4 курса

2 группы АСФ Белов Д.Ю.

Руководитель: Борисова И.С.

Кострома 2002

Содержание

Введение

Сравнение вариантов

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Расчет утепленной клеефанерной панели покрытия

Расчет гнутоклееной деревянной трехшарнирной рамы

Расчет стеновой панели

Мероприятия и способы продления срока службы деревянных конструкций

Список литературы

Введение.

Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся во всё возрастающих масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций. Повышение качества строительства, ускорение его темпов, снижение материалоёмкости, трудоёмкости и стоимости имеют огромное значение. Широкое применение в строительстве эффективных лёгких сборных конструкций заводского изготовления позволит существенно ускорить сооружение строительных объектов, упростить и снизить трудоёмкость работ по сооружению фундаментов, транспортированию и монтажу зданий и сооружений и получить благодаря этому значительный технико-экономический эффект.

К числу лёгких строительных конструкций в первую очередь относятся деревянные конструкции. Деревянные конструкции являлись основными в течение многих веков и имеют широкие перспективы применения в современном облегчённом капитальном строительстве. Огромные лесные богатства нашей страны являются надёжной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. Деревянные конструкции характеризуются малой массой, малой теплопроводностью, повышенной транспортабельностью и их перевозки на значительные расстояния вполне рациональны. Ценные строительные свойства древесины определяют и области её эффективного использования.

Высокая прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий, имеющих свободные пролёты до 100 м и более.

Деревянные конструкции подвержены загниванию. Однако современные методы конструктивной и химической защиты от загнивания позволяют снизить до минимума опасность их гнилостного поражения и обеспечить им необходимую долговечность в самых различных условиях эксплуатации.

Древесина является стойким материалом в ряде агрессивных по отношению к бетону и металлу сред. Кроме того, деревянные конструкции проявляют необходимую долговечность в ряде сооружений химической промышленности.

Создание высокопрочных и стойких синтетических полимерных клеев и разработка высокопроизводительной заводской технологии склеивания позволили из пиломатериалов ограниченных размеров создавать клееные элементы и конструкции практически любых размеров и форм, имеющих повышенную прочность и стойкость против загнивания и возгорания и при минимальном количестве отходов. Производство и применение клееных деревянных конструкций является одним из главных направлений прогресса в области строительства из дерева. Основной задачей промышленности клееных деревянных конструкций является строгое и точное выполнение всех операций технологического процесса, с тем чтобы обеспечить высокое качество и снизить стоимость этих прогрессивных конструкций. Наибольший технико-экономический эффект даёт их использование в следующих областях строительства: большепролётные общественные здания, промышленные здания с химически агрессивной средой, не действующей на древесину, сборные малоэтажные дома заводского изготовления, сельскохозяйственные производственные здания. Опыт зарубежного строительства показывает также всё возрастающий объём применения клееных деревянных конструкций.

Дальнейшее прогрессивное развитие производственной базы заводского изготовления деревянных строительных конструкций должно быть ориентировано на повышение их эксплуатационных качеств и капитальности, на ускорение темпов строительства и повышение производительности труда не только в процессе заводского изготовления укрупнённых элементов сборных сооружений, но и при их монтаже.

Сравнение вариантов.

Для сравнения взяты следующие конструкции:

-гнутоклееная деревянная рама;

-клеенная двухскатная балка на стойках.

Определяем расход пиломатериалов:

Для рамы м3

Для балки м3

k3=1.07 - коэф. для элементов со стыком на зубчатый шип;

п, bп, о, bo - толщина и ширина до острожки и после соответственно;

lзб - длина заготовительного блока;

lд - длина в деле.

Определяем трудоемкость изготовления конструкций:

Для рамы Тизг=tиL+Тс+Тт+Та=0.427.8+3.55.09+15.09+13.564+4=41.6 чел.час.

Для балки Тизг=tиL+Тс+Тт+Та=0.0528.5+3.57.8+17.8+15.6+4=46.125 чел.час.

tи - удельная трудоемкость изготовления и сборки;

Тс = tсVп - трудоемкость сушки(tс =3.5 чел.час./м3)

Тт=tт`Vп+tт``Vд- трудоемкость транспортных операций

(tт`=1 чел.час./м3, tт``=1 чел.час./м3);

Та - трудоемкость на септирование.

ТЭП

Сравнив показатели и учитывая все конструктивные и архитектурные качества конструкций, для дальнейшего расчета принимаем деревянную гнутоклееную раму.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Для строительства выбрана Костромская область.

Теплотехнический расчет клеефанерной панели:

Схематический чертеж ограждающей конструкции

1. Фанерная обшивка: 0 = 600 кг/м3; 1 = 10 мм; 1 = 0.18 Вт/(мС0);

2. Утеплитель - минераловатные плиты на синтетическом связующем (прошивные): 0 = 125 кг/м3; 2 = 0.07 Вт/(мС0);

3. Пароизоляция 3 = 0.2 мм;

4. Воздушная прослойка 4 = 87 мм; 4 /4 = 0.19;

5. Фанерная обшивка 0 = 600 кг/м3; 5 = 10 мм; 5 = 0.18 Вт/(мС0);

6. Рубероид (3 слоя) 0 = 600 кг/м3; 5 = 5 мм; 5 = 0.17 Вт/(мС0).

Определяем через ГСОП (градусы сутки отопительного периода):

, отсюда

Принимаем толщину утеплителя равную 8 см.

Теплотехнический расчет кирпичной стены:

Схематический чертеж ограждающей конструкции

1. Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе: 0 = 1800 кг/м3; 1 = 510 мм; 1 = 0.87 Вт/(мС0);

2. Утеплитель - минераловатные плиты на синтетическом связующем (жесткие): 0 = 125 кг/м3; 2 = 0.07 Вт/(мС0);

3. Пароизоляция: 3 = 0.2 мм;

4. Штукатурка по сетке: 0 = 1700 кг/м3; 4 = 15 мм; 4 = 0.87 Вт/(мС0).

Определяем через ГСОП (градусы сутки отопительного периода):

, отсюда

Принимаем толщину утеплителя равную 25 мм, а толщину стены - 550 мм.

Коньковый узел решаем с помощью деревянных накладок и болтов. На накладки толщиной а=10 см действует поперечная сила от односторонней снеговой нагрузки:

Q=18.9 кН

Усилие, передающееся на второй ряд болтов:

N2=Q/(e2/e1-1)=18.9/(92/28-1)=8.3 кН, где e2=92 см - расстояние между вторыми рядами болтов, e1=28 см - расстояние между болтами.

Усилие передающееся на первый ряд болтов:

N1= Q/( 1-e1/e2)=18.9/(1-28/92)=27.17 кН.

Принимаем болты 22 мм.

Несущая способность в одном срезе болта при изгибе:

Ти=(1.8d2+0.02a2)=(1.82.22+0.02102)=7.944 кН<2.5d2=8.974 кН;

k=0.55 (таб. 19[1]).

При смятии древесины:

Та=0.8аdk=0.8102.20.55=9.68 кН

Тс=0.5bdk=0.5192.20.55=11.495 кН

Тmin=9.68 кН

Число двухсрезных болтов в первом ряду:

n1=N1/(Тminncp)=27.17/(9.682)=1.5 - принимаем 2 болта

Число двухсрезных болтов во втором ряду:

N2=N2/(Тminncp)=8.3/(9.682)=0.43 - принимаем 1 болт

Смятие торцов полурамы под углом =14о02` к продольным волокнам:

Расчетное сопротивление по углом:

кН/см2

кН/см2<Rсм.

Проверяем накладки на изгиб:

М=Q(l1-l2)=18.914=264.6 кНсм

Напряжение в накладке:

=М/Wнт=264.6/3022=0.088 кН/см2<Rи=1.4/0.95=1.47 кН/см2

см3.

Расчет трехслойной навесной панели с обшивкой из алюминия и средним слоем из пенопласта =1 кН/м3 с пустотами. Обрамление отсутствует. Боковые кромки пенопласта покрыты защитной мастикой. Собственный вес панели q=0.2 кН/м2. Нормальная ветровая нагрузка wo=0.23 кПа, аэродинамический коэффициент 0.8. Длина 6 м l, ширина 1.18 b м, толщина обшивки =0.001 м, толщина утеплителя с=0.15 м.

Нагрузка на один погонный метр от собственного веса панели:

qн=0.21.18=0.24 кН/м

q=0.241.1=0.264 кН/м

ветровая:

wн=wock=0.230.80.5=0.092 кН/м

w=0.0921.2=0.11 кН/м

При расчете горизонтально расположенных навесных стеновых панелей следует иметь в виду, что нагрузки от собственного веса и ветрового давления изгибают панель в разных плоскостях, поэтому наибольшее напряжение в обшивке надо определять с учетом косого изгиба, общее напряжение получится суммированием напряжений от сил действующих в разных плоскостях.

кНм

м3

кПа

Нормальные напряжения в обшивке от ветровой нагрузки:

кПа

=х+y=645.65+69.45=715.1 кПа<140000 кПа

Сдвигающие напряжения в пенопласте:

кПа<10 кПа

bск=1.18-110.07=0.41 м - общая ширина плоскости сдвига за вычетом отверстий.

м

Мероприятия и способы продления срока службы деревянных конструкций.

Наряду со строительством новых, общественных и производственных зданий и сооружений одной из важнейших задач является задача сохранения существующих, среди которых значительная часть содержит деревянные несущие и ограждающие конструкции. Правильная эксплуатация зданий и сооружений обеспечивает их исправное состояние, т.е. сохранность и безотказную работу деревянных и других конструкций в пределах не менее нормативного срока службы, а во многих случаях позволяет значительно увеличить срок их службы. Нормальными условиями эксплуатации являются такие, при которых деревянные конструкции не повреждаются, нагрузки, действующие на них, не превосходят их несущей способности, а температура и влажность не превышают допустимых. При нарушении этих условий деревянные конструкции могут преждевременно потерять свою несущую способность и жёсткость.

Тщательный осмотр деревянных конструкций должен быть произведён при приёмке их в эксплуатацию и в дальнейшем повторяться периодически, не реже одного раза в год.

Важную роль в продлении срока службы играет преждевременная защита деревянных строительных конструкций и деталей от увлажнения, поражения деревоокрашивающими и дереворазрушающими грибами, поражения насекомыми - вредителями, а также от механических повреждений. Защита от увлажнения может быть обеспечена покраской поверхностей соответствующими влагозащитными лакокрасочными материалами. Их наносят в жидком виде тонким слоем кистью или опрыскивателем на поверхность эксплуатируемой деревянной конструкции или детали. Толщина слоя лакокрасочного покрытия должна составлять 100-250 мкм в зависимости от условий эксплуатации, а также от вида защитного материала. Для борьбы с биовредителями осуществляют газовую дезинфекцию деревянных конструкций и элементов (фумигация) или обработку древесины горячим воздухом. Древесину обрабатывают горячим воздухом, подавая его в закрытое помещение, чаще всего в чердачное помещение. Древесина в течение часа должна быть подогрета так, чтобы внутри её была достигнута температура, при которой наступает гибель соответствующего вида биовредителя. Температурно-влажностный режим имеет решающее значение для долговечности деревянных конструкций, поскольку его нарушение ведет к увлажнению и загниванию или перегреву и ослаблению древесины. Для защиты деревянных конструкций и элементов, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности или если сама древесина имеет высокую влажность, применяют антисептические пасты диффузионного действия, содержащие антисептик (фтористый натрий, бура) и связующие материалы (каменноугольные лаки, экстракты сульфитных щёлоков, латексы, поливинилацетатные эмульсии).

В первые годы эксплуатации конструкций происходит процесс обмятия нагруженных поверхностей соединений, а в конструкциях повышенной влажности, - также усушка, уменьшение размеров элементов.

В результате этого плотность и монолитность соединений могут быть нарушены, болты могут потерять первоначальное натяжение, появляются щели и зазоры между соединяемыми элементами. Ослабевшие болты должны быть обязательно подтянуты и первоначальная плотность восстановлена. Необходимо учитывать, что в большинстве случаев причиной аварийного состояния некоторых деревянных конструкций были неудовлетворительное качество соединений, наличие перегрузки конструкций и их недостаточного горизонтального закрепления, наличие недопустимых прогибов и выхода из плоскости. Перегрузка конструкций, особенно постоянной нагрузкой, значительно снижает надёжность их работы и сроки их нормальной эксплуатации, поскольку длительная прочность древесины значительно ниже кратковременной. При осмотрах конструкций необходимо строго следить, чтобы фактические действующие на конструкции нагрузки не превышали проектных. Таким образом, долговечность конструкций из дерева во многом зависит от преждевременной защиты от различных видов повреждений и правильного ухода за конструкцией.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1.СНиП II-25-80 Деревянные конструкции.

2.СНиП II-3-79 Строительная теплотехника.

3.СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.

4.СНиП II-23-81 Стальные конструкции.

5. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для ВУЗов. Под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В.Слицкоухова.- 5-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1986.-543с., ил.

6. Зубарев Г.Н., Лялин И.М. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб.пособие для студентов ВУЗов.-М.: Высш. школа, 1980.-311 с., ил.

7. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учеб.пособие для ВУЗов / Ю.В.Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко и др.; Под ред. Ю.В. Слицкоухова.- М.: Стройиздат, 1991.- 256с.:ил.

8. Методические указания. Методическое пособие по курс.проект.конструкций из дерева. Автор: Борисова И.С. Кострома: изд.КГСХА, 1999 г.-76 с.: ил.