МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
КІРОВОГРАДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ
ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра: «Будівельних, дорожніх машин та будівництва»
Курсова робота
з курсу «Конструкції з дерева і пластмаси»
Виконав: студент гр.ПБ-98-2
Свінцицький С.О..
Прийняв: к.т.н. доцент
Настоящий В.А.
Кіровоград 2001 р.
1. Вступ
Даний проект розроблено на основі завдання № 32 виданого кафедрою “Будівельні, дорожні машини та будівництво”.
2. Призначення будівліПроектуєма будівля призначена для житлових цілей в м. Купянск.
3. Розрахункова частина 3.1. Розрахунок покрівлі
В якості огороджувальних конструкції покриття приймаємо дощато-цвяхові щити з дошок третього сорту розміром в плані 2,0х1,5 м, які опирається на нерозрізні спарені прогони з другого сорту деревини. По дощатим щитам вкладають по шару рубероїда, утеплювач, асфальтова стяжка і троьохшаровий рубероїдний килим.
В якості утеплювача приймаємо 2 шара мінераловатних плит товщиною по 5 см кожна з об’ємною массою g =350 кг/м3.
Відповідно класу відповідальності будівлі призначаємо коєфіцієнт надійності за призначенням g n =0.95
3.1.1. Збір навантаженьПри співвідношенні 
коефіцієнт надійності для снігового навантаження складає g f =1.4
Таблиця 1 – навантаження на 1 м2 горизантальной проекції покриття.
| № | Вид навантаження | Нормативне навантаження кН/м | Коефіцієнт наванта-ження g f | Розрахун-кове наван-таження кН/м |
| 1. | Рулоний троьхшаровий килим | 0.10 | 1.3 | 0.13 |
| 2. | Асфальтна стяжка d =1 см, S=1800 кг/м3
| 0.18 | 1.3 | 0.23 |
| 3. | Мінераловатні плити d =10 см, S=350 кг/м3
| 0.35 | 1.3 | 0.46 |
| 4. | Шар пароізоляції | 0.03 | 1.2 | 0.04 |
| 5. | Дошки робочого настилу d=19 мм, r =700 кг/м3
| 0.133 | 1.1 | 0.15 |
| 6. | Продольні діогональні бруски | 0.07 | 1.1 | 0.08 |
| Всього постійне навантаження | 0.86 | 1.09 | ||
| Спарені прогони перерізом 2х4.0х17.5 | 0.091 | 1.1 | 0.1 | |
| Тимчасове навантаження – сніг
| 0.7 | 1.4 | 0.98 | |
| Всього | 1.62 |
| 2.13 | |
Покрівельний щит розраховуємо, як двох прольотну нерозрізну балку.
3.1.2. Розрахунок на постійне і тимчасове снігове навантаження.Розрахунковий опір згину і модуль пружності деревини берези третього сорту з урахуванням коефіцієента умов роботи mв і коефіцієнта надійності по призначенню g n :
де 
- розрахунковий опір деревини.
Погоне навантаження на полосу щита шириною 1 м:
- нормативне
- розрахункове
Розрахунковий згинаючий момент:
Момент опору і момент інерції полоси 1 м:
Напруження
В зв’язку з малим напруженням зменьшуємо товщину дошок робочого настилу до d = 16 мм, після чого слідує що:
Погоне навантаження становить:
- нормативне
- розрахункове
Згинаючий момент:
Геометричні характеристики:
Напруження:
Потоншення далі не можливе.
Перевіряємо жорсткість:
PH=1 кН З коефіцієнтом надійності g f =1.2 і постійне навантаження.
Розрахунковий згинаючий момент:
В зв’язку з наявності в щиті розкісної підшивки, зосереджений вантаж розподіляється на полосу настила шириною 0.5 м. Враховуючи це,
Напруження
де mн =1.2 – коефіцієнт умов роботи при дії монтажного навантження.
3.1.4. Розрахунок прогонаПри відстані між прогонами 1 м навантаження на 1 м прогона:
- нормативне
- розрахункове
Розрахунковий згинаючий момент на опорах нерозрізного прогона прольотом 4.5 м
Потрібний момент опору
де 
- для деревини береза другого сорту
Приймаємо прогон з двох дошок перерізом 40х175 мм, для якого:
Напруження:
Відносний прогин
Стик дошок прогона розташовують в розбіжку на відстані 0.21L выд осі опор.
Для сполучення двох дошок між собою приймаємо цвях діаметром 4 мм і довжиною 120 мм.
Несуча спроможність одного цвяха для однозрізних сполучень:
де 
Розрахункова несуча спроможність 
Необхідна кількість цвяхів з кожного боку стика
Приймаємо 6 штук.
3.2. Розрахунок кроквяної балкиПроектуємо клеефанерну балку з плоскими стінками з березової клееної фанери марки ФСФ. Уклон верхнього пояса балки приймаємо i=1:10. Верхній пояс проектуємо з дошок берези третього сорту перерізом 169х33 мм (після остружки дошок 175х40 мм) з пропилами, нижній з таких же дошок другого сорту. Переріз балки приймаємо коробчатий з трьома фанерними стінками товщиною 9 мм кожна.
3.2.1. Навантаження на балкуНавантаження на один кв.метр горизонтальної проекції від захисних конструкцій покриття і покрівлі.
, 
Нормативне снігове навантаження
де m=1 – коефіцієнт переходу від снігового навантаження на поверхні землі до навантаження по покритті.
Власна вага балки
де kвв – коефіцієнт власної ваги балки
Розрахункове снігове навантаження
де 
при 
Погонне навантаження на балку:
- нормативне
- розрахункове
де a – крок несучих конструкцій.
3.2.2. Конструктивний розрахунокВисоту поперечного перерізу балки в середині прольота – приймаємо: h=152.5 см, що відповідає стандартної ширині фанерного листа.
При уклоні покрівлі i=1:10 висота перерізу на опорі буде
Потрібна ширина перерізу балки визначається з виразу:
де 
- розрахунковий опір клеєної деревини берези другого сорту розтягу вздовж волокон.
Приймаємо пояса балки з двох дошок з занальною шириною 
. Тоді загальна ширина балки 
Розрахунковими перерізами балки будуть перерізи з координатами:
де 
- розрахунок по нормальним напруженням і на стійкість фанерної стінки;
x2 = 1.1 м (відстань від опори до першого стика)
- розрахунок фанерних стінок по головним напруженням;
x3 = 0.55 м (відстань від осі опори до середини первої панелі балки)
- розрахунок фанерної стінки на стійкість
x4 = 0 (опорний переріз)
- розрахунок на зріз фанерної стінки і на сколювання між поясом і стінкою
x5 = l/2 – розрахунок по деформаціям
Для цих перерізів обчислюються:
- згинаючий момент і поперечна сила
- висота перерізу, відстань між центрами поясів, висота стіни в просвіті
- приведені до фанери геометр. хар-ки
а) момент інерції
де 
- коефіцієнт приведення
kф – коефіцієнт, який враховує підвищення модуля пружності фанери при згині в площині листа.
б) момент опору
в) статичний момент площі на рівні внутрішньої кромки
Для перерізу 
де 
, маємо
Для іншіх перерізів всі необхідні параметри обчислюють аналогічно. Результати обчислень зведені в табл.2
Таблиця 2.
| № пере-різу | коор-дината x, м | Зусилля | Висота перерізу, см | Приведені до фанери геометричні характеристики | |||||
| M, кН×м | Q, кН | hx | hx¢ | hcт | Iпр, см4 | Wпр, см3 | Sпр, см3 | ||
| 1. | 4.6 | 163.9 | 13.5 | 138.5 | 121.6 | 104.7 | 1366245 | 19729 | 9054 |
| 2. | 1.1 | 57.7 | 47.2 | 103.5 | 86.6 | 69.7 | 641647 | 12399 | 6448 |
| 3. | 0.55 | 30.3 | 52.5 | 98 | 81.1 | 64.2 | 556324 | 11354 | 6038 |
| 4. | 0 | - | 57.8 | 92.5 | 75.6 | 58.7 | 478128 | - | 5629 |
| 5. | 6.0 | - | - | 152.5 | 135.6 | 118.7 | 1752650 | - | - |
Перевірка напружень
Переріз 1
а) розтягуючі напруження і нижньому поясі
б) розтягуючі напруження в фанернії стінці:
де 
- разрохун-ковий опір фанери розтягу вздовж волокон зовнішніх шарів.
mф = 0.8 – коефіцієнт, який враховує зниження розрахункового опору фанери, стикованої на вус при роботі його на згин в площині листа.
в) напруження стиску в верхньому поясі
При розкріпленні верхнього поясу з площини панелями покриття через 1.5 м гнучкість:
коефіцієнт поздовжнього згину:
Напруження:
де 
- розрахунковий опір деревини берези третього сорту стиску вздовж волокон.
Перевірка стійкості фанерної стінки.
Відстань між ребрами в просвіті a=130 см. Висота фанерної стінки hст=104.7. Так, як 
, необхідна перевірка стійкості.
При 
по графікам для фанери знаходимо ku; kt=3.5
Нормальні і дотичні напруження в фанерній стінці на рівні внутрішньої кромки поясів:
- стійкість забезпечена
Переріз 2
В зоні першого від опори стика фанерних листів перевіряємо стінки на дію головних розтягуючих напружень. Нормальні і дотичні напруження в даній стінці на рівні внутрішньої кромки розтянутого пояса
Головне напруження розтягу
де 
- розрахунковий опір фанери розтягу під кутом до напряму волокон зовнішніх шарів при
Переріз 3
Перевіряємо стійкість фанерних стінок в опорній панелі. Відстань між ребрами жорсткості в просвіті а0 = 100 см, висота факерної стінки hст = 64.2 см
Так як 
, то потрібна перевірка стійкості.
При 
находимо ku = 19, kt = 3.4
Нормальні і дотичні напруження в фанерній стінці на рівні внутрішній кромкі поясів.
- стійкість забезпечена.
Переріз 4
а) Напруження зрізу в фанерній стінці на рівні нейтральної осі.
де 
- розрахунковий опір фанери зрізу перпендикулярно площині листа.
б) Напруження сколювання по вертикальним швам між поясами і стінкою
де 
- розрахунковий опір фанери сколюванню в площині листа поперек волокон зовнішніх шарів.
Переріз 5
Прогин клеєфанерної балки в середині прольота визначаємо згідно
де 
- модуль пружності фанери
- коефіцієнт, який враховує вплив дотичних напружень на прогин
- коефіцієнт, який враховує зміність перерізу по висоті.
Відносний прогин балки
Опорна реакція балки передається на два вклеєні стержні. Необхідна довжина частини стержня, що заправляється:
де 
- розра-хунковий опір сколюванню. n – кількість стержнів, що вклеються. Приймаємо lH = 15 см.
Приймаємо клеєні колони прямокутного перерізу висотою 9 м з деревини берези другого сорту.
3.4.1. Навантаження на колонуПостійний розрахунковий тиск на колону від покриття
де Рпокр, Рвв – навантаження на 1 м2 горизонтальнлї проекції від захисних конструкцій покриття і власної ваги балки.
Тимчасове снігове навантаження
Тимчасове навантаження від стінового огородження
де Рст – навантаження від 1 м2 стінового огородження.
Вітрове навантаження на колони:
- ліву
- праву
де W0 = 0.30 кН/м2 швидкістний тиск вітру для району будівництва.
k – крефіцієнт, що враховує зміну вітрового тиску на висоті.
с1, с3 – аеродінамічний коефіцієнт
gf = 1.4 – коефіцієнт надійності по вітровому навантаженню
h0 – висота стін вище відмітки колон.
Ширину перерізу колон приймаємо b = 16 см
Необхідну висоту перерізу визначаємо з виразу:
де 
- розрахунковий опір стисканню вздовж волокон деревини берези другого сорту.
Приймаємо h = 62.7 см (19 шарів по 33 мм)
Навантаження від власної ваги колони
де 
кН/м3 – об’ємна вага деревини.
- коефіцієнт надійності по навантаженню від власної ваги.
Рама являється один раз статично невизначеною системою. За зайву невідому приймаємо поздовжнє зусилля x в ригелі визначаємо його окремо від кожного виду навантаження.
де 
hn – товщина панелі стінового огородження
Внутрішні зусилля в заправленні колон.
Згинаючі моменти
де 
- коефіцієнт поєднання двох тимчасових навантажень – снігового і вітрового.
Поперечні сили
Поздовжні сили
Розрахункове значення зусиль
Розрахунковим перерізом буде переріз ослаблений отворами під болти для кріплення сталевих накладок dб =16 мм.
Геометричні характеристики розрахункового перерізу
площа: 
момент опору
де 0.8 – коефіцієнт, що враховує ослаблення в розрахунковому перерізі
Гнучкість колони в площині згину
де m - умова закріплення.
Коефіцієнт
Напруження в поперечному перерізі
Сколюючі напруження в клеєному шві
де 
- розрахунковий опір сколюванню при згині клеєних елементів.
Перевіряємо стійкість площинної форми деформування.
Гнучкість із площини згину
коефіцієнт поздовжнього згину
де
- коефіцієнт підтримуючої дії закріплень по розтягнутому від дії моменту ребру.
Коефіцієнт 
де 
kф – коефіцієнт, що залежить від форми епюри згинаючих елементів.
Так як j м, j у – більше одиниці, стійкість площиної форми деформування забезпечена.
3.5. Розрахунок анкерного кріпленняРозрахунок анкерних болтів виконуємо за максимальним розтягуючим моментом. Зусилля при дії постійного навантаження з коефіцієнтом надійності 
замість 
і вітровому навантаженні
 |
Поздовжня сила
Згинаючий момент
де
Напруження на поверхні фундаменту
Розміри ділянок епюри напружень
 |
де S – відстань від грані колони до вісі анкерного болта.
 |
Зусилля розтягування в анкерних болтах
 |
Необхідна площа перерізу болта із сталі Вст3 кл2
де
- розрахунковий опір фундаментних болтів розтягуванню;
ma = 0.85 – коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження болтів.
Приймаємо анкерні болти діаметром 22 мм і Авп = 3.8 см2
Необхідна кількість двух різних болтів діаметром 18 мм, що приєднують сталеві накладки до колони.
 |
де Троз – розрахункова несуча спроможність одного зрізу (болта), що визначається як найменьше із значень
Приймаємо шість болтів
Металеві елементи приймаємо із сталі ВСт3 пс товщиною 8 мм. Вважаючи на очевидний запас міцності їх розрахунок не виконуємо.
4. Захист від гниття і займанняДії, направленні на забезпеченнія довговічності та пожарної безпеки дерев’яних конструкцій ділеться на два вида: конструктивні та хімічні. Конструктивні дії передбочають використання сухих пиломатеріалів для виготовлення конструкцій, устрою гідроізоляції від грунтової води, захист конструкції від атмосферних осадків та ін. (захист від гниття); проектування конструкції масивного поперечного перерізу без пустот та виступів, добра остружка поверхні (захист від возгорання).
Наряду з конструктивними діями, необхідно застосовувати хімічні засоби захисту конструкції від гниття та возгорання.
Деякі з них зводяться в табл.3
Таблиця 3
| Конструкції та їх елементи | Заходи захистной обробки | Засіб |
| 1. Несущі конструкції: - клеєні - неклеєні 2. Огороджуючі конструкції, деталі каркаса, та внутрішні поверхні обшивок 3. Места соприкасання клеєних елементів з бетоном, камнем, металом | Окраска вологозахистними матеріалами Пропитка розчином антиперена (50кг/м3) та антисептика (2.5…3.6 кг/м3) Поверхнева обробка комбінованими розчинами солей Нанесення паст антисептичних після чого с нанесенням гідроізоляції рулоними матеріалами | Пентафталева емаль ПФ-115, порхлорвінілові фарби 11ХВО 3% розчин фтористогонатрія, 20% розчин сульфата аммонія 3% розчин фтористого натрія, 20% розчин сульфата аммонія Паста антисептична на латексі марки 200 |
2. СНиП-25-30 Деревянные конструкции. Нормы проектирования. Госстрой СССР – М.: Стройиздат 1982 – 65 с.
3. СниП 201.07-85 Нагрузки и воздействия М.: Госстрой СССР, 1988 – 35 с.
4. Клименко В.З. Проектування дерев’яних конструкцій. Київ. 1993. 120 с.
5. Конструкции из дерева и пластмасс. Типовая программа и методические указания по курсу и выполнение курсового проекта./ Н.Т.Андрейко, Ю.А.Бедржицкий, А.Е.Соган и др. Полтава. Полт.ИСИ.1989.70с.
Зміст
1. Вступ..................................................................................................... 2
2. Призначення будівлі................................................................ 2
3. Розрахункова частина.......................................................... 2
3.1. Розрахунок покрівлі.................................................................... 2
3.1.1. Збір навантажень..................................................................... 4
3.1.2. Розрахунок на постійне і тимчасове снігове навантаження. 5
3.1.3. Розрахунок на зосереджений вантаж................................. 6
3.1.4. Розрахунок прогона................................................................... 7
3.1.5. Розрахунок стику прогона....................................................... 8
3.2. Розрахунок кроквяної балки.................................................... 9
3.2.1. Навантаження на балку......................................................... 9
3.2.2. Конструктивний розрахунок............................................... 10
3.3. Розрахунок опорного вузла балки...................................... 16
3.4. Розрахунок колон будівлі....................................................... 17
3.4.1. Навантаження на колону..................................................... 17
3.4.2. Конструктивний розрахунок............................................... 19
3.5. Розрахунок анкерного кріплення........................................ 21
4. Захист від гниття і займання.......................................... 23
5. Література...................................................................................... 25
0 комментариев