На головну    

 Проектування конструкцій з дерева та пластмас плавального басейну - Будівництво

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Пермський державний технічний університет

Будівельний факультет

Кафедра будівельних конструкцій

Пояснювальна записка

До курсового проекту з дисципліни "Конструкції з дерева і пластмас"

на тему

"Проектування конструкцій з дерева та пластмас плавального басейну"

Виконав Краснов В.Г.

Керівник Осетрина А.В.г. Перм 2010

Вихідні дані

 літери ПІБ номер заліковки схема завдання вихідні дані

К

Р

А

С

Н

О

 У 6

 ПО приплив. 1

 СХЕМА 6:

 Плавальний басейн

 місце будівництва - м Челябінськ

 крок несучих конструкцій - 3,5 м

 розрахунковий проліт рами - 24м

 висота рами 5,5 м

 довжина будівлі - 72м

 матеріал обшивок панелей - фанера ФБС

 середній шар панелі - Минвата

Введення

Дерев'яні конструкції знаходять широке застосування в практиці будівництва завдяки різноманітності конструктивних форм, широкому діапазону перекриваються прольотів, малій масі, відносно високою довговічності і вогнестійкості, простоті виготовлення і монтажу, високого ступеня заводської готовності, наявності великої сировинної бази.

Із застосуванням дерев'яних конструкцій, таких як балки, рами, арки, плити покриттів і перекриттів на дерев'яному каркасі побудовано і експлуатується велика кількість будівель виробничого призначення, складів мінеральних добрив, спортивних, видовищних, торгових та інших цивільних будівель і споруд. Досить ефективно використовуються клеєні дерев'яні конструкції.

Мета роботи - закріплення теоретичних знань і розвиток навичок самостійної роботи в області розрахунку і проектування конструкцій з дерева та пластмас. У процесі проектування повинні проявити вміння самостійно працювати з науково-технічною літературою, використовувати новітні нормативні та довідкові матеріали.

1. Компонування плити

Плити покриття укладаються безпосередньо по несучих конструкціях, відповідно, довжина плити дорівнює кроку несучих конструкцій - 3,5 м, а з урахуванням припусків при виготовленні - 3,48 м. Ширина плити приймається рівною ширині стандартного листа фанери (1500 * 3500). З урахуванням обрізки крайок для їх вирівнювання ширина плити - 1,48м. Напрямок волокон зовнішніх шарів фанери слід розташовувати уздовж плити. Товщина фанери - 10мм.

Висота плити

Товщину ребер приймаємо 50мм. По сортаменту приймаємо дошки 50 * 175мм. Фанера приклеюється до нижньої сторони дерев'яного каркаса, тому фрезеруються тільки кромки дощок. Після острожки кромок розміри ребер 50 * 170мм. Крок поздовжніх ребер конструктивно призначаємо 50см. Пароізоляція - фарбувальна по зовнішній стороні обшивки. Фарбування проводиться емаллю ПФ-115 за 2 рази.

1.1 Теплотехнічний розрахунок плити

Режим приміщення:

- Температура найбільш холодної п'ятиденки з забезпеченістю 0,98: -35?C;

- Середня температура повітря з середньодобовою температурою ?8?C: -6,5?C;

- Тривалість періоду з середньодобовою температурою ?8?C: 218 діб (визначена шляхом інтерполяції);

- Умова експлуатації: Б3.

Умови експлуатації конструкцій Б3.

 Найменування шару

 Фанера ФБС 1000 0,01 0,13 0,077

 Забарвлення

 Мінвата 30 0,05

aint = 8,7 Вт / (м2 ? ° С) - по табл. 4 * [2], aext = 23 Вт / (м2 ? ° С) - по табл. 6 * [2].

Dd = (tint- tht) ? zht = (21 + 6,5) ? 218 = 5995

Rreq = 3,39 по таблиці 4 СНиП 23-02-2003

1.2 Збір навантажень

 Найменування навантаження

 Нормативна Н / м 2 коефіцієнт надійності

 Розрахункова Н / м 2

 А. Постійні

 Покрівля з хвилястих листів ONDULINE 31 1,1 34,1

 Власна маса плити покриття

 Верхня обшивка з фанери марки ФСБ 0,01 * 6000 = 60 60 1,1 66

 поздовжні ребра 0,05 * 0,170 * 4 * 5000 / 1,48 = 114,86 114,86 1,1 126,35

 Утеплювач 300 * 0,15 = 45 45 1,3 58,5

 Нижня обшивка з фанери марки ФСБ 0,01 * 6000 = 60 60 1,1 66

 РАЗОМ: 310,86 350,95

 Б. Тимчасові

 Снігова 1600 1120 1600

 ВСЬОГО: 1430,86 1950,95

Повні погонні навантаження:

Нормативна

Розрахункова

1.3 Статичний розрахунок

Ширина площадки обпирання на верхній пояс несучої конструкції - 6см, тоді розрахунковий проліт плити дорівнює

Плита розраховується як балка на двох опорах.

Розрахунковий вигинає момент:

Розрахункова поперечна сила:

При ухилах покрівлі 1: 4 розрахунок плити допускається вести без урахування явища косого згину.

Геометричні характеристики перерізу

Розрахунок клеєних елементів з фанери і деревини виконується за методом наведеного поперечного перерізу відповідно до п.4.25 СНиП II-25-80.

Розрахункова ширина фанерною обшивки при

Геометричні характеристики плити наводимо до фанери за допомогою коефіцієнта приведення:

Наведена площа поперечного перерізу плити

Наведений статичний момент поперечного перерізу плити щодо нижньої площини обшивки

Відстань від нижньої грані до нейтральної осі поперечного перерізу плити

Відстань від нейтральної осі до верхньої межі поздовжніх ребер

Відстань від нейтральної осі плити до центра ваги поздовжніх ребер

Наведений момент інерції плити щодо нейтральної осі

1.4 Конструктивний розрахунок

Перевірка напруг

Максимальні напруги в розтягнутій фанерною обшивці:

, Де

-коефіцієнт надійності за призначенням.

Максимальні напруження розтягу в ребрі дерев'яного каркаса

,

де коеффіціентпріводіт геометричні характеристики до найбільш напруженому матеріалу - деревині, тобто

Максимальні стискаючі напруги в ребрі дерев'яного каркаса

Перевірка сколюють по клейовому шву між фанерною обшивкою і поздовжніми ребрами каркасу:

,

де-статичний момент фанерною обшивки відносно нейтральної осі:

Міцність клейового шва між фанерою і деревиною (фанера приклеюється на клеї ФРФ - 50) приймається рівної міцності фанери на сколювання вздовж волокон зовнішніх шарів 78,4Н / см2 (табл.10 СНиП II-25-80).

Перевірка прогину плити

Відносний прогин плити:

Скомпоноване перетин задовольняє умовам міцності і жорсткості.

2. Визначення геометричних характеристик рами

За розрахункову вісь прийнята зовнішня кромка рами

а) висота в коньковом вузлі рами

Н = 5,5 м;

б) задаємося висотою вертикальної частини стійки hнст = 1 м, тоді

hвст = h - hнст = 5 - 1 = 4 м;

в) кут між ригелем і стійкою:

a = 90о + g = 90 + 14 = 104о, тоді

= 52о;

г) радіус закруглення карнизного вузла:

r = hвст · tg = 4 · 1.28 = 5,12 м;

Збір навантажень

Таблиця 2

Навантаження на раму (Н / м2)

 Найменування навантажень

 Нормативні

 навантаження

 g f Розрахункові

 навантаження

 А: Постійні

 - Покриття

 - Власна маса рами

 311

 277

 1,2

 1,1

 374

 306

 Разом: 588680

 Б: Тимчасові

 - Снігова: S = S o * m = 1600 * 0,7

 S o = 1680 Н / м 2; m =, 7 1120 1600

 Повне навантаження: 1708 2380

Власна маса рами:

gнс.м. = Н / м2;

де gнп- нормативне навантаження від власної маси покриття;

gнсн- нормативна снігове навантаження на покриття;

ксм- коефіцієнт власної маси несучих конструкцій.

Повні погонні навантаження:

а) постійна gп = 680 · 3,5 = 2380 Н / м = 2,4 кН / м;

б) тимчасова gсн = 1600 · 3,5 = 5600 Н / м = 5,6 кН / м;

в) повна g = gп + gсн = 8 кН / м

3. Конструктивний розрахунок рами

Задаємося: 1. Матеріал несучої конструкції - ялина II сорту;

2. Ширина перерізу: b = 165 мм; Ru = 1,3 кН / см2

3. Товщина шарів: r / dсл200 a dсл = r / 200;

r = 5.12 м (табл. 9 СНиП II-2580)

dсл = 512/200 = 2,5624 мм.

Визначаємо наближено необхідну висоту перетину рами в карнизному вузлі:

a;

hтр == 97,33 см;

Компонуємо перетин з 43 шару h = 41 · 2,4 = 98 см

Приймаємо висоту перерізу в коньковом вузлі:

Hк = 0,3 · h = 0,3 · 105 = 32 см;

в опорному вузлі:

hоп = 0,4 · h = 0,4 · 105 = 42 см

а). Перевірка перетинів елементів рами по внутрішній стислій кромці.

s = ;;

W == 26411.0 см3

Wрасч. = W * КГВ = 26411 * 0,93 = 24562,23 см3;

Кг на ==;

- Коефіцієнт, що враховує додатковий момент від поздовжньої сили при деформації елемента;

N = 141,23 кН;

А2 = 1617 см2;

l =

l == 57,01

де lo- розрахункова довжина рами по осьовій лінії:

lo = 16,148 м (властивості полілінії AutoCad)

;;

s = кн / см2 <1,23 кн / см2;

mb = 1 (табл. 5), mн = 1 (табл. 6), md = 0,96

(Табл. 7),

mсл = 1,1 (табл. 8), mгн = 0,9 (табл. 9)

Rc / = Rc · mb · mн · md · mсл · mгн = 1,3 · 1 · 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

б) Перевіряємо по зовнішній розтягнутій кромці

s = -КГН =;

;

W == 26411.0 см3

s = - = 0,95> 0,9

Перетин не задовольняє умовам міцності.

Приймаємо розміри перетину b = 16,5 см, h = 105,6 см.

а). Перевірка перетинів елементів рами по внутрішній стислій кромці.

s = ;;

W == 30319 см3

Wрасч. = W * КГВ = 26411 * 0,93 = 28196,44 см3;

Кг на ==;

- Коефіцієнт, що враховує додатковий момент від поздовжньої сили при деформації елемента;

N = 141,23 кН;

А2 = 1732 см2;

l =

l == 57,01

де lo- розрахункова довжина рами по осьовій лінії:

lo = 16,148 м (властивості полілінії AutoCad)

;;

s = кн / см2 <1,23 кН / см2;

mb = 1 (табл. 5), mн = 1 (табл. 6), md = 0,96

(Табл. 7),

mсл = 1,1 (табл. 8), mгн = 0,9 (табл. 9)

Rc / = Rc · mb · mн · md · mсл · mгн = 1,3 · 1 · 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

б) Перевіряємо по зовнішній розтягнутій кромці

s = -КГН =;

;

W == 26411.0 см3

s = - = 0,82 <0,9 кН / см2

Перетин задовольняє умовам міцності.

Перевірка стійкості плоскої форми деформування рами.

- Формула 33 [1]

де: F = 16,5 * 105,6 = 1732,5 кН

W == 30319 см3

n = 1 для елементів мають закріплення розтягнутої зони з площини деформування;

j - коефіцієнт поздовжнього вигину для гнучкості ділянки елемента розрахункової довжини lр з площини деформування:

lр = l · m = 3 · 0.65 = 1.95м - формула 10 [1] - при кроці розпірок 3м;

lр = lр1 · m0;

m0 = 0.8 - за п. 4.21 [1] - для Jм

= 40.89 <70

j = 1-0,8 ·;

N = 141.23 кН

mb = 1 (табл. 5), mн = 1 (табл. 6), md = 0,96

(Табл. 7),

mсл = 1,1 (табл. 8), mгн = 0,9 (табл. 9)

Rc / = Rc · mb · mн · md · mсл · mгн = 1,3 · 1 · 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

== 0.92;

Jм =

де: kф = 1.13 - по табл. 2 додатка 4 [1]

Jм === 2.10

= 0.08 <1 - система зв'язків і розпірок забезпечується стійкість рами.

Опорний вузол

Перевіряємо клейові шви на сколювання:

t = 1,5 ·;

Qо = 88,96 кНм;

Розрахункова довжина перерізу: bрасч = 0,6 · 165 = 99 мм = 10 см;

Ширина опорної частини за вирахуванням симетричною підрізування по 3 см:

hоп = 90 - 2 · 3 = 84 см;

t = 1,5 · = 1,06 кН / см2;

Перевіряємо деревину на зминання в місці упору стійки рами на фундамент:

sсм =;

АОП = 16,5 · 84 = 1386 см2;

sсм == 102,21 Н / см2 KN-коефіцієнт враховує концентрацію напружень під кромкою башмака (п 5.29 посібник з проектування дерев'яних конструкцій)

Висота вертикальної стінки черевика з умов зминання деревини поперек волокон:

hd == см:

Для визначення товщини цієї стінки знаходимо вигинає момент в пластині:

М = кН * см;

Н = Qo = 88,96 кН;

Wтр = 100,08 / 24,5 = 4,08 см3;

d == 1,25 см, приймаємо d = 14 мм;

Траверси проектуємо з куточка 180x125x14 мм;

Перевіряємо вертикальну полицю куточка без урахування горизонтальній полиці на позацентровий розтягнення за формулою:

sр =;

АВП = 1,4 · 16,6 = 22,96 см2;

WВП == 62,75 см3;

М = 729,47 кН · см;

sр == 13,55 кН / см2 <24,5 кН / см2 (для стали С245);

Кріплення черевика до фундаменту передбачаємо 2-ма болтами d = 24 мм.

Перевіряємо анкерний болт на розтяг по ослабленому нарізкою розтину:

sр == 1,22 кН / см2 Nр == 5,5 кН

Напруга анкерного болта на зріз:

t == 9,84 кН / см2 Коньковий вузол

З'єднання полурам виконується впритул за допомогою дерев'яних накладках.

Зусилля, що діють у вузлі:

H = 105,32 кН;

Qc = 54,57 кН;

Торці клеєних блоків ригеля у вузлі з'єднуємо впритул не по всій висоті, а зі зрізом крайніх дощок під кутом по 25 мм для більшої шарнірного вузла та запобігання відколу крайніх волокон при повороті елементів шарнірного вузла. Бічна жорсткість вузла забезпечується постановкою парних накладок перерізом 200x125 мм на болтах d = 20 мм.

Напруга зминання в торцях ригеля при a = 14о:

sсм == 0,19 кН / см2 Асмa == 550,57 см2;

Асм = b · hсм; де hсм = h / cos a;

Знаходимо вертикальні зусилля в болтах при відстані між болтами

е1 = 100 мм і е2 = 250 мм:

V1 == 39,0 кН;

V2 = - Qc + V = - 54.57 + 39,0 = - 15,57 кН;

Розрахункова несуча здатність двох двухсрезная болтів d = 20 мм з умов вигину нагеля при спрямуванні зусиль під кутом до волокон a = 90о (для накладок):

кількість болтів в одному ряду визначається:

де: nc = 2 - кількість площин зрізу

- Мінімальна несуча здатність одного болта - згідно п. 5.13 [1] несуча здатність на зминання деревини середнього елемента під кутом ?;

крайнього елемента (накладки).

Тнаг = 2.5 · 22 = 10 кН

Тоді: в першому ряду

1.95 шт. приймаємо 2 болта.

у другому ряду

0.78 шт. приймаємо 1 болт.

Напруга в накладках:

SМ == 0,42 кН / см2 М == 682,25 кН · см;

Wнак = 2 · (Wбр- Wосл) = 2 · () = 1638 см3;

міцність накладок забезпечена;

Коньковий вузол (валикові шарнір)

Приймаються товщину щік валикові шарніра 14 мм,

Діаметр валикові шарніра 60 мм

Напруга зминання під пластиною валикові шарніра ригеля при a = 14о:

sсм == 0,34 кН / см2 Асмa == 306,18 см2;

Асм = b · hсм; де hсм = h / cos a;

Перевіряємо рівнодіюча зусилля в максимально навантаженому болті

Тнаг = 2.5 · 22 = 10 кН

nш = 2;

M = Q * e = 54,57 * 17.6 = 960.43 кН · см;

e - відстань від осі шарніра до центру болтового з'єднання;

nб- кількість в крайньому ряду паралельному осі елемента;

mб- загальна кількість болтів

zi- відстань між осями болтів в напрямку перпендикулярному осі

елемента

zmax- максимальну відстань в тому ж напрямку

= 10 кН

Такий тип конькового вузла не раціональний для з'єднання даних полурам, т.к .:

Рівнодіюча зусилля в максимально навантаженому болті більше несучої здатності болта;

Діаметр болтів (нагелів) не можливо збільшити з умови компонування нагелів.

При збільшенні числа рядів болтів збільшиться розрахунковий момент, що призведе до збільшення рівнодіюча зусиль в болті.

4. Рекомендація щодо захисту конструкцій від загнивання і разгоранія

Основним напрямком боротьби з загниванням є створення осушающего режиму, що виключає виникнення вогнищ загнивання. При проектуванні дерев'яних конструкцій повинна передбачатися і дотримуватися заходів, що запобігають можливість крапельного перезволоження деревини, як при зведенні будівель і споруд, так і при їх експлуатація.

До заходів конструктивної профілактики відносяться:

- Пристрій надійної гідроізоляції і пароізоляції,

-забезпечення вільного доступу до опорних вузлів ферм і балок (низ несучих конструкцій стійок, рам повинен знаходитися на позначці + 0,3 м, а арок - на позначці 0,5 м);

- Ізоляція дерев'яних елементів від цегли, бетону та металу; - Забезпечення наскрізного провітрюванні підвалу і горищ пристрій вентиляційних продухов в стінових панелях і плита покриття.

Для виготовлення конструкцій допускається використовувати тільки сухі пиломатеріали з вологістю не більше 10% для КДК і з вологістю не більше 20% для неклеених дерев'яних конструкцій.

Якщо в процесі експлуатації виникає небезпека перезволоження дерев'яних конструкцій, то поряд з конструктивними заходами застосовуються хімічні заходи захисту деревини від загнивання. Захист дрібних деталей та виробів з деревини проводиться шляхом просочення їх водорозчинними або масляними антисептиками.

Найбільше застосування знаходять водорозчинні антисептики суміш технічної бури і борної кислоти (ББК-3), - кремнефторістий натрии, пентахлорфенолят натрію, хромат міді (ХМ - 5, ХМБ - 444), мідно - хромцінковий препарат МХХД.

Для захисти від гигроскопического перезволоження несучих клеєних дерев'яних конструкцій через бічні поверхні рекомендуються вологозахисні покриття з синтетичних лаків і емалей, Застосовуються головним чином пентафталеві емалі ПФ - 115, ПФ - 133. ПФ - 133 і хлорвінілові емалі ХВ-110, ХВ-113, ХВ- 1100.

Уретаковие і пентафталеві лаки ПФ-170, ПФ-238, ПФ - 283 використовуються при захисті клеєних і клеефанерних конструкцій, а також виробів з деревних матеріалів для збереження природного вигляду захищаються поверхонь. Товщина лакофарбового покриття повинна знаходитися в межах 90-150 мкм, в залежності від типу покриттів і умов експлуатації.

Торці клеєних дерев'яних конструкцій і місця зіткнення з металевими накладками захищаються тіокодовимі мастиками У - 30м, УГ - 32 або апоксіднимі шпаклівками К - 153 і К - 115. в металодерев'яних конструкціях металеві деталі захищаються від корозії відповідно до рекомендацій СНиП 2.03.11-85 « Захист будівельних конструкцій від корозії ». У пояснювальній записці слід конкретно вказати яка конструкція (або елемент конструкції) захищається, ніж захищається, яким способом. Наприклад: для клеефанерной утепленій плити покриття під рулонну покрівлю:

- Конструктивні заходи захисту: пристрій вентиляції уздовж ската покрівлі, винос карниза на 500мм від поздовжньої стіни, надійний пристрій стиків (утеплений розширений поздовжній стик)

- Хімічні заходи захисту: просочення дерев'яних ребер плит 10% -ним розчином кремнефтористого амонію (КФА) за способом гаряче - холодних ванн; забарвлення фанерних обшивок пентафталевой емаллю ПФ - 115 за два рази (ця забарвлення для нижньої обшивки є і пароізіляціей).

За умовами вогнестійкості рекомендується проектувати конструкції масивного, прямокутного перетину, межа вогнестійкості яких складає 30-40 хвилин і захист який антипіренами не потрібно. Для підвищення вогнестійкості вузлових з'єднань доцільно розміщувати металеві елементи кріплення в товщі дерев'яного елементу.

5. Техніко-економічні показники проекту

Витрата деревини у справі - Vg [м3 / м2]:

Витрата cтали Gст [кг / м2]

Фактична власна маса несучої конструкції - gфсм [кг / м2]:

Фактична власна маса несучої конструкції - KФСМ

Література

1. СНиП 2.01.07-86. Навантаження і впливи. - М .: Стройіедат, 1988.

2. СНиП II-25-80. Дерев'яні конструкції. Норми проектування-М .: Стройиздат, 1982.

3. Конструкції з дерева і пластмас; Уч. для вузів / Під ред. Г.Г. Карлсена, і В.В.Сдіцкоухова, - М.: Стройиздат, 1986.

4. Конструкції з дерева і пластмас. Приклади розрахунку і конструювання; Уч.пособие для вузів / Під ред. В.А.Іванова.- Київ Вища школа, 1981.

5. Грін І.М. Будівельні конструкції з дерева і синтетичних матеріалів. Проектування і розрахунок. - Київ: Віда школа. 1980.

6. Посібник з проектування дерев'яних конструкцій / ЦНІЇСЬК ім. В.В, Кучеренко.- М .: Стройиздат, 1886.

7.Рекомендація з проектування панельних конструкцій із застосуванням деревини і деревних матеріалів для виробничих будівель / ЦНІЇСЬК ім. А, В, Кучеренко. - М .: Стройиздат, 1982,

8.Руководство щодо забезпечення довговічності дерев'яних клеєних конструкцій При впливі на них мікроклімату будівель різного призначення і атмосферних чинників / ЦНІЇСЬК їм, -В.А.Кучеренко. - М .: Стройиздат, 1981.

9.Руководство з виготовлення та контролю якості -дерев'яний клеєних конструкцій / ЦНІЇСЬК ім. В.А, Кучеренко, - М .: Стройиздат. 1982,

10 :, Калугін А, В., Фаїзов І.М. Проектування і розрахунок огороджувальних конструкцій. Методичні вказівки по виконання курсового проекту, - Перм: ППІ, 1990,

11. Зубарєв Г.Н, Конструкції з дерева і пластмас. Навчальний посібник - М .: Вища школа, 1990. 287 с.

12, Іванов В, А., Клименко В.З, Конструкції з дерева і пластмас - Київ: Вища школа 1983.

13. Кормаков Л.І. Валентіновічуо А.Ю. Проектування клеєних з дерев'яних конструкцій - Київ: Будівельник, 1983.

© 8ref.com - українські реферати