«РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ С КАРКАСОМ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ»
Министерство образования и науки Украины
Донбасская национальная академия строительства и архитектуры
Кафедра “Металлические конструкции”
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Для выполнения курсового проекта по дисциплине
«Конструкции из дерева и пластмасс»
на тему: «Расчет производственного здания с каркасом из древесины»
(для студентов специальностей
6.120.100 «Архитектура»;
6.092.101 «Промышленное и гражданское строительство»)
Утверждено на заседании кафедры ”Металлические конструкции” Протокол № 07-08_09 от 26.02.09 г.
Макеевка, ДонНАСА, 2009 г.
УДК: 624.011.1.04(083.75)
Методические указания по расчету производственного здания с каркасом из древесины (Пример расчета) для студентов специальностей 6.120.100 «Архитектура» и 6.092.101 «Промышленное и гражданское строительство» / Сост.: Ягмур А.А., Назим Я.В., Бакаев С.Н., Бусько М.В. – Макеевка: ДонНАСА. – 2009. – 25 с.
В методических указаниях приведены основные положения расчета несущих и ограждающих конструкций производственного здания с каркасом из древесины.
Методические указания предназначены для студентов специальностей 6.120.100 «Архитектура» и 6.092.101 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения.
Составители: Ягмур А.А., доц.
Назим Я.В., доц.
Бакаев С.Н., доц.
Бусько М.В., доц.
Ответственный за выпуск: Ягмур А.А., доц.
Рецензент: Невгень Н.А., доц.
-
Исходные данные
- Здание сельскохозяйственного назначения.
- Температурный режим работы здания – отапливаемое.
- Класс здания по степени ответственности – II.
- Группа конструкций А1.
- Район строительства – г. Запорожье.
- Пролет здания – 18 м, высота до низа несущих конструкций – 6 м, шаг стоек каркаса – 6 м, длина здания – 48 м.
- Покрытие с рулонной кровлей по клеефанерным панелям и дощато-клееным балкам. Уклон кровли 10%. Стеновое ограждение – клеефанерные панели толщиной 0,21 м. Расчетная нагрузка от стеновых панелей 0,346 кПа площади стены.
- Стойки дощато-клееные постоянного по высоте сечения.
- Материал – пиломатериалы хвойных пород (сосна, ель).
Расчет клеефанерной панели покрытия
Размеры панели (рис. 1а) в плане принимаются равными 1,48´5,98 м; обшивки – из водостойкой семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм; ребра – из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50. Утеплитель – минераловатные плиты толщиной 8 см. Плотность утеплителя 1 кН/м2. Пароизоляция – из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Кровля – 3х-слойный рубероидный ковер.
Компоновка сечения панели.
Ширина панели принимается равной ширине фанерного листа с учетом обрезки вп=1480 мм.
Каркас состоит из четырех продольных ребер (рис. 1в). Для изготовления клееного дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние обшивки, принимаются доски 42´167 мм (после острожки). Расчетный пролет панели вр = 0,99 × l = 0,99 × 5980 = 5920 мм.
Высота панели получается 183 мм, что составляет 183/5920 = пролета и соответствует рекомендациям, согласно которым высота панели составляет l
Рис. 1. Утепленная клеефанерная панель покрытия
а – план; б – продольный разрез; в – поперечный разрез; 1 – обшивки из фанеры; 2 – утеплитель; 3 – пароизоляция; 4 – продольные ребра из досок; 5 – поперечные ребра из досок; 6 – торцевая доска для крепления панели к опоре; 7 – боковые трапециевидные бруски
Шаг ребер принимается из расчета верхней обшивки на местный изгиб поперек волокон от монтажной нагрузки Р = 1 × 1,2 = 1,2 кН как балки шириной 1000 мм. Расстояние между ребрами в осях С = = 465 мм.
Изгибающий момент в обшивке:
= 6,975 кН×см.
Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм
см3.
Напряжение от изгиба сосредоточенной силой
МПа £ Rфи gс = 6,5×1,2 = 7,8 МПа.
Нагрузки на панель.
Подсчет нагрузок на панель представим в табличной форме (см. табл. 1).
Таблица 1
Нагрузки на 1м2 клеефанерной панели
№
п/п
Нагрузка
Нормативная нагрузка, кН/м2
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка, кН/м2
3х-слойный рубероидный ковер
0,12
1,3
0,156
Фанера марки ФСФ 2´0,008м ´ 7 кН/м2
0,112
1,1
0,123
Продольные ребра с учетом продольных стоков кН/м3
0,118
1,1
0,13
Поперечные ребра кН/м3
0,01
1,1
0,11
Утеплитель – минераловатные плиты кН/м3
0,0723
1,1
0,0795
Пароизоляция
0,02
1,1
0,022
Постоянная
0,4523
0,6205
Временная (снеговая)
1,11
1,11
Полная
1,5626
1,7305
Предельное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия вычислялось по формуле:
Sm = gfm × So ×m = 1,0 × 1,55 кПа × 1 = 1,55 кПа,
где :
gfm – коэффициент надежности по нагрузке, принимается по табл. 8.1 [2] в зависимости от установленного срока эксплуатации. Согласно приложению В [2] примерный срок эксплуатации зданий сельскохозяйственного назначения составляет 50 лет, в связи с чем gfm = 1,0;
S0 – характеристическое значение снеговой нагрузки, принимаемое в зависимости от снегового района расположения объекта строительства. Согласно приложению Е [2] для г.Запорожье Sо = 1,55 кПа;
m - коэффициент перехода от веса снегового покрова на поверхности земли к снеговой нагрузке на покрытие, определяемый по приложению Ж [2] в зависимости от формы кровли и схемы распределения снеговой нагрузки. Для уклона i = 0,1 m = 1,0.
Расчетные характеристики материалов
Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм по табл. 10 и 11 [1] определяется расчетное сопротивление растяжению Rф.р=14 МПа; расчетное сопротивление сжатию Rф.с = 12 МПа; расчетное сопротивление скалыванию Rфск = 0,8 МПа; модуль упругости Еф = 9000 МПа. Для древесины ребер модуль упругости Едр = 104 МПа.
Геометрические характеристики сечения панели.
Приведенная ширина фанерных обшивок впр = 0,9 × 1,48м = 1,332 м.
Геометрические характеристики поперечного сечения клеефанерной панели приводится к фанерной обшивке.
Приведенный момент инерции поперечного сечения панели:
Приведенный момент сопротивления:
Проверка панели на прочность.
Максимальный изгибающий момент в середине пролета:
кН/м,
где q = 1,7305 кН/м2 × 1,48 м = 2,5611 кН/м.
Напряжение в растянутой обшивке
где 0,6 – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке.
Расчет на устойчивость производится по формуле
При расстоянии между продольными ребрами в свету С1 = 0,424 м и толщине фанеры tф = 0,008 м:
то в соответствии п.4.26 [1]
jф =
Напряжение в сжатой обшивке:
.
Расчет на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производится по формуле:
где
Приведенный статический момент верхней обшивки относительно нейтральной оси:
Расчетная ширина клеевого соединения
врасч = 4×0,042 = 0,168 м
Таким образом, касательные напряжения в клеевом шве:
Проверка панели на жесткость
Относительный прогиб панели:
где Еф × Iпр – жесткость сечения;
где - предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 [1] и