Курсовая работа изделия из древесины. Махнач ДЕРЕВО. КУрсовой Проект по дисциплине Конструкции из дерева и пластмасс (наименование учебной дисциплины) на тему Ограждающие и несущие конструкции здания
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Курский государственный университет» Кафедра «Промышленное и гражданское строительство» КУрсовой Проект по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» (наименование учебной дисциплины) на тему «Ограждающие и несущие конструкции здания» . Направление подготовки: 08.03.01 Строительство ___________ «Промышленное и городское строительство»____________ (код, наименование) Автор работы (проекта) Махнач Н.П, (подпись, дата) (инициалы, фамилия) Группа 46.1 Руководитель работы (проекта) Делова М.И. (подпись, дата) (инициалы, фамилия) Работа (проект) защищена (дата) Оценка Председатели комиссии Меркулов С.И. (подпись, дата) (инициалы, фамилия) Члены комиссии Татаренков А.И. (подпись, дата) (инициалы, фамилия) Делова М.И. (подпись, дата) (инициалы, фамилия) Курск 2022 СОДЕРЖАНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Курский государственный университет» Кафедра промышленного и гражданского строительства ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» Студент код группа 46.1 Тема: «Ограждающие и несущие конструкции здания» Срок предоставления проекта к защите «____»__________ 20___г. 1. Разработать ограждающие и несущие конструкции каркаса здания Прирельсовый склад . 2. Исходные данные для проекта: 2.1. Место строительства Мурманск__ __ 2.2. Порода древесины Сосна, 1С . 2.3. Группа конструкций по темп 1А . 2.4. Длина здания м 2.5. Основной пролет 18 м. 2.6. Пролет пристройки м. 3. Содержание курсовой работы: 3.1.Содержание пояснительной записки курсового проекта: 3.1.1. Проектирование клеефанерной плиты покрытия; 3.1.2. Проектирование дощатоклееной балки покрытия; 3.1.3. Проектирование круглой арки. 3.2. Перечень графического материала
Руководитель проекта __________Делова М.И._______________________ /фамилия, инициалы/ Задание принял к исполнению _________________________ « » 2020 г Введение Темой курсового проекта является проектирование деревянных конструкций каркаса прирельсового склада в г. Мурманск. 1. Указания по изготовлению, монтажу и эксплуатации деревянных конструкций Клееные конструкции из дерева проектируем сборными заводскими изготовлениями. Технологический процесс изготовления клееных конструкций предусматривает выполнение следующих основных операций: 1. Подготовка древесины: сушка и сортировка. Рекомендуется сушка пиломатериалов в три этапа: атмосферная, камерная и в условиях цеха. Сортировку производят по влажности и качеству. 2. Вырезка дефектных мест. 3. Сравнение досок по длине и ширине. Выяснение недопустимых пороков. После торцовки пиломатериалы поступают на линию склеивания досок. Подготовка поверхности под склеивание досок. Поверхность под склеивание обрабатывают по седьмому классу шероховатости склеиваемой поверхности, фрезеруют и очищают от пыли. 4. Сборка пакета и запрессовка конструкций. После нанесения на поверхность заготовки клея предусматривается сборка панелей конструкции из подлежащий склеиванию заготовок, транспортировка их к запрессованию, запрессовка, выдержка под давлением для создания монолитного соединения. 5. Окончательная обработка. Включает фрезеровку боковых поверхностей, торцовку конструкций, сверление отверстий под болты, нанесение защитных средств. При монтаже клееных конструкций применяют стропы, захваты и другие грузозахватные приспособления. Во избежание смятия древесины в местах обхвата конструкций стропами устраивают прокладки из угловой стали. Транспортировку деревянных конструкций производят укрупненными элементами пакета в положении исключающих появления монтажных деформаций. При проектировании клееных деревянных конструкций особое внимание уделяют условиям эксплуатации в соответствии с характеристиками температурно-влажностных воздействий в соответствии с СП 64.13330.2017. 2. Проектирование клеефанерной плиты покрытия. 2.1. Данные для расчета. Необходимо запроектировать плиту покрытия склада минеральных удобрений в г. Мурманск. Температурно-влажностные условия эксплуатации 1. (Эксплуатация конструкций при сухом режиме помещений от 40% до 50% влажности в отопительный сезон, поэтому учет влияния влажности на прочность древесины не требуется, т.к. ожидаемая эксплуатационная влажность не превышает значения 12%, для которого установлены нормативные величины прочности (т. Г2 СП 64.13330.2017). Материалы плиты: – древесина (ребра поперечные и продольные) –сосна 1 сорта согласно сортамента пиломатериала по ГОСТ 8486-86Е плотность древесины ρ=500кг/м3; – фанера березовая марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69* толщиной 8-8 мм, соединяется с деревянным каркасом клеем марки ФР12 по ТУ 600601748-78, ρ=700кг/м3. – утеплитель – минеральная вата на основе базальтового волокна PAROG 37 с объемным весом γ=0,3 кН/м3; плотность ρ=30кг/м3; –пароизоляция – паронепроницаемая антиконденсатная полимерная ткань FOLIAREX 110 г/м2 Над утеплителем предусмотрена воздушная прослойка, вентилируемая вдоль плиты. Класс ответственности здания II, γn=0,95. 2.2. Выбор конструктивной схемы, компоновка поперечного сечения плиты. Принимаем плиту с размерами в плане 5680×1480 мм. Предварительно примем четырьмя продольными ребрами. Ширина панели принята равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания bп=1000мм. Поперечные ребра располагаем в торцах плиты и под стыками фанеры. Листы фанеры, длиной 1500мм стыкуются на «ус» в трех местах по длине плиты. Верхняя полка из фанеры толщиной 8 мм, нижняя – 8 мм. Для фиксации утеплителя в проектном положении установлена решетка из деревянных брусков 25×25 мм прикрепленных к ребрам каркаса гвоздями. Для дощатого каркаса плиты предварительно назначаем поперечные размеры ребер из условия hр=1/25÷1/35L (где L – пролет плиты). hр=5700/25÷5700/35=228÷163 мм. По рекомендуемому сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 21154-80*) принимаем черновые заготовки (доски) сечением 50×200 мм. После сушки (до влажности – 12%) и четырехстороннего фрезирования (со всех сторон по 2 мм) черновых заготовок на склейку идут чистые доски размером сечения 46×196 мм.   Рисунок 1 – Клеефанерная плита покрытия Высота плиты назначаем из условия hn=(1/30÷1/40)L=5700/30÷5700/40=190мм÷143мм Высота поперечного сечения плиты с учетом принятых размеров ребер и обшивок hn=hр1+δф.в.+δф.н.=196+8+8=212 мм где hр1 (или hр2) – высота поперечного сечения продольного(или поперечного) ребра клеефанерной плиты, мм; δф.в. – толщина верхней фанерной обшивки, мм; δф.н. – толщина нижней фанерной обшивки, мм. Величина высоты поперечного сечения клеефанерной плиты находится в пределах допустимых значений. Клеефанерные плиты покрытия укладываются по несущим деревянным конструкциям (балкам, фермам). 2.3. Определение количества продольных ребер. Расчет верхней обшивки на местный изгиб. Расчет верхней обшивки на местный изгиб выполняется на действие сосредоточенной силы Р = 100 кгс (1кН) представляющую собой монтажную нагрузку от веса человека с инструментом. Верхняя фанерная обшивка при местном изгибе рассматривается как пластинка, загруженная сосредоточенной силой. В расчетах сосредоточенная нагрузка Р=100 кгс (1 кН) принимается с коэффициентом перегрузки n=1,2 и распределяется на полосу фанерной обшивки шириной 100 см. Расчетная схема верхней обшивки представлена на рис.  Рисунок 2 – К расчету верхней обшивки клеефанерной плиты Шаг продольных ребер определяют из условия прочности при изгибе верхней обшивки  где  – момент сопротивления верхней обшивки шириной 100 см, см3;  – расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек шпона, – расчетный изгибающий момент, кН/см кН/смn=1,2 – коэффициент перегрузки, учитывающий монтажную нагрузку. а – расстояние между продольными ребрами в осях.  Продольные ребра ставятся на расстоянии не превышающем 50 см друг от друга из условия работы фанерных обшивок на изгиб от сосредоточенной нагрузки. 2.4. Сбор нагрузок на плиту. Таблица 1 – Постоянные нагрузки на 1 м2 плиты
 ;  – толщина фанерных обшивок; ;  – высота сечения продольных и поперечных ребер соответственно; ;  – ширина сечения продольных и поперечных ребер соответственно; ;  – количество продольных и поперечных ребер; ;  ;  – объемный вес древесины, фанеры, утеплителя.2.5. Снеговая нагрузка Вычислим снеговую нагрузку. Согласно п.10.1 [2] нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:  где:  - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий ( под действием ветра или иных факторов), принимаемый равным 1, согласно п.10.6; -термический коэффициент, согласно п.10.10 принимаемый равным 1; - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, в соответствии с приложением Б, пунктом Б.1, равный 1.  - нормативное значение веса снегового покрова на 1м2. (по приложению К , табл. К.1. СП 20.13330.2016 [2] значение для г.Мурманск составит 2,5 кН/м2). Тогда нормативное значение снеговой нагрузки составит:  кН/м2Вычислим расчётную снеговую нагрузку:  кН/м2где:  - коэффициент надёжности по нагрузке, принимаемый равным 1,4 согласно п. 10.12[2].Полная нормативная и расчетная нагрузки составят:  кН/м2 кН/м2Следовательно, величина полной нагрузки на 1 погонный метр плиты составит: нормативная  кН/м;расчетная  кН/м.2.6. Расчетные характеристики материалов плиты. Каркас плиты выполнен из обрезных досок сосны. Верхняя и нижняя обшивки из фанеры марки ФСФ. Фанера и древесина, обладают разными модулями упругости. Наиболее напряженным материалом плиты является фанера, расположенная в зонах максимальных нормальных напряжений, возникающих при изгибе панели. Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм и более по таблице 8 СП 64.13330.2017: расчётное сопротивление растяжению в плоскости листа Rф.р=14МПа; сжатие Rф.сж=12МПа; расчётное сопротивление по скалыванию Rф.ск=0,8МПа; расчётное сопротивление по изгибу Rф.изг=6,5МПа; 2.7. Определение геометрических характеристик сечения Приведенная ширина полки ( расчетная ширина фанерных обшивок):  при   при  , где  – пролет плиты; – полная ширина сечения плиты; – расстояние между продольными ребрами по осям. Площадь поперечного сечения – нижней обшивки  – верхней обшивки  – продольных ребер  Расчет панели производится по приведенным к фанере геометрическим характеристикам  Приведенный статический момент сечения относительно нижней грани панели Расстояние от нижней грани клеефанерной плиты до центра тяжести сечения   Расстояние между ребрами в осях  Расстояние между ребрами в свету  Приведенный момент инерции относительно центра тяжести сечения  Приведенный момент сопротивления   Расчетный изгибающий момент  Напряжение растяжения в нижней обшивке определяется по формуле:  Условие прочности выполняется. – коэффициент, учитывает ослабление сечения обшивки усовыми соединениями фанеры. Рисунок 3 – Несущая конструкция Проверка на скалывание по шву в местах сопряжения обшивок с ребрами жесткости  Рисунок 4 – Приведенное сечение клеефанерной плиты Поперечная сила на опоре  Статический момент верхней обшивки относительно центра тяжести сечения  Скалывающие напряжения в клеевом шве определяются по формуле Прогиб панели от нормативной нагрузки (1,48 кН/м) в см. равен: 3. Проектирование дощатоклееной балки покрытия Проектируем балку покрытия пристройки прирельсового склада в г. Мурманск. Температурно-влажностные условия эксплуатации 1. Пролет балки L=9 м. Шаг конструкции В=5,7 м. Покрытие – клеефанерные плиты. Материал балок – сосна 1С. Класс ответственности здания – II. 3.1. Сбор нагрузок на балку Нормативная нагрузка от покрытия (веса клеефанерной плиты и кровли)  Расчетная нагрузка от покрытия (веса клеефанерной плиты и кровли)  Полная нормативная снеговая нагрузка  Полная расчетная снеговая нагрузка  Нормативная нагрузка от собственного веса балки:  где kс.в.- коэффициент собственного веса балки, равный 4. Расчетная нагрузка от собственного веса балки:  Полная нагрузка на погонный метр: – нормативная нагрузка:  – расчетная нагрузка  3.2. Статический расчет балки Расчетный пролет балки с учетом опирания  где а - расстояние от точки приложения реакции на опоре до торца балки, равное 15 см. Максимальные (расчетный) изгибающий момент в середине пролета балки  Максимальная (расчетная) поперечная сила на опоре.  3.3. Определение геометрических характеристик сечения Принимаем балку прямоугольного сечения высотой:  По сортаменту пиломатериалов принимаем черновые заготовки (доски) сечением 40×150 мм П  осле фрезирования пластин с двух сторон доска будет иметь толщину:Назначаем высоту балки (высота клееного пакета):  Тогда ширина поперечного сечения балки   Рисунок 5- Поперечное сечение балки Момент инерции поперечного сечения балки:  Момент сопротивления поперечного сечения балки:  Статический момент поперечного сечения балки:  3.4. Конструктивный расчет балки Проверяем сечение балки по нормальным напряжениям:   – коэффициент учитывающий толщину склеиваемых досок, принимаем по табл. 11 СП 64.13330.2017. – коэффициент условия работы, учитывающий температурно-влажностный режим эксплуатации, принимается по табл. 9 СП 64.13330.2017; – коэффициент учитывающий абсолютную высоту клеедощатого пакета принимаем по табл. 10 СП 64.13330.2017; – расчетное сопротивление изгибу древесины, определяется по табл. 3 СП 64.13330.2017. Условие выполнено, прочность балки обеспечена. Проверим прочность клееной балки на опоре на действие максимальных касательных напряжений.   Условие выполнено. 3.5. Расчет по устойчивости плоской формы деформирования Устойчивость балки обеспечивается связями. Связи расположены вблизи верхней кромки балки, т.е. со стороны сжатой зоны изгибаемого элемента. Расстояние между узлами связей принимаем 3 м (кратным ширине панели покрытия). Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного сечения  Коэффициент устойчивости плоской формы деформирования  где  – расчетная длина, равная расстоянию между точками раскрепления верхнего пояса балки из плоскости; – коэффициент, учитывающий форму эпюры изгибающих моментов в балке, определяемый по табл. Е2 СП 64.13330.2017; Проверка прогиба балки. где f0 – прогиб балки постоянного сечения, высотой hбез учета деформации сгиба.  k– коэффициент, учитывающий переменность сечения балки по высоте:  С – коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига поперечной силы:   Условие выполнено. 4. Расчет балки с волнистой стенкой 4.1. Компоновка поперечного сечения балки По конструктивным требованиям высоту сечения балки назначаем из условия (1/10÷1/15) L   Принимаем h=0,9м Ширину поясов балки  принимаем в пределах   – высота и ширина поясов балкиВысоту пояса  принимаем из условия  Принимаем hn=150мм  Принимаем  Пояса балки принимаем из клееного пакета (максимальная толщина доски не более 45 мм). По сортаменту пиломатериалов принимаем черновые заготовки (доски) сечением 44×300 мм. После сушки и четырехстороннего фрезерования (со всех сторон по 6 мм) черновых заготовок на склейку идут чистые доски размером сечения 32×288 мм. Окончательно назначаем размеры поясов балки   Минимальная толщина фанерной стенки составляет 6 мм. Принимаем  . Волнистая фанерная стенка вклеивается в вырезанные по синусоиде в поясах пазы трапециевидного сечения. Глубина паза  принимаем не менее  ( -толщина фанерной стенки). Высота волны стенки назначается из условия   Принимаем  Отношение высоты волны  к ее длине  принимают 1/12÷1/18.По длине балки размещают целое число полуволн   Принимаем длину волны 1140мм. По длине балки разместится 6 волн.  В балках с волнистой стенкой нормальные напряжения воспринимаются только поясами, поэтому приведенные геометрические характеристики сечения не определяются, для расчета используются характеристики деревянных поясов балки. Волнистая форма стенки придает ей достаточную устойчивость и позволяет обходиться без ребер жесткости. Ставятся только опорные ребра, благодаря чему балки с волнистой стенкой легче балок с плоской стенкой. 4.2 Сбор нагрузок на балку Нормативная нагрузка от покрытия (веса клеефанерной плиты и кровли) Расчетная нагрузка от покрытия (веса клеефанерной плиты и кровли) Полная нормативная снеговая нагрузка Полная расчетная снеговая нагрузка Нормативная нагрузка от собственного веса балки: где kс.в.- коэффициент собственного веса балки, равный 4. Расчетная нагрузка от собственного веса балки: Полная нагрузка на погонный метр: – нормативная нагрузка: – расчетная нагрузка  4.3. Статический расчет балки Расчетный пролет балки с учетом опирания Максимальные (расчетный) изгибающий момент в середине пролета балки  Максимальная (расчетная) поперечная сила на опоре.  Момент инерции поясов балки определяется без учета работы фанерной стенки.   – расстояние между центрами тяжести поясов  – размеры поперечного сечения пояса балки Момент инерции поперечного сечения балки без учета фанерной стенки   Статический момент пояса относительно нейтральной оси  Коэффициент податливости фанерной стенки  Коэффициент снижения момента сопротивления поперечного сечения балки вследствие податливости фанерной стенки, определяем по формуле:  Проверка прочности балки по нормальным напряжениям в нижнем растянутом поясе   -в верхнем сжатом поясе   -коэффициент продольного изгиба верхнего пояса из плоскости изгиба, принимаемый по п. 6.3. СП 64.13330.2017   Проверку балки по наибольшим сдвигающим напряжениям проводим в опорном сечении с учетом потери местной устойчивости   - расчетное сопротивление срезу, 6 МПа; - коэффициент устойчивости волнистой фанерной стенки  k2=1/15=0,067 – cреднее значение коэффициента, равного отношению высоты волны hв к длине волны lв;  - модуль упругости фанерной стенки в направлении оси балки 12000МПа; - модуль сдвига фанеры 700МПа; - гибкость волнистой фанерной стенки, определяется по формуле где  – высота стенки между поясами hв – высота волнистой стенки  При обеспечении устойчивости стенки проверяем ее на срез без учета Прочность клеевого соединения полки с волнистой стенкой    определяют по глубине пазаПрогиб балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой   | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
=
=
=