Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет плиты покрытия с фанерной обшивкой.

3. Расчет стеновой панели с асбестоцементными обшивками.

4. Расчет двускатной балки.

5. Статический расчёт двухшарнирной рамы.

6. Определение усилий в стойках рамы.

7. Расчёт узлов рамы.

8. Карнизный узел.

Список используемой литературы.

Введение

Применение клееных деревянных несущих конструкций в сочетании с лёгкими ограждающими конструкциями обеспечивает, по сравнению с железобетонными, снижение веса здания в целом в 2,5-3 раза, экономии стали до 4,3кг/м³, снижении трудозатрат в 1,5-1,8 раза и стоимости по приведённым затратам на 7-10%.

Современное строительство ведётся с широким использованием эффективных материалов и облегчённых конструкций. Материалы для облегчённых покрытий следует выбирать с учётом степени воздействия на них с внутренней среды помещения. Для ограждающих конструкций следует применять материалы, обладающие достаточной механической прочностью, и стойкостью против влаги, коррозии и возгорания.

Ограждающие конструкции зданий проектируют холодными и утеплёнными. Они могут изготавливаться в построечных условиях из отдельных элементов и в заводских в виде готовых плит и панелей. Ограждающие конструкции покрытий делятся на чердачные и бесчердачные. В покрытиях функции ограждения выполняют кровли и поддерживающие их настилы, в стенах гидроизоляционные материалы, закрепляемых в обшивке.

В отапливаемых зданиях для предохранения от потерь тепла в покрытиях и стенах укладывают утеплители, располагаемый с наружной (холодной) стороны ограждения. Рекомендуется применять лёгкие несгораемые или трудносгораемые утеплители в виде жёстких или полужёстких плит.

Для предохранения ограждения от конденсационного увлажнения применяют пароизоляцию, которую ставят с внутренней (тёплой) стороны ограждения. Для неё используют рулонные материалы: толь, пергамин и синтетические плёнки.

Бесчердачные покрытия с относительной влажностью воздуха помещения до 60% устраивают беспустотными, а с большой влажностью - пустотными, в которых предусмотрены сквозные продухи для удаления лишней влаги из толщины покрытия. Настилы покрытий поддерживаются стропилами или прогонами, обшивка стен прогонами.

В связи с переходом на индустриальный метод в строительстве широкое распространение получили крупноразмерные плиты покрытий и панели стен с деревянным каркасом и обшивками из фанеры, асбестоцементных листов и древесных плит.

1. Исходные данные

Район строительства - г. Воронеж

Тепловой режим здания - теплый

Вес снегового покрова - Sо= 1 кН/м²

Ветровое давление - W₀=0,3 кН/м²

Утеплитель - жесткие пенопластовые плиты - δ=40 мм, γ=100 кг/м³

L=18м

H=3,8м

2. Расчёт плиты покрытий с фанерной обшивкой.

Выбираем ребристую конструкцию панели с размерами в плане 5980x1470мм с четырьмя продольными рёбрами.

Обшивки применяем: верхнюю из семислойной фанеры марки ФСФ толщиной 10мм, а нижнюю из пятислойной, толщиной 8мм. Для удержания утеплителя в проектном положении применяем решётку из брусков 25х25мм, которые крепятся гвоздями к рёбрам.

Высоту рёбер принимаем согласно рекомендациям проектировании:

(1/20÷1/40)l, принимаем:

,

тогда с учётом сортамента досок принимаем 50х 175мм, а после фрезерования их размеры получаются 49x174мм.

Определим собственный вес панели:

1) фанерные обшивки: (0,008+0,01)6500=117 Н/м²

2) рёбра: (0,046·0,174)((5,98∙4+0,43∙15)/(6∙1,5))5000=143,9 Н/м²

3) прижимные бруски: 0,025·0,025·5000∙12((1,43∙3+0,43∙6)/6∙1,5)=28,6 Н/м²

Итого собственный вес панели без утеплителя: q_пан=289,5 Н/м²

Вес рубероидной кровли: 100·1=100 Н/м²

Вес утеплителя: q_ут=40 Н/м²

Нагрузку на панель вычисляем по таблице:

Наименование	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надежности по нагрузки, γf	Расчетная нагрузка, Н/м2
Собственный вес панели	289,5	1,1	147,57
Утеплитель	40	1,2	48
Рубероидная кровля	100	1,1	110
Постоянная нагрузка	429,5	1,1	476,45
Снеговая нагрузка	1260	1,43	1800
Полная нагрузка	1689,5		2276,45
Погонная нагрузка	1689,5∙1,48= 2500,46 Н/м		2276,45∙1,48= 3369,15 Н/м

Изгибающий момент:

М_max= 3369,15·5,98²/8=15060,27 Н·м

Перерезывающая сила:

Q_max =3369,15·5,98/2=10073,75 Н

При расчете плит покрытий на прочность и по прогибам фактическое поперечное сечение плиты заменяется приведен­ным и алгоритм расчета следующий:

1. Определяется коэффициент приведении n_ф, равный отношению модулей упругости, определяется по формуле:

, (1.1)

где Е_д и Е_ф - модули упругости древесины и фанеры соответст­венно.

n_ф=10000/9000=1,11

Приведенная ширина панели равна:

b_пр=0,9·3b+4 b_р=0,9·43,2·3+4·4,6=135 см

2. Геометрические характеристики приведенного сечения определяются по следующим формулам:

Площадь приведенного сечения: , где - площадь поперечного сечения фанерной нижней растянутой обшивки;

см².

- площадь поперечного сечения фанерной верхней сжатой обшивки;

см².

F_д – площадь поперечного сечения древесины ребер;

см².

n_р – количество ребер, b_д – суммарная ширина деревянных ребер;

h_д – высота деревянных ребер.

Коэффициент привидения n_ф, равный отношению модулей упругости, определяется по формуле:

, где E_д и E_ф - модули упругости древесины и фанеры соответственно.

Приведем материал плиты к материалу верхней обшивки

; ;

см².

Площадь поперечного сечения верхней сжатой обшивки

Е^в_ф=b ^в_ф.р ·δ_в=0,8·135=108 см²

Нижней растянутой обшивки:

Е^н_ф=b ^н_ф.р ·δ_н=0,6·135=81 см²

Площадь поперечного сечения древесины рёбер

F_д= b_р·h_д· n_р=4·4,6·17,4=320 см²

Площадь приведённого сечения:

F_пр= F^н_ф·n _ф+ F^в_ф+ n_д· F_д F_пр=1,12·81+ 108+ 1,18·320=576,32 см²

Приведенный статический момент сечения относительно нижней его грани:

S_пр=81·1,12·0,6/2+108·(0,6+17,4+0,8/2)+1,18·320·(0,6+17,4/2)=5526,1 см³

Координаты центра тяжести приведенного сечения относительно оси 1-1, проходящей через нижнюю грань сечения:

Y₀= S_пр/ F_пр=5526,1/576,32=9,6 см

от верхней грани:

h – y₀ = 19,2-9,6=9,6см.

Приведенный момент инерции вычисляется без учета собственных моментов инерции обшивок:

I_д= (b_р·h_д³· n_р)/12=(4,6·17,4³·4)/12=8077,64 см⁴

y^в_ф=188-96-8/2=88мм

y_д=96-188/2=2мм

y^н_ф=96-6/2=93мм

I_пр=1,12·81·9,3²+108·8,8²+1,18·320·0,2²+1,18·8077,64=25755,8 см⁴

Приведенные моменты сопротивления:

W_пр.р=25755,8/9,6=2682,9 см³

W_пр.с=25755,8/(18,8-9,6)=2799,5 см³

3. Проверка напряжений в растянутой обшивке панели производится по формуле:

где R_ф.р — расчетное сопротивление фанеры растяжению; k_ф -коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при соединении на ус или с двухсторонними накладками k_ф = 0,6 для фанеры клееной и k_ф = 0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков k_ф = 1.

σ_р=(15060,3 *9,6)/ 25755,8 =5,62 МПа≤ 14·0,6=8,4 МПа

Проверка напряжений в крайних растянутых волокнах древесины ребер производится по формуле:

где R_и - расчетное сопротивление древесины изгибу.

σ_д=(15060,3 *9,6*1,11)/ 25755,8 =6,2 МПа <14 МПа

4. Проверка сжатой обшивки плит на устойчивость в соответствии с главой СНиП; проектированию деревянных конструкций производится по формуле:

φ_ф=1-((а/ δ_в) ²/5000)=1-((42,5)²/5000)=0,64

W_расч=0,64∙2799,5=1791,68см³

σ_с=15060,3,44/1791,68∙10^-6=8,38 МПа<12 МПа

5. Проверка верхней обшивки на местный изгиб сосредото­ченной монтажной нагрузкой Р = 1,2кН производится как балки шириной 100 см, заделанной по концам (в листах приклеивания к ребрам плиты):

М=1200·34/8=5100 Н·см

W= (b-b_в²)/6=(100·0,8²)/6=10,67 см³ , σ=15000/16,7=4,77 МПа<6,5∙1,2=7,8МПа

Здесь с - толщина между ребрами в осях; b=100 см; δ_в — толщина верхней обшивки; R_ц - расчетное сопротивление фане­ры изгибу поперек волокон. Коэффициент 1,2 учитывающий кратковременное действие монтажной нагрузки, принят в соответствии с главой СНиП по проектированию деревянных конструкций.

6. Расчет на скалывание древесины или на скалывание по клеевому слою между шпонами фанеры производится по формуле:

где Q— расчетная поперечная сила; S_пр - статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси; R_ск — расчетное сопротивление древесины скалыванию либо сопротивление скалыванию клеевых слоев между шпаками фанеры (в пределах продольных ребер).

τ =10073,8∙5526,1∙10^-6/25755,8∙10^-8∙0,135∙4=0,36МПа<0,6МПа

7. Относительный прогиб плиты определяется по формуле:

где Е_ф - модуль упругости фанеры; К= 1,4 - коэффициент, учитывающий прирост прогиба конструкции в процессе эксплуатации вследствие снижения модуля упругости материала и ползучести клеевых соединений.

f/l=(5∙2500,5∙5,98³/(384∙8,5∙10⁷∙25755,8∙10^-8)=0,0032<0,004

Таким образом, выбранные размеры плиты с ребрами 46x174 мм и толщиной нижней фанерной обшивки 8 мм удовлетворяют условию прочности и жесткости.