Конструирование и расчёт клеефанерных плит покрытия

Введение

Цель курсового проекта состоит в ознакомлении студентом с методикой проектирования и расчёта клееных деревянных конструкций. Самостоятельная работа над проектом позволяет студенту закрепить теоретические знания по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс», более детально познакомиться с нормативными документами.

Задание на проектирование

Пролёт 18м

Шаг несущих конструкций 4м

Длина здания 48м

Высота колонны 9м

Район строительства Вологда

Балки покрытия – клеефанерная двускатная двутаврового сечения

Тип колонны – дощатоклееная двутаврового сечения.

Компоновка конструктивной схемы здания

Размещение колонн в плане принимают в соответствии с пролётом здания и шагом несущих конструкций по зданию. Привязку наружной грани колонн продольной оси в зданиях без мостовых кранов принимают, как правило, нулевой. Привязку к поперечным осям принимают центральной. У торцов здания колонны обычно смещаются с поперечной разбивочной оси на 500мм внутрь здания для возможности использовании ограждающих конструкций с одинаковой длиной.

Рис. 1

Конструирование и расчёт клеефанерных плит покрытия

Ввиду малости уклона балки покрытия, считаем длину балки равной пролёту здания, т.е. 18 м. В этом случае можно принять номинальные размеры плиты 1,5×4м. В продольном направлении длину плиты принимаем 3980 мм. Каркас плиты выполняем из сосновых досок 2-го сорта с расчетным сопротивлением скалыванию вдоль волокон при изгибе R_ск=1,6 МПа. Обшивки плит принимаем из березовой фанеры марки ФСФ толщиной 10 мм. Приняв ширину листов фанеры 1525 мм, с учетом обрезки кромок, ширину плиты принимаем 1480 мм, а поверху 1460 мм, что обеспечивает необходимый зазор между плитами. Расчётные характеристики фанеры принимаем по таблице 10/(3): R_фс=12 МПа; R_фи=6,5 МПа; R_фр=14 МПа; R_ск=0,8 МПа. Высоту ребра каркаса принимаем h=l/35=400/35=12см. Сечение 135x42 мм и 135х28. Общее число продольных ребер – 4, что обеспечивает расстояние в свету между ребрами менее 50 см. Торцевые и поперечные ребра принимаем высотой 100 мм и толщиной 28 мм. Количество поперечных рёбер 2. Расстояние в свету между поперечными ребрами 1,327 м, менее 1,5 м.

В качестве утеплителя принимаем минераловатные плиты. Толщину утеплителя назначаем по средней суточной температуре воздуха в январе.

Средние суточные температуры наружного воздуха в зимнее время года определяем по формуле:

,

где t₁ – многолетняя средняя месячная температура воздуха в январе, принимаемая по карте 5 [2], равна -10 °С (для Вологды);

Δ₁ – отклонение средней температуры воздуха наиболее холодных суток от средней месячной температуры, принимается по карте 7 обязательного приложения [2], равно 20 °С (для Вологды).

По справочным данным принимаем толщину утеплителя, равную 100 мм.

Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Для удержания утеплителя в проектном положении принимаем решетку из брусков 25х25мм, которые крепятся гвоздями к ребрам.

Рис. 2

Конструкция плиты показана на рис. 1

Сбор нагрузок.

Вес продольных ребер

Вес поперечных ребер

Всего вес ребер

Вес обшивок

Вес утеплителя

Снеговая нагрузка

Согласно новым внесениям в СНиП «Нагрузки и воздействия»

S_расч для 4 снегового района 2,4МПа.

Определение расчётных усилий

Т.к. отношение длины плиты к её ширине более 2, то плита рассчитывается как однопролётная балка. Таблица1.

Вид нагрузки
Постоянная
Вес кровли	0,15	1,3	0,195
Ребер	0,077	1,1	0,085
Обшивок	0,14	1,1	0,154
Утеплителя	0,18	1,2	0,216
Временная
Снеговая	1,7		2,4
Итого	2,247		3,05

Определим значение погонной нагрузки

Расчётная длина плиты

Изгибающий момент и поперечная сила

Так как l>6·c, то для учета неравномерности распределения нормальных напряжений по ширине плиты уменьшаем расчётную ширину обшивки путём введения в расстояние между ребрами коэффициента 0,9. тогда

Материалы, входящие в поперечное сечение плиты, приводим к фанере обшивки. Принимаем Едр=10000МПа Еф=9000МПа.

Определяем приведенный момент инерции

Приведенный момент сопротивления

Выполним проверку пяти условий прочности:

1. Проверка верхней обшивки на сжатие с учетом устойчивости при общем изгибе плиты.

При расстоянии между ребрами в свету с = 44 см и толщине фанеры 1см имеем отношение

с/d=44/1=44 < 50, тогда

j_Ф=1 – 44²/5000=0.61

<

2. Проверка верхней обшивки на местный изгиб между продольными ребрами от сосредоточенного груза.

Предполагается, что в процессе монтажа и эксплуатации на плиту может выходить рабочий, вес которого с инструментом принимают равным 1кН с коэффициентом надежности 1,2. При этом считается, что действие этой нагрузки распределяется на полосу шириной 100см. Расчётная схема балка с обоими защемлёнными концами. Тогда максимальный изгибающий момент:

Момент сопротивления сечения обшивки с расчётной шириной 100см

3. Проверка нижней обшивки на растяжение при общем изгибе плиты

<

4. Проверка клеевого шва между шпонами фанеры на скалывание.

Статический момент обшивки относительно нейтральной оси

5. Проверка продольных ребер на скалывание.

Приведенный статический момент половины сечения относительно нейтральной оси сечения плиты

<

6.Относительный прогиб плиты от нормативной нагрузки

<

Можно сделать вывод, что запроектированная клеефанерная плита покрытия имеет прогиб от нормативных нагрузок, не превосходящий предельно допустимого, и ее несущая способность по отношению к расчётным нагрузкам имеет дополнительные запасы несущей способности.

Дата добавления: 2015-10-13