144328 (Проектирование конструкций из дерева и пластмасс плавательного бассейна), страница 2

б) временная g_сн = 1600 · 3,5 = 5600 Н/м = 5,6 кН/м;

в) полная g = g_п + g_сн = 8 кН/м

3. Конструктивный расчет рамы

Задаемся: 1. Материал несущей конструкции – ель II сорта;

2. Ширина сечения: b = 165 мм; R_u = 1,3 кН/см²

3. Толщина слоев: r/_сл 200 _сл = r/200;

r = 5.12 м (табл. 9 СНиП II-2580)

_сл = 512/200 = 2,56 24 мм.

Определяем приближенно требуемую высоту сечения рамы в карнизном узле:

;

h_тр = = 97,33 см;

Компонуем сечение из 43 слоя h = 41·2,4 = 98 см

Принимаем высоту сечения в коньковом узле:

H_к = 0,3 · h = 0,3 · 105 =32 см;

в опорном узле:

h_оп = 0,4 · h = 0,4 · 105 = 42 см

а). Проверка сечений элементов рамы по внутренней сжатой кромке.

= ; ;

W = = 26411.0 см³

W_расч. = W * К_гв = 26411 * 0,93 = 24562,23 см³;

К_гв = = ;

- коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации элемента;

N = 141,23 кН;

А₂ = 1617 см²;

=

= =57,01

где l_o – расчетная длина рамы по осевой линии:

l_o =16,148 м (свойства полилинии AutoCad)

; ;

= кн/см² <1,23 кн/см²;

m_b = 1 (табл. 5), m_н = 1 (табл. 6), m = 0,96

(табл. 7),

m_сл = 1,1 (табл. 8), m_гн = 0,9 (табл. 9)

R_c^/ = R_c · m_b · m_н · m · m_сл · m_гн =1,3 · 1· 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

б) Проверяем по наружной растянутой кромке

= - p;

К_гн = ;

;

W = = 26411.0 см³

= - =0,95>0,9

Сечение не удовлетворяет условиям прочности.

Принимаем размеры сечения b=16,5 см, h= 105,6 см.

а). Проверка сечений элементов рамы по внутренней сжатой кромке.

= ; ;

W = = 30319 см³

W_расч. = W * К_гв = 26411 * 0,93 = 28196,44 см³;

К_гв = = ;

- коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации элемента;

N = 141,23 кН;

А₂ = 1732 см²;

=

= =57,01

где l_o – расчетная длина рамы по осевой линии:

l_o =16,148 м (свойства полилинии AutoCad)

; ;

= кн/см² <1,23 кН/см²;

m_b = 1 (табл. 5), m_н = 1 (табл. 6), m = 0,96

(табл. 7),

m_сл = 1,1 (табл. 8), m_гн = 0,9 (табл. 9)

R_c^/ = R_c · m_b · m_н · m · m_сл · m_гн =1,3 · 1· 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

б) Проверяем по наружной растянутой кромке

= - p;

К_гн = ;

;

W = = 26411.0 см³

= - =0,82<0,9 кН/см²

Сечение удовлетворяет условиям прочности.

Проверка устойчивости плоской формы деформирования рамы.

- формула 33 [1]

где: F = 16,5*105,6 = 1732,5 кН

W = = 30319 см3

n = 1– для элементов имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

- коэффициент продольного изгиба для гибкости участка элемента расчётной длины lр из плоскости деформирования:

lр = l · = 3 · 0.65 = 1.95м – формула 10 [1] - при шаге распорок 3м;

lр = lр1 · 0;

0 = 0.8 – по п. 4.21 [1] - для м

= 40.89 < 70

= 1-0,8 · ;

N = 141.23 кН

m_b = 1 (табл. 5), m_н = 1 (табл. 6), m = 0,96

(табл. 7),

m_сл = 1,1 (табл. 8), m_гн = 0,9 (табл. 9)

R_c^/ = R_c · m_b · m_н · m · m_сл · m_гн =1,3 · 1· 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

= =0.92;

м =

где: kф = 1.13 – по табл. 2 приложения 4 [1]

м = = =2.10

=0.08 < 1 – система связей и распорок обеспечивается устойчивость рамы.

Опорный узел

Проверяем клеевые швы на скалывание:

= 1,5 · ;

Q_о = 88,96 кНм;

Расчетная длина сечения: b_расч = 0,6 · 165 = 99 мм = 10 см;

Ширина опорной части за вычетом симметричной подрезки по 3 см:

h_оп = 90 – 2 · 3 = 84 см;

= 1,5 · = 1,06 кН/см²;

Проверяем древесину на смятие в месте упора стойки рамы на фундамент:

_см = ;

А_оп = 16,5·84 = 1386 см²;

_см = = 102,21 Н/см² < R_см ·K_N= 300·0,9 = 300 Н/см²;

K_N-коэфициент учитывающий концентрацию напряжений под кромкой башмака (п 5.29 пособие по проектированию деревянных конструкций)

Высота вертикальной стенки башмака из условий смятия древесины поперек волокон:

h = = см:

Для определения толщины этой стенки находим изгибающий момент в пластине:

М = кН*см;

Н = Q_o = 88,96 кН;

W_тр = 100,08/24,5 = 4,08 см³;

= = 1,25 см, принимаем = 14 мм;

Траверсы проектируем из уголка 180x125x14 мм;

Проверяем вертикальную полку уголка без учета горизонтальной полки на внецентренное растяжение по формуле:

_р = ;

А_ВП = 1,4 · 16,6 = 22,96 см²;

W_ВП = = 62,75 см³;

М = 729,47 кН·см;

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

Крепление башмака к фундаменту предусматриваем 2-мя болтами d = 24 мм.

Проверяем анкерный болт на растяжение по ослабленному нарезкой сечению:

_р = = 1,22 кН/см² < R_р^ст = 14.5 кН/см²;(для анкерных болтов из стали ВСт3пс2)

N_р = = 5,5 кН

Напряжение анкерного болта на срез:

= = 9,84 кН/см² < R_ср^б = 0,6*4,52*14,5=39,32 кН/см²;

Коньковый узел

Соединение полурам выполняется впритык с помощью деревянных накладках.

Усилия, действующие в узле:

H = 105,32 кН;

Q_c = 54,57 кН;

Торцы клееных блоков ригеля в узле соединяем впритык не по всей высоте, а со срезом крайних досок под углом по 25 мм для большей шарнирности узла и предотвращения откола крайних волокон при повороте элементов шарнирного узла. Боковая жесткость узла обеспечивается постановкой парных накладок сечением 200x125 мм на болтах d=20 мм.

Напряжение смятия в торцах ригеля при = 14^о:

_см = = 0,19 кН/см² < R_см · m_в

А_см = = 550,57 см²;

А_см = b·h_см; где h_см = h/cos ;

Находим вертикальные усилия в болтах при расстоянии между болтами

е₁ = 100 мм и е₂ = 250 мм:

V₁ = = 39,0 кН;

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

Расчетная несущая способность двух двухсрезных болтов d = 20 мм из условий изгиба нагеля при направлении усилий под углом к волокнам =90^о (для накладок):

количество болтов в одном ряду определяется:

где: nc = 2 - количество плоскостей среза

- минимальная несущая способность одного болта – согласно п. 5.13 [1] несущая способность на смятие древесины среднего элемента под углом α;

крайнего элемента (накладки).

Т_наг= 2.5 · 2² = 10 кН

Тогда: в первом ряду

1.95 шт. принимаем 2 болта.

во втором ряду

0.78 шт. принимаем 1 болт.

Напряжение в накладках:

_м = = 0,42 кН/см² < R_u = 1,3 кН/см²;

М = = 682,25 кН·см;

W_нак = 2· (W_бр – W_осл) = 2· ( ) = 1638 см³;

прочность накладок обеспечена;

Коньковый узел (валиковый шарнир)

Принимаем толщину щек валикового шарнира 14 мм,

Диаметр валикового шарнира 60 мм

Напряжение смятия под пластиной валикового шарнира ригеля при = 14^о:

_см = = 0,34 кН/см² < R_см · K_N =1,3*0,5

А_см = = 306,18 см²;

А_см = b·h_см; где h_см = h/cos ;

Проверяем равнодействующее усилие в максимально нагруженном болте

Т_наг= 2.5 · 2² = 10 кН

n_ш=2;

M=Q*e=54,57*17.6=960.43 кН·см;

e - расстояние от оси шарнира до центра болтового соединения;

n_б – количество в крайнем ряду параллельном оси элемента;

m_б – общее количество болтов

z_i – расстояние между осями болтов в направлении перпендикулярном оси

элемента

z_max – максимальное расстояние в том же направлении

=10 кН

Такой тип конькового узла не рационален для соединения данных полурам, т.к.:

Равнодействующее усилие в максимально нагруженном болте больше несущей способности болта;

Диаметр болтов(нагелей) не возможно увеличить из условия компоновки нагелей.

При увеличении числа рядов болтов увеличится расчетный момент, что приведет к увеличению равнодействующего усилия в болте.

4. Рекомендация по защите конструкций от загнивания и разгорания

Основным направлением борьбы с загниванием является создание осушающего режима, исключающего возникновение очагов загнивания. При проектировании деревянных конструкций должна предусматриваться и соблюдаться меры, предотвращающие возможность капельного переувлажнения древесины, как при возведении зданий и сооружений, так и при их эксплуатация.

К мерам конструктивной профилактики относятся:

- устройство надежной гидроизоляции и пароизоляции,

-обеспечение свободного доступа к опорным узлам ферм и балок (низ несущих конструкций стоек, рам должен находиться на отметке + 0,3м, а арок - на отметке 0,5м);

- изоляция деревянных элементов от кирпича, бетона и металла; - обеспечение сквозного проветривании подвала и чердаков устройство вентиляционных продухов в стеновых панелях и плита покрытия.

Для изготовления конструкций допускается использовать только сухие пиломатериалы с влажностью не более 10% для КДК и с влажностью не более 20% для неклееных деревянных конструкций.

Если в процессе эксплуатации возникает опасность переувлажнения деревянных конструкций, то наряду с конструктивными мерами применяются химические меры защиты древесины от загнивания. Защита мелких деталей и изделий из древесины производится путем пропитки их водорастворимыми или масляными антисептиками.

Наибольшее применение находят водорастворимые антисептики смесь технической буры и борной кислоты (ББК-3), - кремнефтористый натрии, пентахлорфенолят натрия, хромат меди (ХМ - 5, ХМБ - 444), медно – хромцинковый препарат МХХД.

Для защити от гигроскопического переувлажнения несущих клееных деревянных конструкций через боковые поверхности рекомендуются влагозащитные покрытия из синтетических лаков и эмалей, Применяются главным образом пентафталевые эмали ПФ – 115, ПФ - 133. ПФ - 133 и хлорвиниловые эмали ХВ-110, ХВ-113, ХВ-1100.

Уретаковые и пентафталевые лаки ПФ-170, ПФ-238, ПФ - 283 используются при защите клееных и клеефанерных конструкций, а также изделий из древесных материалов для сохранения естественного вида защищаемых поверхностей. Толщина лакокрасочного покрытия должна находиться в пределах 90-150 мкм, в зависимости от типа покрытий и условий эксплуатации.

Торцы клееных деревянных конструкций и места соприкосновения с металлическими накладками защищаются тиокодовыми мастиками У – 30м, УГ – 32 или апоксидными шпаклевками К – 153 и К – 115. в металлодеревянных конструкциях металлические детали защищаются от коррозии в соответствии с рекомендациями СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии». В пояснительной записке следует конкретно указать какая конструкция (или элемент конструкции) защищается, чем защищается, каким способом. Например: для клеефанерной утепленной плиты покрытия под рулонную кровлю:

• Конструктивные меры защиты: устройство вентиляции вдоль ската кровли, вынос карниза на 500мм от продольной стены, надежное устройство стыков (утепленный расширенный продольный стык)

• Химические меры защиты: пропитка деревянных ребер плит 10%-ным раствором кремнефтористого аммония (КФА) по способу горячее – холодных ванн; окраска фанерных обшивок пентафталевой эмалью ПФ – 115 за два раза (эта окраска для нижней обшивки является и пароизиляцией).

По условиям огнестойкости рекомендуется проектировать конструкции массивного, прямоугольного сечения, предел огнестойкости которых составляет 30-40 минут и защита который антипиренами не требуется. Для повышения огнестойкости узловых соединений целесообразно размещать металлические крепежные элементы в толще деревянного элемента.

5. Технико-экономические показатели проекта

Расход древесины в деле - V_g [м³/м²]:

Расход cтали G_ст [кг/м²]

Фактическая собственная масса несущей конструкции – g^ф_см [кг/м²]:

Фактическая собственная масса несущей конструкции – K^Ф_СМ

Литература

1. СНиП 2.01.07-86. Нагрузки и воздействия. - М.: Стройиэдат, 1988.

2. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования- М.: Стройиздат, 1982.

3. Конструкции из дерева и пластмасс; Уч. для вузов/Под ред. Г.Г. Карлсена, и В.В.Сдицкоухова, - М.:Стройиздат,1986.

4. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования; Уч.пособие для вузов /Под ред. В.А.Иванова.- Киев Высшая школа,1981.

5. Грин И.М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет. - Киев: Вида школа. 1980.

6. Пособие по проектированию деревянных конструкций / ЦНИИСК им. В.В,Кучеренко.- М.: Стройиздат, 1886.

1. Рекомендация по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий / ЦНИИСК им. А,В,Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1982,

2. Руководство по обеспечению долговечности деревянных клееных конструкций При воздействии на них микроклимата зданий различного назначения и атмосферных факторов / ЦНИИСК им, -В.А.Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1981.

3. Руководство по изготовлению и контролю качества –деревянных клееных конструкций / ЦНИИСК им. В.А,Кучеренко,- М.: Стройиздат. 1982,

10:, Калугин А,В., Фаизов И.Н. Проектирование и расчет ограждающих конструкций. Методические указания по выполнение курсового проекта, - Пермь: ППИ, 1990,

11. Зубарев Г.Н, Конструкции из дерева и пластмасс. Учебное пособие - М.: Высшая школа, 1990. 287 с.

12, Иванов В,А., Клименко В.З, Конструкции из дерева и пластмасс - Киев: Высшая школа 1983.

13. Кормаков Л.И. Валентиновичуо А.Ю. Проектирование клееных из деревянных конструкций - Киев: Будивельник, 1983.