Курсовая работа: Проектирование конструкций из дерева и пластмасс плавательного бассейна

W =  = 26411.0 см3

Wрасч. = W * Кгв = 26411 * 0,93 = 24562,23 см3;

Кгв =  = ;

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

N = 141,23 кН;

А2 = 1617 см2;

l =  

l ==57,01

где lo расчетная длина рамы по осевой линии:

lo =16,148 м (свойства полилинии AutoCad)

;;

s =  кн/см2 <1,23 кн/см2;

mb = 1 (табл. 5), mн = 1 (табл. 6), md = 0,96

(табл. 7),

mсл = 1,1 (табл. 8), mгн = 0,9 (табл. 9)

Rc/ = Rc · mb · mн · md · mсл · mгн =1,3 · 1· 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

б) Проверяем по наружной растянутой кромке

s = -<Rp;

Кгн  = ;

;

W =  = 26411.0 см3

s = -=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.

s = ; ;

W =  = 30319 см3

Wрасч. = W * Кгв = 26411 * 0,93 = 28196,44 см3;

Кгв =  = ;

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

N = 141,23 кН;

А2 = 1732 см2;

l =  

l ==57,01

где lo расчетная длина рамы по осевой линии:

lo =16,148 м (свойства полилинии AutoCad)

;;

s =  кн/см2 <1,23 кН/см2;

mb = 1 (табл. 5), mн = 1 (табл. 6), md = 0,96

(табл. 7),

mсл = 1,1 (табл. 8), mгн = 0,9 (табл. 9)

Rc/ = Rc · mb · mн · md · mсл · mгн =1,3 · 1· 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

б) Проверяем по наружной растянутой кромке

s = -<Rp;

Кгн  = ;

;

W =  = 26411.0 см3

s = -=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;

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

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

lр = lр1 · m0;                 

m0 = 0.8 – по п. 4.21 [1] - для jм

 = 40.89 < 70

j = 1-0,8 · ;

N = 141.23 кН

mb = 1 (табл. 5), mн = 1 (табл. 6), md = 0,96

(табл. 7),

mсл = 1,1 (табл. 8), mгн = 0,9 (табл. 9)

Rc/ = Rc · mb · mн · md · mсл · mгн =1,3 · 1· 1 · 0.96 · 1.1 · 0.9 = 1,23 кН;

==0.92;

jм =

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

jм = ==2.10

     

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

Опорный узел

Проверяем клеевые швы на скалывание:

t = 1,5 · ;

Qо = 88,96 кНм;

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

Ширина опорной части за вычетом симметричной подрезки по 3 см:

hоп = 90 – 2 · 3 = 84 см;

t = 1,5 ·  = 1,06 кН/см2;

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

sсм = ;

Аоп = 16,5·84 = 1386 см2;

sсм =  = 102,21 Н/см2 < Rсм ·KN= 300·0,9 = 300 Н/см2;

KN-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:

hd =  =  см:

Для определения толщины этой стенки находим изгибающий момент в пластине:

М =  кН*см;

Н = Qo = 88,96 кН;

Wтр = 100,08/24,5 = 4,08 см3;

d =  = 1,25 см, принимаем d = 14 мм;

Траверсы проектируем из уголка 180x125x14 мм;

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

sр = ;

АВП = 1,4 · 16,6 = 22,96 см2;

WВП =  = 62,75 см3;

М =  729,47 кН·см;

sр =  = 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:

sр =  = 1,22 кН/см2 < Rрст = 14.5 кН/см2;(для анкерных болтов из стали ВСт3пс2)

Nр =  = 5,5 кН

Напряжение анкерного болта на срез:

t =  = 9,84 кН/см2 < Rсрб = 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;

Qc = 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 a = 14о:

sсм =  = 0,19 кН/см2 < Rсмa · mв

Асмa =  = 550,57 см2;

Асм = b·hсм; где hсм = h/cos a;

Находим вертикальные усилия в болтах при расстоянии между болтами

е1 = 100 мм и е2 = 250 мм:

V1 =  = 39,0 кН;

V2 = - Qc + 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 a=90о (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).

Тнаг= 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:

sм =  = 0,42 кН/см2 < Ru = 1,3 кН/см2;

М =  = 682,25 кН·см;

Wнак = 2· (Wбр – Wосл) = 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 a = 14о:

sсм =  = 0,34 кН/см2 < Rсмa · KN =1,3*0,5

Асмa =  = 306,18 см2;

Асм = b·hсм; где hсм = h/cos a;

Проверяем равнодействующее усилие в максимально нагруженном болте

Тнаг= 2.5 · 22 = 10 кН

nш=2;

M=Q*e=54,57*17.6=960.43 кН·см;

e - расстояние от оси шарнира до центра болтового соединения;

nб – количество в крайнем ряду параллельном оси элемента;

mб – общее количество болтов

zi – расстояние между осями болтов в направлении перпендикулярном оси

элемента

zmax – 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 - Vg [м3/м2]:

Расход cтали Gст [кг/м2]

 

Фактическая собственная масса несущей конструкции – gфсм [кг/м2]:

Фактическая собственная масса несущей конструкции – KФСМ

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.

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

8.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.

9.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.