ТОП 10:

ГРАНИЧНІ СТАНИ, ПОРАДИ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ ДЕРЕВИНИ.



Методичні вказівки

 

до проведення практичних занять і самостійної роботи з курсу “Конструкції з деревини та пластмас“

студентів будівельних спеціальностей

6.060101, 7.092101, 7.092101; 8.092101

 

 

Дніпропетровськ 2011

 

 

Методичні вказівки до проведення практичних занять і самостійної роботи з курсу “Конструкції з деревини та пластмас“ студентів будівельних спеціальностей 6.060101, 7.092101, 7.092101; 8.092101 / Укладачі: Братусь М.Г., Янкін П.В. − Дніпропетровськ: ДВНЗ ПДАБА, 2011. − 38 с.

 

 

В методичних вказівках наведені:

– приклади розрахунків: щита покрівлі, прогону, колони , арки з прямолінійним верхнім поясом, вузла стикування на болтах та цвяхах;

– перелік основної необхідної нормативно-технічної літератури.

 

 

Укладачі: к.т.н, доцент Братусь М.Г., інж. Янкін П.В.

 

Відповідальний за випуск: д.т.н., професор Єгоров Є.А., зав. кафедрою металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій.

 

Рецензент: к.т.н., доцент Бабіч В.В.

 

 

Затверджено

на засіданні кафедри

металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій

Протокол №7(15) від 02.07.08 р.

 

Затверджено

на засіданні Методичної ради ПДАБА.

Протокол № 7(53) від 29.08.08 р.

 

 

ЗМІСТ

ВСТУП...…………………………………………………...…................4

1 Граничні стани, поради щодо застосування деревини.........................5

2 Структура розрахункового опору...………….......................................5

3 Балки - прогони перекриття ...………………………............................8

4 Центрово-стиснуті стержні………………………...............................13

5 Розрахунок стержнів на стиск з вигином............................................17

6 Розрахунок і конструювання стикування на болтах..........................21

7 Розрахунок дощатого настилу…………………………………….....23

8 Розрахунок і конструювання нерозрізного багатопролітного

прогону з дощок…………………..………………..…………………………27

Перелік посилань..…………………………………………………..…32

ДОДАТОК А. Сортамент і геометричні характеристики дощатих елементів покриттів і перекриттів будинків....................................................................33

ДОДАТОК Б. Снігові навантаження……………………………………...34

 

 

 

ВСТУП

 

Практичні заняття і самостійна робота студентів розвиває навики самостійного рішення інженерних задач, закріплює і поглиблює теоретичний матеріал курсу.

Мета даного посібника – закріпити знання курсу “Конструкції з деревини та пластмас“, ознайомитися з методикою проектування дерев'яних конструкцій.

Задача проектування – розрахувати і сконструювати основні елементи будівель з використанням деревини.

Посібник складається з наступних частин:

- розрахунок балкового прогону;

- розрахунок центрово-стиснутої колони;

- розрахунок арки з прямолінійним верхнім поясом;

- розрахунок і конструювання щита покрівлі і багатопролітного спареного прогону із дощок ;

- розрахунок і конструювання вузла стикування на болтах.

Посібник включає необхідні додатки і посилання.

 

ГРАНИЧНІ СТАНИ, ПОРАДИ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ ДЕРЕВИНИ.

Дерев'яні конструкції повинні задовольняти вимогам розрахунку по несучій здатності (перша група граничних станів) і по деформаціях, що не перешкоджають нормальній експлуатації (друга група граничних станів), з урахуванням характеру і тривалості дії навантажень.

В умовах постійного або періодичного тривалого нагрівання дерев'яні конструкції допускається застосовувати, якщо температура повітря в приміщенні не перевищує 50° С для конструкцій з не клеєної і 35° С для конструкцій із клеєної деревини.

Для виготовлення слід застосовувати деревину переважно хвойних порід 1,2 та 3-го сорту з нормативним опором не нижче даних табл. 3 [3], і з шириною річних шарів не більш 5 мм і змістом у них пізньої деревини не менше 20%. Серцевина не допускається в дошках 1-3-го сорту товщиною 60 мм і менше, що працюють на ребро при вигині або на розтягання, а також у заготівлях з пиломатеріалів 1-го і 2-го сорту для крайньої розтягнутої зони в межах 0,15 висоти клеєного елементу, що згинається.

 

Блок 1 Блок 2 Блок 3

Табл.3 п.3.2 табл. 4

R*=Rзразків х x mперех , або

R*=Rзразків x x

Наприклад:

Rв* = =

=14х0,9х0,8х1,1х0,85х1,3=12,25 МПа

тут Rв=14 МПа- табл. 3, п.1б;

mв =0,9 – табл. 5 – умови В1,

mt =0,8 – п.3.2,б – температура 50° С,

mш = 1,1 – товщина дощок 19 мм, табл. 8,

mб = 0,85 – висота балки 100, див – табл. 7,

mперех= 1,3 – табл. 4, стовпчик 1.

Модуль пружності Е уздовж волокон деревини сосни (крім веймутової), ялини, модрини європейської та японської при розрахунку по граничних станах другої групи варто приймати рівним Е = 104 МПа. Для деревини інших порід, а також для різних умов експлуатації, при сталій температурі повітря більш 35° C, а також якщо частканапружень від постійних і тимчасових тривалих навантажень перевищує 80%, модуль пружності варто визначати множенням величини модуля Е на коефіцієнти mперех табл. 4 і відповідні коефіцієнти п.3.2 норм : mв - табл. 5, m t та mД за п.п.3.2,б і 3.2,в.

 

 

3 БАЛКИ- ПРОГОНИ ПЕРЕКРИТТЯ

Спроектувати балки перекриття з дощок на ребро – рис.3.1.

Вихідні дані:

Будівля 1-го класу відповідальності, gn = 1,0.

Крок балок b=0,7 м, відстань між несучими стінами l = 4,9 м. Характеристичне значення корисного навантаження g =3 кПа, постійного - p =1 кПа. Умови експлуатації А1, температура t =+50° С. Матеріал – сосна 2-го сорту.

Для проектування скористаємося дошками сортаменту Канади для житлових будинків, де прогін (балка) прольотом від 2,4 до 6 м може бути виконаний з однієї…п'яти дощок. Товщина дощок t =38 мм, висота балки-прогону h (ширина дошки) змінюється від 140 до 286 мм. Розрахункові параметри для однієї дошки наведені в табл. 3.1.

Табл. 3.1

Переріз, мм Висота прогону h , мм Площа поперечного перерізу А, см2 Момент опору Wy, см3 Момент інерції Jy, см4
53,2
69,9
89,9
108,7

При невиконанні умов міцності прогину для однієї дошки проектуємо прогін з 2-5 дощок на ребро bп =nx 3,8 см, при цьому J* =n xJy,

W*=n xWy ..

Характеристичне значення корисних навантаження наведене в нормах [1] табл.6.2. Наприклад, для квартир житлових будинків ge = 1,5кПа, книгосховищ – ge = 5,0 кПа. Коефіцієнт надійності за навантаженням для корисного навантаження gf 2 = 1,3 при навантаженні менш ніж 2,0 кПа та gf 2 =1,2 при ge ≥ 2,0 кПа – п 6.7 [1]. Постійне навантаження pе приймаємо за завданням, зазвичай воно знаходиться в межах від 0,3 кПа до1,0 кПа. Коефіцієнт надійності за навантаженням для постійного навантаження gf 1 = 1,1 – 1,3 – табл. 5.1 [1].

Розрахункова модель балки-прогону – однопролітна шарнірно обперта балка, навантажена рівномірно розподіленим навантаженням інтенсивності qm (див. рис.3.2.).

Збір навантажень

Експлуатаційне та розрахункове погонні навантаження

qе=(pе+gе) b= (1+2)х 0,7= 2,1кН/м

qm =(pе * gf 1 + ge * gf 2 ) b=(1*1,1+2*1,2)* 0,7= 2,45кН/м

Розрахунковий пролітl =lм + bпід = 4,8 м + 0,16 м = 4,96 м,

де bпід - запланованаширина опорної підкладки .

 

Рис. 3.1. План прогонів (балок) перекриття.

 

 

Рис. 3.2. Розрахункова модель, епюри M, Q, прогин f.

 

Розрахунковий згинаючий момент і поперечна сила

Коефіцієнти bм і bQ, bf враховують збільшення зусиль і переміщень (прогину) за рахунок сили тяжіння самих балок – табл. 3.2.

Табл. 3.2 Коефіцієнти збільшення зусиль bм і bQ, bf

Коефіцієнти Проліт, м
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
bм , bQ , bf 1,03 1,035 1,04 1,05 1,06

 

Розрахунковий опір вигинові

Rв* = Rв * mв* mt * mперех= 13х1,0х0,8х1,0=10,4 Мпа =1,04кН/см2,

Тут:

Rв=13,0мПа- табл. 3, п.1а; mв=1,0 – табл. 5 – умови А1,

mt =0,8 – п.3.2,б – температура 50° С, mперех= 1,0 – табл. 4.

Умови міцності при вигині, формула 17 [3]

(1.1)

Необхідний момент опору

Приймаємо балку з двох дощок висотою 286 мм і товщиною 38 мм.

Момент опору перерізу з двох дощок

Площа поперечного перерізу балки А1 із двох дощок висотою 286 мм і товщиною 38 мм А1= 108,7см2 х 2= 217,4 см2 .

Розглянемо другий варіант прогону, виконаного з трьох дощок висотою 235 мм і товщиною 38 мм


Площа поперечного перерізу прогону А2 із трьох дощок - табл. 3.1

А2=3 х tд x h =3 х Ад =3 х 3,8 х 23,5 = 3 х 89,3 см2 = 267,9 см2 .

Більш економічним за витратою матеріалу буде перший варіант, тому що А1 < А2. Призначаємо переріз двох дощок 286 х 38 мм.

Проліт 1- 3 м

fгр= 0,0083 + {0,0117( l -1м)}/2м (м),

Проліт l=3 мfгр = l /150,

Проліт 3- 6 м

fгр= 0,020 + {0,01( l -3м)}/3м (м),

Проліт l=6 мfгр = l /200,

Проліт 6- 24 м

fгр= 0,030 + {0,066( l -6м)}/18м (м),

Проліт l=24 мfгр = l /250.

Максимальні дотичні напруженняна опорі

Rск* = Rск * mв * mt * mперех=1,6*1,0*0,8*1,0=1,28 МПа

Rск=1,6мПа, п.5а для деревини другого сорту при вигині неклеєних елементів.

Розрахунок опорної підкладки.

Розрахунковий опір зминанню Rзм90 = 3 мПа тбл. 3, п.4а.

Навантаження на опорну подушку RA = Qmax = 6,14 кН.

,

Rзм90* = Rзм90 * mв * mt * mперех= 3,0*1,0*0,8*1,0=2,4 МПа,

.

При ширині прогону bп = 2.tд.=2 х 3,8 = 7,6 см.

Ширина підкладки bпід,minпотрібзм/bп=25,6/7,6=3,4см, приймаємо, з конструктивних міркувань, bпід> 100 мм .

 

Центрово-стиснуті стержні

Розрахункові формули та обмеження норм [3]

1 Перевірка стійкості, формула (6)

;

2 Перевірка міцності, формула (5)

;

3 Обмеження площі перерізу А min = 50 см2.

4 Обмеження гнучкості - табл. 14 [3], для основних елементів – , для не основних елементів - , для конструктивних елементів – .

Необхідний момент опору

;

Приймаємо прогін із двох дощок 2 х 75 х 200 мм, додаток А.

;

Момент інерції ;

Перевіряємо міцність прогону за нормальними напруженнями

;

Максимальний прогин прогону (багатопролітна нерозрізна балка)

;

Е*= Е*mв*mt*mпер.= 104 *1 *0,8 *1 *104 = 0,80*104 МПа;

mв =1,0 – табл. 5 – умови В1,

mt =0,8 – п.3.2,б – температура 50° С,

mперех= 1,0 – табл. 4, стовпчик 1.

 

ДОДАТОК А.

ДОДАТОК Б.

Снігові навантаження.

Розрахункові| значення| снігового| навантаження Sm| на горизонтальну| проекцію |покриття| обчислюємо| за ДБН В.1.2-2:2006 [2].

Граничне розрахункове значення снігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття (конструкції) обчислюється за формулою:

(1)

де: γfmкоефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, що визначається в залежності від терміну експлуатації за табл.Б.1;

 

Таблиця Б.1

Т, років
γfm 0,24 0,55 0,69 0,83 0,96 1,00 1,04 1,10 1,14 1,22 1,26 1,34 1,44

Проміжні значення коефіцієнта γfm слід визначати за лінійною інтерполяцією,

S0 – характеристичне значення снігового навантаження (у Па), що визначається згідно з табл.Б.2

Таблиця Б.2 Снігові навантаження

Сніговий район 1 2 3 4 5 6
S0, Па 800 1000 1200 1400 1600 1800

 

коефіцієнт С визначається за формулою:

(2)

де: µкоефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні грунту до снігового навантаження на покрівлю;

Величина коефіцієнту µ залежить від окреслення будівлі, наявності ліхтарів, парапетів і перепаду висот; наприклад, для будівель з ухилом α≤250 коефіцієнт µ дорівнює 1, а для будівель з ухилом α>600 коефіцієнт µ = 0;

В нормах [2] наведені формули для обчислення коефіцієнта µ.

Ce – коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі. Його величина знаходиться в межах 0,8-1,0. За відсутністю даних про режим експлуатації покрівлі коефіцієнт Ce допускається приймати рівним одиниці.

Calt коефіцієнт географічної висоти, враховує висоту H (у кілометрах) розміщення будівельного об'єкту над рівнем моря; Обчислюється за формулою норм [2].

Calt = 1,4Н + 0,3 (при H≥0,5 км); Calt = 1 (при H<0,5 км.). (3)

При наявності результатів снігомірних зйомок, проведених у зоні будівельного майданчика, характеристичне значення снігового навантаження визначається шляхом статистичного оброблення даних снігомірних зйомок і при цьому приймається Саlt =1.

Середній період повторюваності Т приймають як термін експлуатації будівлі, який наведений в додатку В [2], наприклад, для деяких будівель табл. Б3

Таблиця Б.3 Приблизні терміни експлуатації будівель і споруд.

Будівлі Т, рік
житлові і громадські
виробничі і допоміжні
складські
сільськогосподарські
мобільні збірно-розбірні
мобільні контейнерні

Експлуатаційне розрахункове значення обчислюється за формулою:

де γfeкоефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження визначається за табл. Б.4 в залежності від частки часу η, впродовж якої можуть порушуватися умови другого граничного стану.

Таблиця Б.4

η 0,002 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,1
γfe 0,88 0,74 0,62 0,49 0,40 0,34 0,28 0,10

Проміжні значення γfe слід визначати лінійною інтерполяцією.

Значення η набуває по нормах проектування конструкцій або встановлюється завданням на проектування залежно від їх призначення, відповідальності і наслідків виходу за граничний стан. Для об'єктів масового будівництва допускається приймати η = 0,02.

S0 і С – те саме, що і в формулі (1).

Приклад|зразок| розрахунку граничного та експлуатаційного значення снігового навантаження:

Вихідні дані: Сніговий район 3; Термін експлуатації будівлі 60 років.

Граничне значення снігового навантаження .

Характеристичне значення снігового навантаження S0 для 3-го району

S0 = 1200Па.

Коефіцієнт С дорівнює:

Згідно табл. Б1 γfm = 1,04.

Експлуатаційне значення снігового навантаження:

Згідно табл. Б4 γfe = 0,49.

 

Методичні вказівки

 

до проведення практичних занять і самостійної роботи з курсу “Конструкції з деревини та пластмас“

студентів будівельних спеціальностей

6.060101, 7.092101, 7.092101; 8.092101

 

 

Дніпропетровськ 2011

 

 

Методичні вказівки до проведення практичних занять і самостійної роботи з курсу “Конструкції з деревини та пластмас“ студентів будівельних спеціальностей 6.060101, 7.092101, 7.092101; 8.092101 / Укладачі: Братусь М.Г., Янкін П.В. − Дніпропетровськ: ДВНЗ ПДАБА, 2011. − 38 с.

 

 

В методичних вказівках наведені:

– приклади розрахунків: щита покрівлі, прогону, колони , арки з прямолінійним верхнім поясом, вузла стикування на болтах та цвяхах;

– перелік основної необхідної нормативно-технічної літератури.

 

 

Укладачі: к.т.н, доцент Братусь М.Г., інж. Янкін П.В.

 

Відповідальний за випуск: д.т.н., професор Єгоров Є.А., зав. кафедрою металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій.

 

Рецензент: к.т.н., доцент Бабіч В.В.

 

 

Затверджено

на засіданні кафедри

металевих, дерев’яних і пластмасових конструкцій

Протокол №7(15) від 02.07.08 р.

 

Затверджено

на засіданні Методичної ради ПДАБА.

Протокол № 7(53) від 29.08.08 р.

 

 

ЗМІСТ

ВСТУП...…………………………………………………...…................4

1 Граничні стани, поради щодо застосування деревини.........................5

2 Структура розрахункового опору...………….......................................5

3 Балки - прогони перекриття ...………………………............................8

4 Центрово-стиснуті стержні………………………...............................13

5 Розрахунок стержнів на стиск з вигином............................................17

6 Розрахунок і конструювання стикування на болтах..........................21

7 Розрахунок дощатого настилу…………………………………….....23

8 Розрахунок і конструювання нерозрізного багатопролітного

прогону з дощок…………………..………………..…………………………27

Перелік посилань..…………………………………………………..…32

ДОДАТОК А. Сортамент і геометричні характеристики дощатих елементів покриттів і перекриттів будинків....................................................................33

ДОДАТОК Б. Снігові навантаження……………………………………...34

 

 

 

ВСТУП

 

Практичні заняття і самостійна робота студентів розвиває навики самостійного рішення інженерних задач, закріплює і поглиблює теоретичний матеріал курсу.

Мета даного посібника – закріпити знання курсу “Конструкції з деревини та пластмас“, ознайомитися з методикою проектування дерев'яних конструкцій.

Задача проектування – розрахувати і сконструювати основні елементи будівель з використанням деревини.

Посібник складається з наступних частин:

- розрахунок балкового прогону;

- розрахунок центрово-стиснутої колони;

- розрахунок арки з прямолінійним верхнім поясом;

- розрахунок і конструювання щита покрівлі і багатопролітного спареного прогону із дощок ;

- розрахунок і конструювання вузла стикування на болтах.

Посібник включає необхідні додатки і посилання.

 

ГРАНИЧНІ СТАНИ, ПОРАДИ ЩОДО ЗАСТОСУВАННЯ ДЕРЕВИНИ.

Дерев'яні конструкції повинні задовольняти вимогам розрахунку по несучій здатності (перша група граничних станів) і по деформаціях, що не перешкоджають нормальній експлуатації (друга група граничних станів), з урахуванням характеру і тривалості дії навантажень.

В умовах постійного або періодичного тривалого нагрівання дерев'яні конструкції допускається застосовувати, якщо температура повітря в приміщенні не перевищує 50° С для конструкцій з не клеєної і 35° С для конструкцій із клеєної деревини.

Для виготовлення слід застосовувати деревину переважно хвойних порід 1,2 та 3-го сорту з нормативним опором не нижче даних табл. 3 [3], і з шириною річних шарів не більш 5 мм і змістом у них пізньої деревини не менше 20%. Серцевина не допускається в дошках 1-3-го сорту товщиною 60 мм і менше, що працюють на ребро при вигині або на розтягання, а також у заготівлях з пиломатеріалів 1-го і 2-го сорту для крайньої розтягнутої зони в межах 0,15 висоти клеєного елементу, що згинається.

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-08-15; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.66.217 (0.028 с.)