Расчет дощатых щитов. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра инженерных конструкций

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Деревянные конструкции»

Выполнил: ст. гр. СПО-982

                                                                                                

Проверил: 

Новокузнецк 2002

Содержание

Задание. Ошибка! Закладка не определена.

1. Компоновка каркаса здания. 5

2. Расчет дощатых щитов. 6

3. Расчет клееной арки кругового очертания. 10

4. Расчет конькового узла арки. 20

5. Расчет затяжки. 23

6. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания. Ошибка! Закладка не определена.

1.  Компоновка каркаса здания

2. Расчет дощатых щитов.

В качестве ограждающих конструкций применяем дощатый щит размером 1,2´5 м с тремя продольными ребрами, верхнюю обшивку панели – из сплошного косого настила из досок толщиной 16 мм, опирающегося на разряженный рабочий настил из досок толщиной 16 мм. В качестве теплоизоляции используем минераловатные плиты на фенольной связке (g=200 кг/м²), толщиной 100 мм (см. рис. 2.1.).

Рис. 2.1.  Дощатая панель

Снеговая нагрузка (для IV района по весу снегового покрова)– 1,5 кН/м²_.

Сбор нагрузок на 1 пог. м длины панели представлен в таблице 2.1.

                                                                                        Таблица 1.1

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,кН/м	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кН/ м
1. Рулонный ковер три слоя 0,09*1 2. Косой защитный настил 0,016*5 3. Рабочий разряженный настил 0,016*5*0,5 4. Среднее продольное ребро 0,1*0,225*5*5/1,2 5. Крайние продольные ребра 0,1*0,225*5*1,2/5 6. Прижимные бруски 0,04*0,04*5*4/1,2 7. Минераловатные плиты 0,1*2*0,6*2/1,2 8. Параизоляция 0,01*0,6*2/1,2 9. Нижняя обшивка 0,016*5	0,09 0,08 0,04 0,093 0,09 0,026 0,2 0,01 0,08	1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,1	0,099 0,088 0,044 0,1 0,099 0,028 0,24 0,012 0,088
Снег   1,5* 1	1,5	1,6	2,4
Итого:	2,209	-	3,198

Город Красноярск в IV снеговом районе S₀=1,5 кПа, m=1 т.к. b=j₀=24,73⁰> >15⁰Þ следовательно использовать схему 1.б по [2], где a=39,64⁰¸24,73⁰.

Расчеты геометрических параметров арки приведены дальше.

Расчет среднего ребра.

Расчетная схема панели – однопролетная шарнирно-опертая  балка. Расчетным пролетом панели считаем её длину, уменьшенную на 1%:

Напряжение изгиба:

Относительный прогиб:

Расчет крайних ребер.

Т.к. ширина среднего ребра равна 100 мм, а крайнего ребра 60 мм и нагрузка на крайние ребра в 2 раза меньше чем на среднее ребро, то следовательно прочность крайних ребер обеспечена.

Расчет верхнего рабочего настила.

I случай:

II случай:

Постоянная нагрузка и сосредоточенный груз от монтажника с инструментом Р=1,2 кН, распределенной на ширину настила 0,5 м:

Очевидно, что более невыгодным будет второй случай загружения.

Относительный прогиб:

Расчет нижней обшивки панели.

Учитывая сравнительно небольшую величину нагрузки нижнюю обшивку на прочность и жесткость не проверяем.

Проверка надежности крепления досок нижней обшивки к каркасу гвоздями, работающими на выдергивание.

Расчетную несущую способность одного гвоздя на выдергивание забитого в древесину поперек волокон, определим по формуле:

где

принимаем l_гв=60 мм, тогда

Забиваем по одному гвоздю в каждую доску. При ширине доски 15 см шаг гвоздей вдоль продольного ребра принимаем равным S=14 см.

Следовательно гвозди на выдергивание работают со значительным запасом.

3. Расчет клееной арки кругового очертания

Определение геометрических характеристик арки(рис.2.1). Стрела подъема арки:

Радиус кривизны арки:

Длина дуги арки:

Рис. 3.1. К расчету круговой арки

Синус центрального угла полуарки:

этому соответствуют: w=36852^’; cosw=0,8.

Нагрузки.Нагрузка от веса ограждающей части покрытия на 1м² поверхности крыши (по данным расчета клеефанерной панели) равна:

нормативная -

расчетная -

Собственный вес арки равен:

Постоянная нагрузка действующая на 1 пог. м  арки:

1 Схема загружения: собственный вес+снег равномерно распределенный по всей длине пролета (рис. 3.2).

Рис. 3.2. 1-ая схема загружения арки

Снеговая нагрузка на 1 пог. м арки:

где

 - коэффициент снегозадержания для криволинейных покрытий.

2 Схема загружения: собственный вес+снег равномерно распределенный на 1/2 длине пролета (рис. 3.3).

Рис. 3.3. 2-ая схема загружения арки

Снеговая нагрузка на 1 пог.м арки:

3 Схема загружения: собственный вес+снег распределенный по всей длине пролета по треугольному закону (рис. 3.4). Снеговая нагрузка на 1 пог. м арки:

Рис. 3.4. 3-ая схема загружения арки

4 Схема загружения: собственный вес+снег распределенный на 1/2 длине пролета по треуголному закону (рис. 3.5).

Рис. 3.5. 4-ая схема загружения арки

Снеговая нагрузка на 1 пог. м арки:

Определение расчетных усилий в элементах арки. Для определения усилий каждую полуарку делим на пять равных частей (рис. 3.6).

Длина дуги и центральный угол, соответствующие одному делению:

За начало координат примем левую полуарку координаты центра кривизны оси полуарки:

                              Рис. 3.6. Координаты сечений полуарки

Координаты расчетных сечений арки (табл. 3.1)рассчитываем по формулам:

где

где

n – номер сечения.

Таблица 3.1.

Nсеч.	n.w1	wn=wо+n.w1	coswn	Sinwn	rк.coswn	rк.sinwn	хn	yn
0	0	53,2	0,599	0,8007	14,97	20,12	0	0
1	7,37	60,57	0,4913	0,8709	12,28	21,77	2,71	1,77
2	14,74	67,94	0,3756	0,9268	9,39	23,17	5,6	3,17
3	22,11	75,31	0,2536	0,9673	6,34	24,18	8,65	4,18
4	29,48	82,68	0,1274	0,9918	3,18	24,79	11,81	4,79
5	36,8	90	0	1	0	25	15	5

Определим опорные реакции в арке и величину распора.

1 Схема загружения: опорные реакции (рис. 3.7) от единичной нагрузки, равномернораспределенной по всей длине пролета:

Рис. 3.7. 1-ая схема загружения арки

          единичной нагрузкой

Величина распора:

2 Схема загружения: опорные реакции (рис. 3.8) от единичной нагрузки, равномернораспределенной по 1/2 длины пролета:

Рис. 3.8. 2-ая схема загружения арки

          единичной нагрузкой

 

Величина распора:

3 Схема загружения: опорные реакции (рис. 3.9) от единичной нагрузки, распределенной по треугольному закону на 1/2 длины пролета (слева).

Рис. 3.9. 3-ая схема загружения арки

          единичной нагрузкой

 

Величина распора:

4 Схема загружения: опорные реакции (рис. 3.10) от единичной нагрузки, распределенной по треугольному закону на 1/2 длины пролета (справа).

Рис. 3.10. 4-ая схема загружения арки

          единичной нагрузкой

 

Величина распора:

Значения М_х, Q_х, N_х для загружений по 1 и 2-ой схемам на участке

0£х£ от q=1 кН/м:

М_хn=V_A.x_n-P.x_n/2-H.y_n;

Q_xn=-H.sinw_n+(V_A-P.x_n)cosw_n;

N_xn=H.cosw_n+(V_A-P.x_n).sinw_n.

Значения М_х, Q_х, N_х для загружений по 3 и 4-ой схемам на участке

0£х£:

M_xn=V_A.(x_n-3,2.(l-x_n).x²_n/l²)-H.y_n;

Q_xn=V_A.(1-4,8.(l-x_n).x²_n/l²).cosw_n-H.sinw_n;

N_xn=H.cosw_n+V_A..(1-4,8.(l-x_n).x²_n/l²).sinw_n.

Усилия в расчетных усилиях арки приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2.

Номер сечения
	0£x£15			0£x£15			0£x£15			0£x£15			0£x£15
	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx
0	0	-9,03	25,488	0	-9,03	25,488	0	-2,269	15,747	0	0,94	-4,121	0	-2,254	3,097
1	-2,847	-13,557	21,758	-2,847	-13,557	21,758	6,903	-5,602	12,965	5,846	-3,53	-3,505	-4,14	-3,308	1,767
2	-3,005	-17,322	17,163	-3,005	-17,322	17,163	11,657	-8,304	9,462	6,108	-10,708	-4,766	-8,288	-13,334	-2,161
3	-1,711	-20,153	11,848	-1,711	-20,153	11,848	12,876	-10,223	5,368	2,888	-15,54	-6,705	-11,962	-6,011	-8,141
4	-0,365	-21,909	6,031	-0,363	-21,909	6,031	9,237	-11,229	0,322	-0,529	-13,69	-8,819	-14,476	-5,467	-15,057
5	0	-22,5	0,01	0	-22,5	0,01	0	-11,25	-3,74	0	-3,75	-10,619	-0	-3,75	-21,235

Для получения усилий от расчетных постоянной и временной нагрузок, полученные результаты от единичной нагрузки умножим на величину расчетных нагрузок, полученные усилия приведены в таблице 3.3. 

Таблица 3.3.

Номер сечения
	0£x£15			0£x£15			0£x£15			0£x£15			0£x£15
	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx	Mx	Qx	Nx
0	0	-30,52	86,15	0	-54,18	152,93	0	-13,61	94,48	0	15,04	-65,93	0	-18,03	24,78
1	-9,62	-45,82	73,54	-17,08	-81,34	130,55	41,42	-33,61	77,79	93,54	-56,48	-56,08	-33,12	-26,46	14,14
2	-10,16	-58,55	58,01	-18,03	-103,93	102,98	69,94	-49,82	56,77	97,73	-171,33	-76,26	-66,30	-106,67	-17,29
3	-5,78	-68,12	40,05	-10,27	-120,92	71,09	77,26	-61,34	32,21	46,21	-248,64	-107,28	-95,70	-48,09	-65,13
4	-1,23	-74,05	20,39	-2,18	-131,45	36,19	55,42	-67,37	1,93	-8,46	-219,04	-141,11	-115,81	-43,74	-120,46
5	0	-76,05	0,03	0	-135,00	0,06	0	-67,50	-22,44	0	-60,00	-169,90	0	-30,00	-169,88

Составим расчетные сочетания нагрузок (табл. 3.4).

Расчетные сочетания усилий

Таблица 3.4.

№ сечения
	M	Q	N	M	Q	N	M	Q	N	M	Q	N
0	0	-84,70	239,08	0	-44,13	180,63	0	-15,48	20,22	0	-15,48	20,22
1	-26,70	-127,16	204,09	31,80	-79,43	151,33	83,92	-102,30	17,46	83,92	-102,30	17,46
2	-28,19	-162,48	160,99	59,78	-108,37	114,78	87,57	-229,88	-18,25	87,57	-229,88	-18,25
3	-16,05	-189,04	111,14	71,48	-129,46	72,26	40,43	-316,76	-67,23	40,43	-316,76	-67,23
4	-3,41	-205,50	56,58	54,19	-141,42	22,32	-9,69	-293,09	-120,72	-9,69	-293,09	-120,72
5	0	-211,05	0,09	0	-143,55	-22,41	0	-136,05	-169,87	0	-136,05	-169,87
4’	-3,41	-205,50	56,58	-1,23	-74,05	20,39	-117,04	-117,79	-100,08	-1,23	-74,05	20,39
3’	-16,05	-189,04	111,14	-5,78	-68,12	40,05	-101,48	-116,21	-25,08	-5,78	-68,12	40,05
2’	-28,19	-162,48	160,99	-10,16	-58,55	58,01	-76,46	-165,22	40,72	-10,16	-58,55	58,01
1’	-26,70	-127,16	204,09	-9,62	-45,82	73,54	-42,74	-72,28	87,68	-9,62	-45,82	73,54
0’	0	-84,70	239,08	0	-30,52	86,15	0	-48,55	110,93	0	-30,52	86,15

Расчетные усилия: