Граничні стани, поради щодо застосування деревини.

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 4Следующая ⇒

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.

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*=R_{зразків} х x m _перех, або

R*=R_{зразків} x x

Наприклад:

R_в* = =

=14х0,9х0,8х1,1х0,85х1,3=12,25 МПа

тут R_в=14 МПа- табл. 3, п.1б;

m _в =0,9 – табл. 5 – умови В1,

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

m _ш = 1,1 – товщина дощок 19 мм, табл. 8,

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

m _перех= 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 частка напружень від постійних і тимчасових тривалих навантажень перевищує 80%, модуль пружності варто визначати множенням величини модуля Е на коефіцієнти m _перех табл. 4 і відповідні коефіцієнти п.3.2 норм: m _в - табл. 5, m _t та m _Д 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, g_n = 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 b _п = n x 3,8 см, при цьому J* = n x J_y,

W* = n x W_{y .}.

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

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

Збір навантажень

Експлуатаційне та розрахункове погонні навантаження

q _е = (p _е +g _е ) b= (1+2)х 0,7= 2,1кН/м

q_m = (p _е * g_{f 1} + g _e * g_{f 2} ) b= (1*1,1+2*1,2)* 0,7= 2,45кН/м

Розрахунковий проліт l = l _м + b _під = 4,8 м + 0,16 м = 4,96 м,

де b _під - 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 b_м і b_Q, bf враховують збільшення зусиль і переміщень (прогину) за рахунок сили тяжіння самих балок – табл. 3.2.

Табл. 3.2 Коефіцієнти збільшення зусиль b_м і b_Q, bf

Розрахунковий опір вигинові

R_в* = R_в * m _в* m _t * m _перех= 13х1,0х0,8х1,0=10,4 Мпа =1,04кН/см²,

Тут:

R_в=13,0мПа- табл. 3, п.1а; m _в=1,0 – табл. 5 – умови А1,

m _t =0,8 – п.3.2,б – температура 50° С, m _перех= 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 t_д x h =3 х А_д =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

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

Проліт l=3 мf_гр = l /150,

Проліт 3- 6 м

f_гр = 0,020 + {0,01(l -3м)}/3м (м),

Проліт l=6 мf_гр = l /200,

Проліт 6- 24 м

f_гр = 0,030 + {0,066(l -6м)}/18м (м),

Проліт l=24 мf_гр = l /250.

Максимальні дотичні напруження на опорі

R_ск* = R_ск * m _в * m _t * m _перех=1,6*1,0*0,8*1,0=1,28 МПа

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

Розрахунок опорної підкладки.

Розрахунковий опір зминанню R_зм90 = 3 мПа тбл. 3, п.4а.

Навантаження на опорну подушку R_A = Q_max = 6,14 кН.

,

R_зм90* = R_зм90 * m _в * m _t * m _перех= 3,0*1,0*0,8*1,0=2,4 МПа,

.

При ширині прогону b_п = 2 ^.t_д ^.=2 х 3,8 = 7,6 см.

Ширина підкладки b_під,min=А^потріб_зм/b_п=25,6/7,6=3,4см, приймаємо, з конструктивних міркувань, b_під> 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*m_в*m_t*m_пер.= 10⁴ *1 *0,8 *1 *10⁴ = 0,80*10⁴ МПа;

m _в =1,0 – табл. 5 – умови В1,

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

m _перех= 1,0 – табл. 4, стовпчик 1.

ДОДАТОК А.

ДОДАТОК Б.

Снігові навантаження.

Розрахункові| значення| снігового| навантаження S_m| 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: γ_fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, що визначається в залежності від терміну експлуатації за табл.Б.1;

Таблиця Б.1

Проміжні значення коефіцієнта γ_fm слід визначати за лінійною інтерполяцією,

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

Таблиця Б.2 Снігові навантаження

коефіцієнт С визначається за формулою:

(2)

де: µ – коефіцієнт 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.

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

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

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

Експлуатаційне розрахункове значення обчислюється за формулою:

де γ_fe – коефіцієнт 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

Проміжні значення γ_fe 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 γ_fm = 1,04.

Експлуатаційне значення снігового навантаження:

Згідно табл. Б4 γ_fe = 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.

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.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте