Одноэтажное здание из древесины

Министерство  сельского хозяйства РФ

Пермская  государственная академия

Имени Д.Н.Прянишникова 
 
 
 

Кафедра материаловедения 
 
 
 
 

Конструкции из дерева и пластмасс 
 
 

Курсовой  проект на тему

«Одноэтажное  здание из древесины» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: Орехова.З.Ю.

Группа: ПС-06

Проверила: Третьякова О.В. 
 
 
 
 
 
 

Пермь

2010 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Клеефанерные панели

    Панели  этого тина представляют жесткую  коробчатую конструкцию, состоящую из дощатых ребер и фанерных обшивок.

    Продольные  ребра (рабочие) принимаются из досок  толщиной менее 40 мм. Крайние ребра  проектируются на 2 мм тоньше. Расстояние между продольными ребрами а < 500 (рис.1). Поперечные ребра (конструктивные) той же толщины устанавливаются в торцах панели и под стыками обшивок (ρ_др=500 кг/м³). Для обшивок применяется фанера марки ФСФ сорт В/BB толщиной (ρ_ф= 650 кг/м³):

1. для верхних обшивок 8-10 мм, принимаем 8 мм;
2. для нижних обшивок 6-8 мм, принимаем 6 мм.

рис.1 Общий вид  панели 

   Стыкование обшивок с ребрами и между собой производится на клею. Усилие от поперечной нагрузки воспринимается совместно продольными ребрами и обшивками, теплоизоляционный слой участие в работе принимает.

    Панели, выполненные из различных материалов, рассчитывают по приведенным характеристикам. Приведение осуществляется к наиболее напряженному материалу. 

1. Выбор конструктивных размеров панели

   Длина панели 1_П принимается по заданию (по шагу конструкций В=4 м). Ширина панели b назначается с учетом стандартных размеров материала обшивок, в основном 1,2 и 1,5 м, принимаем 1,5 м.

   Номинальные размеры панели: 1_п х В.

   Конструктивные  размеры: (1_П - 2 мм)х (B - 2 мм).

   Продольных  ребер назначаем 4. Поперечные ребра  устанавливаем под стыками фанеры, их количество зависит от длины панели.

   Высота  панели предварительно назначается  из двух условий:

   

   где δ_Н и δ_В толщина нижней и верхней обшивок;

   t_УТ - толщина утеплителя;

   t_В.П. - толщина воздушной прослойки (минимальная толщина 30 мм).

   Из  этих двух условии принимается максимальная высота панели h^тр_max=174 мм.

   Высоту  ребра панели назначаем по сортаменту древесины ([1] приложение табл. 1), учитывая острожку 3,5 мм с каждой стороны: h_р=175-7=168 мм.

   Корректируем  размеры панели с учетом высоты ребра: h_пан=168+6+8=182 мм. 

2. Определение геометрических характеристик

1. Расчетная длина панели

    l₀=l_п-l₁=4-0,06=3,94 м, где l₁ - длина опирания панели (принимается 0,06 м).

2. Расчетная ширина панели

    т.к. l/a=4/0,489=8,2>6, то b₀=0,9*b=0,9*1,5=1,35 м

3. Приведенная площадь панели

   

   Е_др=10¹⁰ Па - модуль упругости древесины; Е_ф=9*10⁹ Па – модуль упругости фанеры.

4. Статический момент относительно крайней грани нижней обшивки

    

5. Положение нейтральной оси

    

6. Моменты инерции

    

 

(собственными  моментами инерции обшивок ввиду  малости пренебрегаем). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Сбор  нагрузки на панель

Таблица 1

 

Изгибающий момент и поперечная сила:

 

4. Проверочный расчет прочности  и жесткости
1. На устойчивость верхней обшивки

,

где R_ФС=12 МПа - расчетное сопротивление фанерной верхней обшивки ([1] приложение табл. 3); φ_ф - коэффициент продольного изгиба фанеры, принимаемый в зависимости от a₀/δ_ф:

    

γ_n - коэффициент по назначению задания, принимаем 0,95.

Δ=(17,895-8,423)/17,895=53%

Недонапряжение  не должно превышать 20%, в моем случае размеры уменьшить нельзя по конструктивным требованиям.

2. На растяжение нижней обшивки

,

где R_ФР=14 МПа - расчетное сопротивление фанерной нижней обшивки ([1] приложение табл. 3);

m₀ - коэффициент, учитывающий снижение прочности при стыковании на «ус» (принимаем 0,6).

 

3. На  изгиб верхней обшивки

 

На скалывание по нейтральному слою

На скалывание по клеевому шву между шпонами  фанеры в местах приклейки к ребрам

Проверка на прогиб 

 
 
 
 
 
 
 

5. Расчёт  трехслойной панели типа «сэндвич»

Утеплитель: ППУ-60, ρ=60кг/м³, R_ск=2,5·10³Па, G=7·10⁶Па.

Обшивка: алюминий, t=1мм, ρ=2700кг/м³, Е=7·10¹⁰Па, G=7·10⁶Па, R_р=40·10⁶Н/м.

    рис. 2 К расчету панели.

Сбор  нагрузок на панель

Таблица 2

 

      

      

    

      Принимаем h₀=160-1=159 мм, т.к.

      меньше принять нельзя из-за конструктивных требований 
 

    Геометрические  характеристики: 

    

    

    

    Проверка  на растяжение нижней обшивки:

    

    

    Проверка  скалывающих напряжений:

      

    Проверка  прогиба:

    

    

    

    

      
Условие выполняется.

Панель удовлетворяет  требованиям СНиП. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Фермы
1. Принципы проектирования

    Деревянные  фермы - это решетчатые конструкции  балочного типа, находящие значительное применение в строительстве. Они служат основными несущими конструкциями деревянных покрытий зданий различного назначения и сооружений, имеющих малые и средние длины пролетов. Основное достоинство деревянных ферм - это соответствие их конструкций служить опорами не только настилов покрытий, но также опорами чердачных перекрытий, подвесных потолков и легкого производственного оборудования. Недостатками деревянных ферм являются значительное число элементов и узлов; значительная высота, которая существенно уменьшает полезные габариты покрываемых помещений. 

2. Статический расчет фермы

Сбор  нагрузок на ферму

    Рис.3 Геометрическая схема  фермы.

    Геометрический расчет заключается в определении длин осей всех стержней фермы и углов их наклона к горизонтальной проекции и между собой в узлах. В сегментной ферме необходимо определить радиус, длину верхнего пояса, центральный угол.