Введение. Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся во всё возрастающих масштабах

Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся во всё возрастающих масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций, которое позволит существенно ускорить сооружение строительных объектов, упростить и снизить трудоёмкость работ по сооружению фундаментов, транспортированию и монтажу зданий и сооружений и получить благодаря этому значительный технико-экономический эффект.

К числу лёгких строительных конструкций в первую очередь относятся деревянные конструкции. Деревянные конструкции являлись основными в течение многих веков и имеют широкие перспективы применения в современном облегчённом капитальном строительстве. Деревянные конструкции характеризуются малой массой, малой теплопроводностью, повышенной транспортабельностью и их перевозки на значительные расстояния вполне рациональны. Ценные строительные свойства древесины определяют и области её эффективного использования.

Высокая прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий, имеющих свободные пролёты до 100 м и более.

Деревянные конструкции подвержены загниванию. Однако современные методы конструктивной и химической защиты от загнивания позволяют снизить до минимума опасность их гнилостного поражения и обеспечить им необходимую долговечность в самых различных условиях эксплуатации.

Древесина является стойким материалом в ряде агрессивных по отношению к бетону и металлу сред. Кроме того, деревянные конструкции проявляют необходимую долговечность в ряде сооружений химической промышленности.

Создание высокопрочных и стойких синтетических полимерных клеев и разработка высокопроизводительной заводской технологии склеивания позволили из пиломатериалов ограниченных размеров создавать клееные элементы и конструкции практически любых размеров и форм, имеющих повышенную прочность и стойкость против загнивания и возгорания и при минимальном количестве отходов. Производство и применение клееных деревянных конструкций является одним из главных направлений прогресса в области строительства из дерева. Основной задачей промышленности клееных деревянных конструкций является строгое и точное выполнение всех операций технологического процесса, с тем чтобы обеспечить высокое качество и снизить стоимость этих прогрессивных конструкций. Наибольший технико-экономический эффект даёт их использование в следующих областях строительства: большепролётные общественные здания, промышленные здания с химически агрессивной средой, не действующей на древесину, сборные малоэтажные дома заводского изготовления, сельскохозяйственные производственные здания. Опыт зарубежного строительства показывает также всё возрастающий объём применения клееных деревянных конструкций.

Дальнейшее прогрессивное развитие производственной базы заводского изготовления деревянных строительных конструкций должно быть ориентировано на повышение их эксплуатационных качеств и капитальности, на ускорение темпов строительства и повышение производительности труда не только в процессе заводского изготовления укрупнённых элементов сборных сооружений, но и при их монтаже.

Сравнение вариантов.

Для сравнения взяты следующие конструкции:

ДГР -гнутоклееная деревянная рама.

РДП -ломаноклееная деревянная рама.

Расчет ТЭП на примере РДП:

Определяем расход пиломатериалов:

Для РДП м³

k₃=1.07 – коэф. для элементов со стыком на зубчатый шип;

d_п, b_п, d_о, b_o – толщина и ширина до острожки и после соответственно;

l_зб – длина заготовительного блока;

l_д – длина в деле.

Определяем трудоемкость изготовления конструкций:

Для РДП:

Т_кд=(t_и×L+Т_с+Т_т+Т_а+Т_тор+Т_ст+Т_скл)×к_тд=0,01×12,132+3,5×2,715+1×2,715+1×1,895+2×1,895+

8,5×1,895+6,5×1,895+9×1,895)×1,05=66,7 чел.час.

t_и – удельная трудоемкость изготовления и сборки(t_и =0,01 чел.час./м);

Т_с = t_с×V_п – трудоемкость сушки(t_с =3.5 чел.час./м³)

Т_т=t_т`×V_п+t_т``×V_д– трудоемкость транспортных операций

(t_т`=1 чел.час./м³, t_т``=1 чел.час./м³);

Т_а= t_а×V_д - трудоемкость на септирование(t_а =2 чел.час./м³).

Т_тор= t_тор×V_д - затраты труда на торцовку досок(t_тор =8.5 чел.час./м³)

Т_ст= t_ст×V_д - затраты труда на стыкование досок(t_ст =6.5 чел.час./м³)

Т_скл= t_скл×V_д - затраты труда на склеивание досок(t_скл =9.0 чел.час./м³)

Затраты монтажа:

Т_м= t_м.д×V_д= 6,7×1,895=12,69 чел.час

Транспортные:

С₁= (С_пр+а_i×к_г.) ×G =(2.5+9.46)×0.99=16.5руб.

С_пр - затраты на погрузочно-разгрузочные работы и реквизит,(руб./т)

а_i - тариф на перевозку грузов в зависимости от расстояния,(руб./т)

к_г - коэффициент, учитывающий надбавку за перевозку крупногабаритных

строительных конструкций.

С_пр =2,5руб./т(на 1984год без переводного коэффициента на «современные деньги»);

а_i =9,46,(руб./т) (на расстояние 300 км.) (на 1984год без переводного коэффициента на

«современные деньги»);

Себестоимость:

С_д= (С₀+М_д) ×к_н.р ×V_д×V_д =(554+13,7)×1,18×1,895=1269,4руб.

С₀, М_д - сметная цена и единичная районная единичная расценка на монтаж,(руб./м³)

С₀ =554руб./м³; М_д =13,7руб./м³

Расход клея:

Р_к= к_п×(((g₁×(n_c - 1)/(δ₀× n_c)+1.5к₃ +4 α_III× к₃)× к₅× к₆ + Р₄))× V_д =

1.05(((0.4×(100-1)/(0.014×100)+1.5×1.25) ×1.07×1.07) ×1.895=65.42кг.

к_п=1,05-коэффициент, учитывающий потери клея в производстве;

Р₄ - расход клея на зубчатый стык в карнизном узле рам РДП,(кг./м³)

g₁=0,4 – суммарный удельный расход клея при нанесении его на пласти

заготовок,(кг./м³)

к₃, к₅, к₆ - коэффициенты, учитывающие отходы клея при механической обработке

заготовок.

n_c – кол-во слоев по высоте сечения заготовочного блока

Аналогично производится расчет ТЭП ДГР, заносим результаты в таблицу:

ТЭП

Сравнив показатели и учитывая все конструктивные и архитектурные качества конструкций, для дальнейшего расчета принимаем деревянную ломаноклееную раму.

Расчет плиты покрытия.

Исходные данные:

Здание II класса ответственности, коэффициент надежности по назначению g_n=1; отапливаемое, с температурно-влажностными условиями эксплуатации по группе А1. Кровля рубероидная трехслойная. Шаг несущих конструкций – 4.5 м.

Материалы плиты:

Древесина ребер – ильм 2 сорта по ГОСТ 8486-86*Е; полки из древесно-стружечных плит, жестко скрепленные с ребрами на клею; клей марки ФРФ-50М (ТУ 6-05-281-14-77*); утеплитель – минераловатные плиты с g_о=65 кг/м³; пароизоляция – полиэтиленовая пленка толщиной 0,2 мм.

Конструктивная схема плиты:

Размеры плиты в плане назначаем 4480х1490 мм. Деревянный каркас плиты образуем 4 продольными ребрами из досок, жестко склееных с обшивками из стружечных плит.

Под стыками обшивок и в торцах плиты предусматриваем поперечные ребра. Обшивки имеют толщину 10 мм. Плиту рассчитываем как свободно лежащую на двух опорах однопролетную балку. Продольные ребра после фрезерования верхних кромок принимаем равными 170х40 мм влажностью (10 2) %.

Принимаем утеплитель толщиной 100 мм.

Плиты и панели с полками из древесных плит при их жестком креплении к ребрам на клею рассчитывают аналогично фанерным по приведенным геометрическим характеристикам поперечного сечения. При этом при проверке верхней полки плит на действие сосредоточенной нагрузки расчетную ширину полки принимают равной b_расч=1.3а, но не более 1 м, где а – расстояние между ребрами.

Сбор нагрузок и статический расчет.

Ширину панели назначаем равной 1,5 м, что соответствует нормальной ширине листа древесной плиты (1500 мм). Длину панели принимаем равной 4480 мм с учетом зазора на возможную неточность изготовления.

Длина опорного участка не менее 5,5 см, поэтому расчетный пролет плиты составит

L = 4,48 – 0,06 = 4,42 м

Сбор нагрузок на 1 м²

Таблица 2

Определяем снеговую нагрузку

.

По СП 20.13330.2011 Свод правил. Нормативное значение снеговой нагрузки определяется:

, т.к. α=18.4

μ=1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, согласно прил. Г при α<30⁰

Нагрузки на 1 пог.м:

Нормативная: ,

Расчётная: .

Расчет:

Максимальный изгибающий момент в середине пролета плиты

M = q × l²/8 = 3.81×4,42²/8 = 9.3 кНм

Максимальная поперечная сила

Q = q × l/2 = 3.81× 4,42/2 = 8,4 кНм

Геометрические характеристики поперечного сечения.

Расстояние между продольными ребрами по осям

а = с₁+b_р = 31,6 + 4 = 35,6 см;

Расчетная ширина верхней обшивки при проверке на действие сосредоточенной силы

b_расч = 1,3× а = 1,3× 35,6 = 46,3 см;

Расчетная ширина верхней и нижней обшивок

b_расч = 0,9× b = 0,9× 149 = 134,1 см;

Для древесины ребер:

Е_др = 10000 МПа

Для древесно-стружечной плиты расчетные характеристики определим по справочнику «Пособие по проектированию деревянных конструкций»:

Е_ф = 1238 МПа – модуль упругости

R_фр = 3 МПа – расчетное сопротивление растяжению

R_фс = 5.26 МПа – расчетное сопротивление сжатию

R_фск = 0.66 МПа – расчетное сопротивление скалыванию

R_фи90 = 5.76 МПа – расчетное сопротивление изгибу

Геометрические характеристики плиты приводим к обшивке, учитывая отношение n = Е_др/Е_ф = 10000/1238 = 8,08

Приведенный момент инерции плиты:

I_пр = I_ф + I_др × Е_др/Е_ф = b_расч × (h³ – h_р³)/12 + (n × b_р×h_р³/12)× Е_др/Е_ф

I_пр = 134,1×(18,4³-17³)/12 + (4×4×17³/12) × 10000/1238 = 67625 см⁴

y_o = 0,5×h=0,5×18,4= 9,2 см

h – y_o = 18,4-9,2 = 9,2 см

Моменты сопротивления:

W_пр^н = I_пр/y_o = 67625/9,2 = 7350 cм³

Проверка плиты на прочность.

Напряжение в нижней растянутой обшивке

Напряжение в верхней сжатой обшивке:

при отношении расстояния С₁ между продольными ребрами в свету к толщине обшивки d_ф

Напряжение в сжатой обшивке:

Усилие в верхней обшивке при местном изгибе определяем как в балке, заделанной по концам (у продольных ребер).

Изгибающий момент в обшивке

Момент сопротивления обшивки шириной 100 см

Напряжение от изгиба верхней обшивки сосредоточенной силой

Расчет на скалывание клеевых швов между слоями обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производим по формуле:

, где

S^п_пр – приведенный статический момент верхней обшивки относительно центра тяжести сечения равен:

S_пр = b_расч × d_ф× (yо - d_ф/2) =134,1×1×(9,2-1/2)=1166.7 см³

Проверка жесткости плиты.

Прогиб плиты с учетом II уровня ответственности при вычисляем по формуле:

,где

Е_ф = 123.8 кН/см²

Поиск по сайту: