Одноэтажное каркасное деревянное здание (стр. 2 из 3)
Длина листа /2 = 30 см.
Расчетная ширина сечения h= 1 см.
Давление торца q1 = σсм = 0,99 МПа = 990 Н/см.
Давление фундамента
q2 = ql1/l2 =990*14/30 = 462 Н/см.
Изгибающий момент
М =(q2l22- q1l22)/8= (462*302 — 100*142)/8 = 23989 см = 0,024Мпа
Расчетное сопротивление стали R = 240 МПа.
Требуемый момент сопротивления
WTp = M/R = 0,0024/240 = 0,33-10~6 м3 = 0,0001 м3.
Требуемая толщина листа
σТр=√6*w= √6*1= 2,44 см.
Принимается толщина листа б = 25 мм.
Коньковый узел решается с помощью двух стальных креплений из упорного листа и двух фасонок с отверстиями для болтов .
Расчет конькового узла производится на действие максимальных продольной N = 0,042 МН и поперечной Q = 0,018 МН сил.
Проверка торцевого сечения на смятие под углом α = 16°42' к волокнам древесины.
Расчетное сопротивление смятию Rсмα= Rсм/[1 + Rc/(Rсм90— l)sin3α) = 18,5/ /[1 + 18,5/(3 — 1)0,293] = 16,8 МПа.
Площадь смятия А = 0,14*0,30 = 0,042 м2.
Напряжение σ=N/A=0,042/0,42= 10 МПа< Rсмα
Определение числа болтов крепления конца полуарки к фасонкам.
Принимаются болты диаметром d = 2 см. Они работают симметрично при числе швов nш= 2
и толщине сечения полурамы b = c= 14 см
под углом смятия а= 90° — 7°13' = 82° 47' к волокнам древесины.
При этом Ka=0,52 в соответствии со СНиПом.
Несущая способность болта в одном срезе: при изгибе Тн = 2,5d2√ Ka. = 2,5*22у0,52 = 7,2 кН
по смятию древесины Тс= 0,5bcdKa = 0,5*14*2*0,52 = 7,3 кН.
Требуемое число болтов п = Q/ Тн *n=42/(7,2*2) = 2,9 шт.
Принято три болта диаметром d = 20 мм.
7. Расчёт клеефанерной плиты
1)Принимается предварительно сечение продольных ребер b1*h1= 7*20 см из досок сечением 7*19,5 см, остроганных по кромкам. Расчетная схема плиты — однопролетная шарнирно опертая балка пролетом l=5,5 — 0,05=5,45 м.
Расчетная схема верхней обшивки — однопролетная заделанная на опорах балка пролетом, равным расстояниям между пластями соседних продольных ребер: l1 = (В — 4b1)/3 = (1,5 — 4-0,07)/3 = 0,4 м.
Расчетные усилия в сечениях плиты:
изгибающий момент М = ql2/2 = 2,73*5,452/8 = 13,9 кН-м = 0,0139 МН-м; поперечная сила Q = ql/2 = 2,73*5,45/2 = 10 кН= 0,010 МН.
Местный изгибающий момент в верхней обшивке
М1 = Pl1 /8 = 1,2*0,4/8 = 0,06 кН-м = 0,060-103 МН-м.
Требуемая толщина фанерной обшивки
δ тр= М/(0,6Вh0Rф.с.) = 0,0139/(0,6*1,5*0,21*12) = 0,007 м = 0,7 см, где h0 = =h1+ δ.
Принимаются фанерные обшивки одинаковой толщины δ = 1 см.
Эпюры: а-изгибающий момент в продольном сечении плиты, б- местный изгибающий момент в верхней обшивке
а) б)
2) Геометрические характеристики сечения плиты:
расчетная ширина обшивок b = 0,9В = 0,9*150 = 135 см;
общее сечение продольных ребер bphp=4 b1*h1 = 28*20 = 560 см2;
полная высота сечения h= h1+2 δ = 20 + 2*1 = 22 см.
Положение нейтральной оси сечения z = h/2 = 22/2 = 11см.
Момент инерции сечения I= Iф + Iд= bδ(z- δ/2)22+ bphp3/12 = 135*1 *(11 -1/2) 22+28*17 3 /12 = 21 420 см4 = 0,0003313 м4.
Момент сопротивления сечения W = I/(0,5h) = 0,0003313/0,11 = 0,003 м.
Статический момент обшивки относительно нейтральной оси S = bδ(z -δ/2) = 135*1(11-1/2) = 1417 см3 = 0,0015 м3.
Момент сопротивления сечения обшивки расчетной шириной b = 1 м: Wф= bδ 2/8= 100*1 2 /8= 12,5 см3= 12,5*10-6 м3.
Расчетные сопротивления фанеры сжатию, растяжению вдоль наружных волокон, изгибу поперек волокон и скалыванию: Rф.с.= 12 МПа; Rф.р = 14 МПа, Rф.и = 6,5 МПа и Rф.ск = 0,8 МПа.
3) Проверки несущей способности плиты.
Проверка несущей способности верхней обшивки при сжатии и устойчивости при изгибе: отношение а/δ = 40/1 =40.
Коэффициент устойчивости φ = 1 — (а/δ)2/5000 = 1 — 402/5000 = 0,68.
Напряжение δ= M/Wф = 0,0139/0,003*0,6 = 7,72 МПа< Rф.с
Проверка несущей способности нижней обшивки при растяжении от изгиба с учетом ее ослабления стыками на ус: /mф = 0,6.
Напряжение
δ = М/Ф mф = 0,0139/(0,003*0,6) = 7,72 МПа< Rф.р
Проверка обшивок при скалывании от изгиба: ширина площади скалывания b = bp= 19 см = 0,19 м;
τ= QS/(Ib) = 0,010*0,0015/(0,0003313*0,19) = 0,37 МПа< Rф.ск
Проверка обшивки при местном изгибе: напряжение
δ = M1/W1 == 0,00006/(12,5-*10-6) = 4,8 МПа<Rф.и
Проверка относительного прогиба плиты от нормативной нагрузки q н = 2,6 кН/м = 0,0026 МН/м.
Модуль упругости фанеры Eф=9000 МПа;
f/l= (5/384)[q н l3/(0,7EI)] = (5/384) [0,0023*5,453/(0,7*9000*0,0003313)] = 1/250 = [f/l]
Следовательно, клеефанерная плита имеет прогибы от нормативных нагрузок, не превосходящие допускаемых, и ее несущая способность по отношению к расчетным нагрузкам имеет дополнительные запасы несущей способности.
8. Мероприятия по защите древесины от гниения и возгорания
Гниение древесины является результатом жизнедеятельности дереворазрушающих грибов. Для своего питания дерево-разрушающие грибы используют органические вещества древесины. При этом в древесине происходят сложные химические изменения составляющих древесины, вызывающие резкое ухудшение ее физико-механических свойств. Конечным результатом процесса гниения является полная деструкция древесины. Дереворазрушающие грибы развиваются в определенных, специфических условиях, определяемых влажностью древесины, температурой и наличием кислорода. Гниение древесины становится возможным при наличии кислорода, при плюсовых температурах (до 50° С) и при влажности древесины свыше 20%.
Конструктивная защита от загнивания. Принципом конструктивной защиты деревянных конструкций от гниения является создание для древесины такого температурно-влажностного режима, при котором обеспечивается сохранение ее влажности ниже 20% на все время эксплуатации. Для этого необходимо проводить следующие конструктивные мероприятия.
Несущие деревянные конструкции должны быть открытыми, хорошо проветриваемыми и доступными для периодического осмотра.
Необходимо обеспечивать надежную гидроизоляцию деревянных конструкций и их частей, соприкасающихся с грунтом, фундаментами, бетоном, каменной кладкой и массивными металлическими частями.
Поскольку в толще ограждающих элементов, находящихся в зоне изменения температур, возможно образование конденсата, несущие деревянные конструкции следует располагать либо целиком в пределах отапливаемого помещения, либо вне его. Панели покрытия и стен беспустотной конструкции не должны иметь деревянных элементов в зоне низких температур. Пустотные ограждающие конструкции должны иметь осушающие вентиляционные продухи, обеспечивающие быстрое высыхание древесины. При этом холодный сухой воздух вводится под карниз, а сырой и теплый выпускается у конька.
Деревянные покрытия следует осуществлять с наружным отводом атмосферных вод. Деревянные стены защищаются от косого дождя и снега широким венчающим карнизом или широким свесом,. Торцы брусьев или бревен защищают от проникновения влаги посредством обшивки досками.
Деревянные покрытия не рекомендуется устраивать с фонарями верхнего света.
Химическая защита древесины от гниения
Антисептирование является основным мероприятием по защите от гниения, рассчитанным на весь срок службы древесины.
Антисептическая обработка элементов деревянных конструкций и изделий должна производиться в производственных условиях на специализированном оборудовании.
В случае невозможности централизованного снабжения строительства элементами деревянных конструкций химически защищенными от гниения, допускается проведение антисептической обработки древесины на месте строительства механизированным, а в отдельных случаях и ручным, способами.
Перед антисептической обработкой древесину необходимо очистить от коры и луба. Вся механическая обработка лесоматериалов (распиловка, сверление отверстий и т. д.) производится до антисептирования.
Вид антисептической обработки древесины выбирается в зависимости от условий эксплуатации деревянных конструкций
Антисептики разделяются на три группы: маслянистые, органорастворимые и водорастворимые.
Маслянистые антисептики (каменноугольное пропиточное масло, сланцевое пропиточное масло, антраценовое масло и др.) применяются для пропитки деревянных конструкций, работающих в открытых сооружениях и для элементов конструкций, соприкасающихся с грунтом. Древесина, пропитанная этими антисептиками, не снижает своей механической прочности, не коррозирует металл. Из пропитанной древесины эти антисептики практически не вымываются водой. Антисептические свойства пропитанной древесины не изменяются на протяжении 50-летнего срока эксплуатации. Однако из-за выделения летучих веществ и резкого запаха, который сохраняется на протяжении длительного времени эксплуатации, запрещается применение древесины, пропитанной маслянистыми антисептиками для конструкций, расположенных внутри зданий. Пропитку маслянистыми антисептиками можно производить в цилиндрах под давлением и в горяче-холодных ваннах. Пропитанную древесину нельзя склеивать. При необходимости можно пропитывать склеенную древесину по специально разработанным режимам.
Покрытие влагозащитными составами нашло в последнее время широкое применение, так как в связи с возросшим в последнее время объемом производства клееных деревянных конструкций, появилась необходимость в защите их от кратковременного или случайного увлажнения. При изготовлении клееных деревянных конструкций не допускается применение древесины с влажностью выше 12%, поэтому при эксплуатации этих конструкций в зданиях и сооружениях с нормальной относительной влажностью воздуха и при проведении соответствующих конструктивных мероприятий, нанесение влагозащитных составов можно рассматривать как мероприятие по защите от гниения.