Расчет клеефанерной плиты покрытия

Введение

В разрабатываемом курсовом проекте рассчитывается деревянный каркас одноэтажного производственного здания согласно основным принципам расчета, конструирования и компоновки.

Древесина является ценным конструкционным строительным материалом. Конструкции из дерева относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.

Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными.

Достоинство древесины как материала конструкций – требуемая прочность при малой массе, достаточная долговечность, относительная простота добывания материала, технологичность изготовления конструкций, малые значения коэффициентов температурного расширения и теплопроводности, стойкость к некоторым химически агрессивным средам.

К основным недостаткам можно отнести низкую огнестойкость, низкую биологическую стойкость, сильную зависимость физико-механических свойств от температурно-влажностных условий и длительности нагрузок, значительную неоднородность.

Расчет клеефанерной плиты покрытия

Рассчитаем и запроектируем клеефанерную панель под рулонную кровлю по сегментным фермам пролетом м .

Шаг несущий конструкций м. Класс условий эксплуатации здания –1, класс ответственности – II. Древесина каркаса – пихта 2-го сорта. Обшивка из березовой фанеры марки ФСФ, сорта В/ВВ.

Принимаем клеефанерную панель размерами 1,5 x 2.75 м (конструктивный размеры 1490x2730 мм). Для верхней обшивки используем фанеру толщиной мм, для нижнего мм. Предварительно назначаем высоту сечения панели мм. Требуемая высота сечения ребер мм. Назначаем высоту сечения ребра в соответствии с сотаментом пиломатериалов мм, что после острожки составляет мм. Толщина средних ребер принимаем мм, что после острожки составит мм Рисунок 1.1 Клеефанерная панель

Каркас панели в соответствии с формулой (1.1) принимаем из 3-ех продольных ребер.

; (1.1)

где -полная ширина сечения панели;

- расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек волокон наружных слоев в Мпа;

- коэффициент условий эксплуатации при учете кратковременного действия монтажной нагрузки;

- принятая толщина фанеры верхней обшивки.

.

Расстояние между ребрами в свету 41,2 см, что не превышает допустимого значения 54 см. Для обеспечения совместной работы панелей во время эксплуатации к крайним ребрам приклеиваются стыковочные бруски, высота сечения которых принимается половине высоты сечения продольных ребер.

Определение нагрузок на панель

Погонные нагрузки на панель определяются в табличной форме

Таблица 1.1 Нагрузки на панель, кН/м.

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, кН/м
Рулонная кровля	0,134	1,3	0,174
Фанерные обшивки	0,146	1,1	0,161
Продольные ребра (с учетом стыковочных брусков)	0,015	1,1	0,017
Вкладыш	0,075	1,1	0,0825
Постоянная нагрузка
Снеговая нагрузка		1,6
Полная нагрузка

В таблице 1.1

-переходный коэффициент для определения нагрузки в кН от массы элемента в кг;

кг/м³ - плотность березовой фанеры для 2 класса условий эксплуатации;

кг/м³ -плотность древесины пихты для 2 класса условий эксплуатации;

- количество крайних ребер;

- количество средних ребер;

кг/м³ - масса 1 м² рулонной кровли;

1.5- кН/ м² - снеговая нагрузка для I снегового района;

- коэффициент, учитывающий форму покрытия, здесь м – в данном случае высота фермы;

- коэффициент надежности для снеговой нагрузки, при соотношении <0,8

Панель рассчитываем по схеме по схеме однопролетной свободно опертой балки. Расчетный пролет панели м,

где 0,99 – переходный коэффициент от длины к расчетному пролету, учитывающий минимальную площадку опирания конструкции.

Максимальный изгибающий момент:

, (1.2)

кНм = 233кНсм

Поперечная сила на опоре:

, (1.3)

кН

Определение приведенных геометрических характеристик сечения.

Расчетная ширина обшивки:

, (1.4)

см, т к м > м.

Положение нейтральной оси сечения относительно нижней грани панели:

; (1.5)

см.

где МПа кН/см² - модуль упругости древесины вдоль волокон.

кН/см² - модуль упругости березовой фанеры.

Приведенный момент инерции относительно нейтральной оси:

; (1.6)

см .

Приведенные моменты сопротивления:

; (1.7)

см³;

; (1.8)

см³.

Проверка сечения панелей на прочность.

Напряжения растяжения в нижней обшивке определяем по формуле:

; (1.9)

кН/м² МПа< МПа,

где МПа – расчетное сопротивления пятислойной березовой фанеры растяжению в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев;

- коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыке фанерной обшивки при соединении на ус;

- коэффициент условий работы, для 1 класса условий эксплуатации при учете полной снеговой нагрузки;

- коэффициент надежности по назначению для II класса ответственности здания.

Запас прочности %

Проверяем верхнюю обшивку на устойчивость по формуле:

; (1.10)

При расстоянии между ребрами каркаса в свету см :

Так как , то в соответствии с формулой (2.11):

; (1.11)

.

Напряжение сжатия в обшивке:

кН/см²=4,7МПа < МПа,

где МПа- расчетное сопротивление пятислойной березовой фанеры сжатию в плоскости листа вдоль волокон и наружных слоёв.

Проверяем верхнюю обшивку на местный изгиб от сосредоточенной нагрузки кН, как пластинку, заделанную в местах приклеивания к ребрам.

Изгибающий момент :

кНсм, где см – максимальное расстояние между осями продольных ребер.

Момент сопротивления:

см³.

Натяжение изгиба:

, (1.12)

кН/см² МПа.

,

где МПа,

здесь МПа – расчетное сопротивление семислойной березовой фанеры изгибу из плоскости листа поперек волокон наружных слоев;

- коэффициент условий работы для второго класса условий эксплуатации при учете кратковременного действия монтажной нагрузки.

Проверяем на скалывание по клеевым швам в месте приклейки обшивки к ребрам, по формуле:

, (1.13)

кН/см² =0,15МПа< МПа,

где МПа – расчетное сопротивление березовой фанеры скалыванию между шпонами в плоскости листа вдоль волокон наружных слоев.

Статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси:

, (1.14)

см³.

Суммарная ширина ребер:

см.

Запас прочности:

.

Проверка сечения панели на жесткость.

Определяем относительный прогиб панели от нормативной нагрузки по формуле:

, (1.15)

где кН/м=0,0017кН/см – полная нормативная нагрузка;

МПа =1080кН/см² - модуль упругости березовой фанеры вдоль волокон наружных слоев;