Расчёт клеефанерной панели покрытия
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧЕРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Политехнический
институт
Кафедра
ПГС
Расчетно-графическое
задание №1, 2
по
дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»
ПГС - 401.1
Выполнил: студентка
4
курса
Лис М. О.
Мурманск,
2014
Содержание
Условие задания
. Конструирование панели
. Теплотехнический расчёт
. Расчет
верхней обшивки на местный изгиб.(Определение количества продольных ребер)
. Сбор нагрузок на панель
. Статический
расчёт
. Определение геометрических
характеристик поперечного сечения панели
. Расчёт на прочность растянутой
нижней обшивки
. Расчёт
на устойчивость сжатой верхней обшивки
. Проверка
клеевых соединений фанеры на скалывание
10. Проверка
рёбер на скалывание
11. Расчёт по деформациям
12. Конструкция
стыков панели
Список использованной литературы
Условие задания
Задасться параметрами и расчётной
схемой, подобрать материал конструкции клеефанерной панели покрытия.
Произвести расчёт клеефанерной
панели покрытия согласно порядку расчёта, предложенному в данных методических
условиях.
Конструкцию клеефанерной панели
представить на рисунке. Должны быть также представлены:
- Проверка нижней
обшивки на растяжение при изгибе.
- Проверка верхней
обшивки на сжатие и устойчивость при изгибе
- Проверка клеевых
соединений фанеры на скалывание.
- Проверка рёбер на
скалывание.
- Поверка прогиба
панели.
- Конструкция стыков
панели.
1.
Конструирование панели
Конструктивное решение:
трехслойная клеефанерная панель покрытия коробчатой формы. Принимаем длину и
ширину панели 3 х1,2 м.
Каркас панели - древесина (сосна II сорта);
обшивка - плоские листы фанера ФСФ сорта В/ВВ. Принимаем для верхней обшивки
семислойную березовую фанеру сорта В/ВВ толщиной =8 мм. Для нижней обшивки -
пятислойную, толщиной =6 мм.
Ширину панелей по верхней и
нижней поверхностям принимаем равной 1190мм, что
обеспечивает зазор между панелями 10мм.
В продольном направлении
длина панели принимается 2980мм
при зазоре между панелями 20мм.
Влажность внутреннего
воздуха: 75%
Влажностный режим помещения:
влажный (влажность внутреннего воздуха 75% при температуре внутреннего воздуха
до 24°С).
Зона влажности: 3-сухая.
Температурно-влажностные условия
эксплуатации конструкций: А2 (внутри отапливаемых помещений при температуре до
35°С, относительной влажности воздуха
75%)
Расчетные сопротивления семислойной
фанеры (1, табл. 10):
Rфс
= 120 кгс/см2 - расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа.
Rфр
= 140 кгс/см2 - расчетное сопротивление растяжению в плоскости
листа.
Rфи
= 160 кгс/см2 - расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа.
Rфи90
= 65 кгс/см2 - расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа
(поперек волокон наружных слоев).
Еф =90000 кгс/см2
- модуль упругости.
Еф90 =60000 кгс/см2
- модуль упругости, поперек волокон наружных слоев.
2.
Теплотехнический расчёт
По теплотехническому расчету (для г. Майкоп)
определим толщину утеплителя, из экономических условий и по
санитарно-гигиеническим нормам.
Плита покрытия между слоем утеплителя и верхней
обшивкой имеет пространство вентилируемое наружным воздухом, поэтому в расчете
учитываем только нижнюю фанерную обшивку и слой утеплителя.
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче
ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным
условиям.
==1,18 м2×°С/Вт,
где: n
- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности
ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. n=1.
tв
- температура внутреннего воздуха в помещении, tв=18
°С.
tн
- расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн
= -19 °С.
tн -
нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и
температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;tн=0,8(tв- tр). tр -температура
точки росы.
Находим температуру точки росы:
Степень насыщения воздуха влагой определяют его
относительной влажностью W.
,
где е - действительная упругость
водяного пара в воздухе.
Е - максимальная упругость водяного
пара в воздухе.
=>.
Dtн=0,8× (18°С-13,5°С)=3,6 °С
aв
- коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, aв
=8,7 Вт /м2×°С.
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):
ГСОП = (tв - tот.пер.)
zот.пер =(18-1,7)*154=2510
где tот.пер.,
средняя температура отопительного периода, tот.пер.=1,7°С.
zот.пер.
- продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или
равной 8 °С, zот.пер.=154
сут.
Приведенное сопротивление
теплопередаче для покрытий:
R0тр=2,03
м2×°С/Вт,
Сравним два значения Rтр0
и выберем наибольшее.
Сопротивление теплопередаче
ограждающей конструкции не должно
превышать требуемого значения.
Сопротивление теплопередаче Ro,
м2 × °С/Вт, ограждающей
конструкции:
Rк
- термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2×°С/Вт.
aн
- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей
конструкции. Вт/(м * °С), aн
=23 Вт /м2×°С.
==1,87
Термическое сопротивление
ограждающей конструкции определяем
как для многослойной конструкции в соответствии с формулами:
,
где и - термическое сопротивление слоёв
ограждающей конструкции
,
где - толщина нижней обшивки плиты
покрытия.
- коэффициент теплопроводности
нижней обшивки плиты покрытия
,
где - толщина слоя утеплителя.
- коэффициент теплопроводности (маты
минераловатные прошивные ГОСТ 21880-76).
Найдём толщину слоя утеплителя:
Толщину утеплителя принимаем 100 мм.
Толщину ребра панели принимаем
равным 3
см, ширину доски ребра с учетом острожки равным 14,4 см. Отсюда высота панели
15,8 см.
Построим график распределения температуры в
ограждающей конструкции.
Для этого вычислим температуры на границе слоёв:
Рисунок 1. График распределения
температур в конструкции покрытия.
3.
Расчет верхней обшивки на местный изгиб. (Определение количества продольных
ребер)
Расчетная нагрузка - сосредоточенная
монтажная нагрузка Р = 100 кгс (1кН).
Стыки листов вдоль обшивки
устраиваются “на ус”. При длине стыка ослабление фанеры стыком учитывается
коэффициентом mф=0,6.
Расстояние а между ребрами
определим исходя из расчетного сопротивления фанеры изгибу поперек волокон для
настилов при действии монтажной нагрузки.
; =55,5 см
где R1ф.и =65
кгс/см2 - расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек шпона;
mu =
1,2 - коэффициент условия работы, учитывающий монтажную нагрузку.
Шаг продольных ребер а
принимаем равным 370мм.
4.
Сбор
нагрузок на панель
Таблица 1
Наименование
|
gн,кгс/м2
|
gf
|
gр,кгс/м2
|
Постоянная нагрузка 1. Волнистый стальной
настил 2. Рубероид кровельный прокладочный в один слой 3. Обшивки из
ФСФ(0,008м+0,006м) ×640кгс/м3 4.
Каркас из древесины (поперечные и продольные ребра) (0,132м3×500кгс/м3×0,17)
5.Утеплитель (минераловатные плиты) 50 кг/м3×0,01м
|
3,93 1,1 9
14 11,22 5
|
1,05 1,2 1,1
1,1 1,1 1,2
|
4,13 1,32
9,9 15,4
12,34 6
|
Итого:
|
31,4
|
|
35
|
Временная нагрузка
1. снеговая S
|
100
|
1,6
|
160
|
ВСЕГО:
|
131,4
|
|
195
|
Примечание. S=S0×m
S0=100
кгс/м2
m=1 =100
кгс/м2×1=100
кгс/м2
31,4/100=0,31<
0,8 => gf
= 1,6
5. Статический расчёт
Нагрузки, действующие на
панель без учёта наклона панели:
. Определение геометрических характеристик
поперечного сечения панели
При определении приведённых
моментов инерции и приведённых моментов сопротивления расчётную ширину обшивок
следует принимать равной
при .
где b=119 см
- полная ширина сечения плиты=3 м - пролёт плиты=37 см - расстояние
между продольными рёбрами по осям
Приведённая к фанере верхней
обшивки площадь сечения панели
,
где dф=0,8см
- толщина верхней обшивки;
d!ф=0,6см
- толщина нижней обшивки;
Еф=90000кгс/см2-
модуль упругости фанеры;
Едр=100000 кгс/см2-
модуль упругости древесины;
d=4см - толщина ребра панели;
с0=14,4см - высота
ребра панели с учётом острожки;
n=3 - количество рёбер.
Приведённый статический
момент сечения относительно нижней плоскости:
Приведённый к фанере верхней
обшивки момент инерции:
7. Расчёт
на прочность растянутой нижней обшивки
,
где Rф.р =140кгс/см2
ф =0,6 - коэф-т учитывающий снижение расчётного сопротивления в
стыках фанерной обшивки;
- коэф-т для условий эксплуатации;
gn =0,95 -
коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности;
М = 39000 кгс×см.
8. Расчёт
на устойчивость сжатой верхней обшивки
где Rф. с=120кгс/см2
- коэф-т для условий эксплуатации
А2.
gn =0,95 -
коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности
М = 39000кгс×см
при
9. Проверка
клеевых соединений фанеры на скалывание
где Rск =8 кгс/см2
- расчётное сопротивление скалыванию фанеры вдоль волокон наружных слоёв.
- коэф-т для условий эксплуатации
А2.
gn =0,95 -
коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности
Q =390кгс
- статический момент
сдвигаемой части приведённого сечения относительно нейтральной оси Iпр
=10385,83см4расч = 4 × 3см
=12см -
расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине ребер.
10. Проверка
рёбер на скалывание
где Rск =16кгс/см2
- расчётное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон.
- коэф-т для условий эксплуатации А2
[1, табл.5]
gn =0,95 -
коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности.
Q =390кгс
Iпр =10385,83см4расч
= 3 × 4см
=12см -
расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине рёбер.
11.
Расчёт по деформациям
где - предельный
прогиб
-относительный прогиб.
l – пролет панели;– коэффициент,
учитывающий влияние переменности высоты сечения, принимаемый равным 1 для
панели постоянного сечения;
с – коэффициент, учитывающий влияние
деформаций сдвига от поперечной силы и принимаемый по [1, табл. 3 прил. 4].
h
- полная высота сечения;
qн
- нормативная нагрузка на панель;
условие выполняется.
При неравномерно приложенной нагрузке может
произойти смещение продольных кромок панелей относительно друг друга. Для
предотвращения повреждения рулонного ковра продольные кромки стыкуются в
четверть и сшиваются гвоздями.
Разрыв рулонного ковра может
произойти и над стыками панелей в местах их опирания на главные несущие
конструкции. Над опорой происходит поворот кромок панелей и раскрытие шва:
Рис. 3. Стык панелей вдоль ската
,
где hоп =15,8см -
высота панели на опоре
o - угол поворота опорной грани
панели
Для предупреждения разрыва рулонного ковра
опорные стыки панелей необходимо устраивать с компенсаторами в виде отрезков
стеклопластиковых волнистых листов толщиной 5мм при волне 50´167мм.
Отрезки прибиваются гвоздями к опорным вкладышам и сверху покрываются рулонным
ковром.
Рис. 4 Стык
панелей на опоре.
Такие компенсаторы создают каналы,
необходимые для вентиляции внутреннего пространства покрытия.
Компенсатор, работая в пределах
упругости материала, должен допускать перемещения опорных частей панели,
связанные с поворотом торцевых кромок панелей и раскрытием швов.
Произведём расчёт компенсатора при aшв=0,1см.
Перемещение конца компенсатора при
изгибе панели:
Где P× r -
изгибающий момент в компенсаторе при его деформировании, который выражается
через напряжение:
Из этих выражений получим
формулу для проверки нормальных напряжений в волнистом компенсаторе:
,
где - ширина
раскрытия шва
Ест =30000кгс/см2
- модуль упругости полиэфирного стеклопластика
dст =0,5см -
толщина листа стеклопластика=5cм - высота волныст =150кгс/см2
- расчётное сопротивление стекло пластика.
Вывод:
Условие прочности и жесткости панели
выполняется. Ребра и клеевые соединения фанеры прошли
проверку на скалывание. Запас по
деформациям составляет 2%.
панель фанера обшивка
прочность
Список использованной литературы
1. СНиП II-25-80.
Нормы проектирования. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат. - 65 с.
. СНиП II-3-79*.
Строительная теплотехника.
. Карлсен Г.Г. и др.
Конструкции из дерева и пластмасс. -М.: 1975. - 687 с.
. Зубарев Г.Н. Конструкции из
дерева и пластмасс. -М.: Высш. Школа, 1990. - 287 с., ил.
. Шишкин В.Е. Деревянные
конструкции. . М.: Стройиздат.
. Пособие по проектированию
деревянных конструкций (к СНиП II-25-80)
. М.: Стройиздат, 1986. - 216 с.
. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и
воздействия.
8.
Слицкоухов Ю.В. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. - М., 1986. - 531 с.
9. Гринь
И.М. и др. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов.
Проектирование и расчёт. - Киев.: Высшая школа, 1990, - 220 с.