Расчёт клеефанерной панели покрытия

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):

R_фс = 120 кгс/см² - расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа.

R_фр = 140 кгс/см² - расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа.

R_фи = 160 кгс/см² - расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа.

R_фи90 = 65 кгс/см² - расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа (поперек волокон наружных слоев).

Е_ф =90000 кгс/см² - модуль упругости.

Е_ф90 =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.

t_в - температура внутреннего воздуха в помещении, t_в=18 °С.

t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, t_н = -19 °С.

t^н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;t^н=0,8(t_в- t_р). t_р -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.

=>.

Dt^н=0,8× (18°С-13,5°С)=3,6 °С

a_в - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, a_в =8,7 Вт /м²×°С.

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

ГСОП = (t_в - t_{от.пер.)} z_от.пер =(18-1,7)*154=2510

где t_от.пер., средняя температура отопительного периода, t_от.пер.=1,7°С.

z_от.пер. - продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С, z_от.пер.=154 сут.

Приведенное сопротивление теплопередаче для покрытий:

R₀^тр=2,03 м²×°С/Вт,

Сравним два значения R^тр₀ и выберем наибольшее.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции не должно превышать требуемого значения.

Сопротивление теплопередаче R_o, м² × °С/Вт, ограждающей конструкции:

R_к - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²×°С/Вт.

a_н - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м * °С), a_н =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 m_ф=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 R¹_ф.и =65 кгс/см² - расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек шпона;

m_u = 1,2 - коэффициент условия работы, учитывающий монтажную нагрузку.

Шаг продольных ребер а принимаем равным 370мм.

4.     
Сбор нагрузок на панель

Таблица 1

Примечание. S=S₀×m

S₀=100 кгс/м²

m=1  =100 кгс/м²×1=100 кгс/м²

31,4/100=0,31< 0,8 => g_f = 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 d_ф=0,8см - толщина верхней обшивки;

d^!_ф=0,6см - толщина нижней обшивки;

Е_ф=90000кгс/см²- модуль упругости фанеры;

Е_др=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 R_ф.р =140кгс/см² _ф =0,6 - коэф-т учитывающий снижение расчётного сопротивления в стыках фанерной обшивки;

- коэф-т для условий эксплуатации;

g_n =0,95 - коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности;

М = 39000 кгс×см.

8.      Расчёт на устойчивость сжатой верхней обшивки

где R_{ф. с}=120кгс/см²

- коэф-т для условий эксплуатации А2.

g_n =0,95 - коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности

М = 39000кгс×см

 при

9.      Проверка клеевых соединений фанеры на скалывание

где R_ск =8 кгс/см² - расчётное сопротивление скалыванию фанеры вдоль волокон наружных слоёв.

- коэф-т для условий эксплуатации А2.

g_n =0,95 - коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности

Q =390кгс

- статический момент сдвигаемой части приведённого сечения относительно нейтральной оси I_пр =10385,83см⁴_расч = 4 × 3см =12см - расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине ребер.

10.    Проверка рёбер на скалывание

где R_ск =16кгс/см² - расчётное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон.

- коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5]

g_n =0,95 - коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности.

Q =390кгс

I_пр =10385,83см⁴_расч = 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;

q^н - 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 h_оп =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 a_шв=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

Е_ст =30000кгс/см² - модуль упругости полиэфирного стеклопластика

d_ст =0,5см - толщина листа стеклопластика=5cм - высота волны_ст =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.