Теплотехнический расчёт клеефанерной панели Стр 1 из 4Следующая ⇒ Введение Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся во всё возрастающих масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций. Повышение качества строительства, ускорение его темпов, снижение материалоёмкости, трудоёмкости и стоимости имеют огромное значение. Широкое применение в строительстве эффективных лёгких сборных конструкций заводского изготовления 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. Огромные лесные богатства нашей страны являются надёжной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. 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: -гнутоклееная деревянная рама; -клеенная двухскатная балка на стойках. Гнутоклееная деревянная рама Балка на стойках Vд=3.564 м3 Сталь класса A-I 117.54 кг Клей 86 кг Vд=5.6 м3 Сталь класса A-I 46.8 кг Клей 81.45 кг Определяем расход пиломатериалов: Для рамы  м3 Для балки  м3 k3=1.07 – коэф. для элементов со стыком на зубчатый шип; dп, bп, dо, bo – толщина и ширина до острожки и после соответственно; lзб – длина заготовительного блока; lд – длина в деле. Определяем трудоемкость изготовления конструкций: Для рамы Тизг=tи×L+Тс+Тт+Та=0.4×27.8+3.5×5.09+1×5.09+1×3.564+4=41.6 чел.час. Для балки Тизг=tи×L+Тс+Тт+Та=0.05×28.5+3.5×7.8+1×7.8+1×5.6+4=46.125 чел.час. tи – удельная трудоемкость изготовления и сборки; Тс = tс×Vп – трудоемкость сушки(tс =3.5 чел.час./м3) Тт=tт`×Vп+tт``×Vд– трудоемкость транспортных операций (tт`=1 чел.час./м3, tт``=1 чел.час./м3); Та - трудоемкость на септирование.   ТЭП Гнутоклееная деревянная рама Балка на стойках Vд=3.564 м3 Vд=5.6 м3 Сталь класса A-I 117.54 кг Сталь класса A-I 46.8 кг Клей 86 кг Клей 81.45 кг Vп=5.09 м3 Vп=7.8 м3 Тизг=41.6 чел.час Тизг=46.125 чел.час Стоимость(руб) Отпускная 570.24 560 Транспортная 53.46 56 Монтажа и окраски 142.56 168 Итого 766.26 784 Сравнив показатели и учитывая все конструктивные и архитектурные качества конструкций, для дальнейшего расчета принимаем деревянную гнутоклееную раму.   Проверка панели на прогиб  Относительный прогиб панели: , где  - предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 СНиП II-25-80.   Геометрический расчёт Высота рамы в коньке 7 м. Длина полупролёта 7.5 м. Радиус выгиба 3 м. Угол наклона ригеля . Угол между осями стойки и ригеля и касательной к средней точке выгиба . Центральный угол выгиба в градусах 76 и радианах 1.33. Длина выгиба . Постоянная	Снег		На всем пролете	Полная
	кН	слева	справа	кН	кН
1	-66,825	-82,528	-82,528	-165,057	-232
2	-71,301	-78,481	-97,630	-176,111	-247
3	-47,119	-30,659	-85,724	-116,383	-164
4	-6,183	25,967	-41,240	-15,273	-21
		Продольные силы
0	26,235	48,600	16,200	64,800	91
2	26,166	43,305	21,326	64,630	91
5	11,138	13,755	13,755	27,509	39
		Поперечные силы
0	11,138	13,755	13,755	27,509	39
5	0,000	-16,200	16,200	0,000	0

 

Расчёт узлов.

Опорный узел решается при помощи стального башмака, состоящего из опорного листа, двух боковых фасонок и упорной диафрагмы между ними, который крепит стойку к опоре. (см. рис.)

Усилия, действующие в узле: N=91 кН, Q=39 кН.

Расчетное сопротивление вдоль волокон R_c=R_c×m_б×m_сл/g_n=15×1×1.1/0.95=17.4 МПа.

Расчетное сопротивление поперек волокон R_cм90=3 МПа.

A=b×h_оп=0.19×0.208=0.04 м²

Напряжение смятия вдоль волокон  МПа< R_c

Напряжение смятия поперек волокон  МПа< R_cм90

Расчитываем упорную вертикальную диафрагму на изгиб как балку, частично защемленную на опорах, с учетом пластического перераспределения моментов.

Изгибающий момент: M=Q×b/16=0.039×0.19/16=0.000463 МНм.

Требуемый момент сопротивления: W=M/R_и=0.000463/240=1.92×10^-6 м³=1.92 см³

R_и=240 МПа – сопротивление металла изгибу. Примем конструктивно h_д=20 см

Толщина листа определится: см – принимаем 1 см.

Боковые пластины принимаем тойже толщины:

А_бп=20×1=20 см²;

W=20×1 ²/6=3.33 см³;

N=Q/2=0.039/2=0.0195 МН;

 кН/см²<24 кН/см².

Башмак крепим к фундаменту двумя анкерными болтами, работающими на срез и растяжение. Сжимающие усилия передаются непосредственно на фундамент.

Изгибающий момент, передающийся от башмака на опорный лист:

М=Q×0.1=0.039×0.1=0.0039 МНм.

Момент сопротивления опорной плоскости башмака:

W=2×b×l²/6=2×9×20,8²/6=1297,92 см³, где b=9 см–ширина опорной плоскости башмака, l=20,8 см – длина опорной плоскости башмака.

Сминающие напряжения под башмаком:

s=М/W=390/1297,92=0.3кН/см²<0.6 кН/см² – при бетоне В10.

Принимаем болты диаметром 20 мм (А_бр=3.14 см², А_нт=2.18 см²).

Для того чтобы срез воспринимался полным сечением болта, устанавливаем под гайками шайбы толщиной 10 мм. Усилия в болтах определяются по следующим формулам:

растягивающие усилие, приходящееся на один болт:

N_p=M/(2/3×2×l)=390×3/(4×20,8)=14,06 кН

срезающее усилие:

N_cp=Q/2=19.5 кН.

Напряжения растяжения в пределах среза:

s=N_p/А_нт=14.06/2.18=6,44<0.8×R=0.8×24=19.2 кН/см².

Напряжения среза:

s=N_ср/А_бр=19.5/3.14=6,21<R=15 кН/см².

Коньковый узел решаем с помощью деревянных накладок и болтов. На накладки толщиной а=10 см действует поперечная сила от односторонней снеговой нагрузки:

Q=16.2 кН

Усилие, передающееся на второй ряд болтов:

N₂=Q/(e₂/e₁-1)=16.2/(92/28-1)=7.05 кН, где e₂=92 см – расстояние между вторыми рядами болтов, e₁=28 см – расстояние между болтами.  

Усилие передающееся на первый ряд болтов:

N₁= Q/( 1-e₁/e₂)=16.2/(1-28/92)=23.14 кН.

Принимаем болты 20 мм.

Несущая способность в одном срезе болта при изгибе:

Т_и=(1.8×d²+0.02×a²)× =(1.8×2²+0.02×10²)× =6.863 кН<2.5×d²× =7,46 кН;

k_a=0.55 (таб. 19[1]).

При смятии древесины:

Т_а=0.8×а×d×k_a=0.8×10×2×0.55=8.8 кН

Т_с=0.5×b×d×k_a=0.5×19×2 ×0.55=10.45 кН

Т_min=6.86 кН

Число двухсрезных болтов в первом ряду:

n₁=N₁/(Т_min×n_cp)=23.14/(6.83×2)=1.69 – принимаем 2 болта

Число двухсрезных болтов во втором ряду:

N₂=N₂/(Т_min×n_cp)=7.05/(6.83×2)=0.51 – принимаем 1 болт

Смятие торцов полурамы под углом a=14^о02` к продольным волокнам:

Расчетное сопротивление по углом:

 кН/см²

 кН/см²<R_смa.

Проверяем накладки на изгиб:

М=Q×(l₁-l₂)=16.2×14=226,8 кНсм

Напряжение в накладке:

s=М/W_нт=226,8/3022=0.088 кН/см²<Rи=1.4/0.95=1.47 кН/см²

см³.

 

Расчет трехслойной навесной панели

с обшивкой из алюминия и средним слоем из пенопласта g=1 кН/м³ с пустотами. Обрамление отсутствует. Боковые кромки пенопласта покрыты защитной мастикой. Собственный вес панели q=0.2 кН/м². Нормальная ветровая нагрузка w_o=0.23 кПа, аэродинамический коэффициент 0.8. Длина 6 м l, ширина 1.18 b м, толщина обшивки d=0.001 м, толщина утеплителя с=0.15 м.

Нагрузка на один погонный метр от собственного веса панели:

q_н=0.2×1.18=0.24 кН/м

q=0.24×1.1=0.264 кН/м

ветровая:

wн=wo×c×k=0.23×0.8×0.5=0.092 кН/м

w=0.092×1.2=0.11 кН/м

При расчете горизонтально расположенных навесных стеновых панелей следует иметь в виду, что нагрузки от собственного веса и ветрового давления изгибают панель в разных плоскостях, поэтому наибольшее напряжение в обшивке надо определять с учетом косого изгиба, общее напряжение получится суммированием напряжений от сил действующих в разных плоскостях.

 кНм

м³

 кПа

Нормальные напряжения в обшивке от ветровой нагрузки:

 кПа

s=s_х+s_y=645.65+69.45=715.1 кПа<140000 кПа

Сдвигающие напряжения в пенопласте:

 кПа<10 кПа

bск=1.18-11×0.07=0.41 м – общая ширина плоскости сдвига за вычетом отверстий.

м

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.СНиП II-25-80 Деревянные конструкции.

2.СНиП II-3-79 Строительная теплотехника.

3.СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.

4.СНиП II-23-81 Стальные конструкции.

5. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для ВУЗов. Под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В.Слицкоухова.- 5-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1986.-543с., ил.

 6. Зубарев Г.Н., Лялин И.М. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб.пособие для студентов ВУЗов.-М.: Высш. школа, 1980.-311 с., ил.

7. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учеб.пособие для ВУЗов / Ю.В.Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко и др.; Под ред. Ю.В. Слицкоухова.- М.: Стройиздат, 1991.- 256с.:ил.

8. Методические указания. Методическое пособие по курс.проект.конструкций из дерева. Автор: Борисова И.С. Кострома: изд.КГСХА, 1999 г.-76 с.: ил.

 

Введение

Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся во всё возрастающих масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций. Повышение качества строительства, ускорение его темпов, снижение материалоёмкости, трудоёмкости и стоимости имеют огромное значение. Широкое применение в строительстве эффективных лёгких сборных конструкций заводского изготовления 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. Огромные лесные богатства нашей страны являются надёжной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. 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:

-гнутоклееная деревянная рама;

-клеенная двухскатная балка на стойках.

Гнутоклееная деревянная рама	Балка на стойках
Vд=3.564 м3 Сталь класса A-I 117.54 кг Клей 86 кг	Vд=5.6 м3 Сталь класса A-I 46.8 кг Клей 81.45 кг

Определяем расход пиломатериалов:

Для рамы  м³

Для балки  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 рамы Т_изг=t_и×L+Т_с+Т_т+Т_а=0.4×27.8+3.5×5.09+1×5.09+1×3.564+4=41.6 чел.час.

Для балки Т_изг=t_и×L+Т_с+Т_т+Т_а=0.05×28.5+3.5×7.8+1×7.8+1×5.6+4=46.125 чел.час.

t_и – удельная трудоемкость изготовления и сборки;

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 - трудоемкость на септирование.

 

ТЭП

Гнутоклееная деревянная рама	Балка на стойках
Vд=3.564 м3	Vд=5.6 м3
Сталь класса A-I 117.54 кг	Сталь класса A-I 46.8 кг
Клей 86 кг	Клей 81.45 кг
Vп=5.09 м3	Vп=7.8 м3
Тизг=41.6 чел.час	Тизг=46.125 чел.час
Стоимость(руб)
Отпускная 570.24	560
Транспортная 53.46	56
Монтажа и окраски 142.56	168
Итого 766.26	784

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

 

Теплотехнический расчёт клеефанерной панели

 

Схематический чертеж ограждающей конструкции

1. Фанерная обшивка:

2. Утеплитель – минераловатные плиты на синтетическом связующем:

3. Пароизоляция:

4. Воздушная прослойка:

5. Фанерная обшивка:  

6. Рубероид (3 слоя):  

 

Определяем через ГСОП

, отсюда

Принимаем толщину утеплителя равную 8 см.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: