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

1. Конструирование панели

2. Теплотехнический расчёт

3. Расчет верхней обшивки на местный изгиб.(Определение количества продольных ребер)

4. Сбор нагрузок на панель

5. Статический расчёт

6. Определение геометрических характеристик поперечного сечения панели

7. Расчёт на прочность растянутой нижней обшивки

8. Расчёт на устойчивость сжатой верхней обшивки

9. 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 3×1,2 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 1190 мм, что обеспечивает зазор между панелями 10 мм.

В продольном направлении длина панели принимается 2980 мм при зазоре между панелями 20 мм.

Влажность внутреннего воздуха: 75%

Влажностный режим помещения: влажный (влажность внутреннего воздуха 75% при температуре внутреннего воздуха до 24С).

Зона влажности: 3-сухая.

Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций: А2 (внутри отапливаемых помещений при температуре до 35С, 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 =90 000 кгс/см² — модуль упругости.

Е_ф90 =60 000 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 м²С/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.

=>.

t^н=0,8 (18С-13,5С)=3,6 С

_в — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, _в =8,7 Вт /м²С.

Найдем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций по условиям энергосбережения методом интерполяции.

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.=1,7С.

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 м²С/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, м²С/Вт.

_н — коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м * С), _н =23 Вт /м²С.

==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 21 880–76).

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 370 мм.

4. Сбор нагрузок на панель Таблица 1

Примечание. S=S₀

S₀=100 кгс/м²

=1

S=100 кгс/м²1=100 кгс/м²

31,4/100=0,31 0,8 = _f = 1,6

5. Статический расчёт Нагрузки, действующие на панель без учёта наклона панели:

6. 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

l=3 м — пролёт плиты

a=37 см — расстояние между продольными рёбрами по осям

Приведённая к фанере верхней обшивки площадь сечения панели

где _ф=0,8см — толщина верхней обшивки;

^!_ф=0,6см — толщина нижней обшивки;

Е_ф=90 000кгс/см²— модуль упругости фанеры;

Е_др=100 000 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

m_ф =0,6 — коэф-т учитывающий снижение расчётного сопротивления в стыках фанерной обшивки;

— коэф-т для условий эксплуатации;

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

М = 39 000 кгссм.

8. Расчёт на устойчивость сжатой верхней обшивки

где R_{ф. с}=120кгс/см²

— коэф-т для условий эксплуатации А2.

_n =0,95 — коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности М = 39 000кгссм

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.

_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 =10 385,83 см⁴

b_расч = 4 3 см =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]

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

Q =390кгс

I_пр =10 385,83 см⁴

b_расч = 3 4 см =12см — расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине рёбер.

11. Расчёт по деформациям где — предельный прогиб

— относительный прогиб.

l пролет панели;

k 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.

12. Конструкция стыков панели 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

— угол поворота опорной грани панели Для предупреждения разрыва рулонного ковра опорные стыки панелей необходимо устраивать с компенсаторами в виде отрезков стеклопластиковых волнистых листов толщиной 5 мм при волне 50 167 мм. 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=0,1 см.

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 =30 000кгс/см² — модуль упругости полиэфирного стеклопластика

_ст =0,5см — толщина листа стеклопластика

r =5cм — высота волны

R_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

1. СНиП II-25−80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат. — 65 с.

2. СНиП II-3−79*. Строительная теплотехника.

3. Карлсен Г. Г. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. -М.: 1975. — 687 с.

4. Зубарев Г. Н. Конструкции из дерева и пластмасс. -М.: Высш. Школа, 1990. — 287 с., ил.

5. Шишкин В. Е. Деревянные конструкции.. М.: Стройиздат.

6. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25−80). М.: Стройиздат, 1986. — 216 с.

7. 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.