МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический университет
Кафедра ИТОД
Курсовая работа по дисциплине: «Технология клееных деревянных конструкций»
На тему: «Технология строительных конструкций на основе древесины»
Оглавление
Введение
1. Общая характеристика, назначение и эксплуатационные свойства заданного изделия
2. Расчет параметров и определение эксплуатационной надежности объекта по совокупности физико-механических характеристик
3. Расчет сырья и материалов на заданный объем выпуска продукции
4. Структурная схема технологического процесса и ее описание
5. Выбор основного технологического оборудования и определение потребности в нем
Заключение
Список литературы
Введение
Современная деревообрабатывающая промышленность в значительной мере определяет состояние потребительского рынка строительных материалов, конструкций и изделий. Ассортимент продукции предприятий лесного комплекса чрезвычайно широк — от древесного сырья до предметов социально — бытового назначения. Одним из важнейших направление деятельности лесопромышленных предприятий является производство продукции, используемой в строительстве домов и хозяйственных объектов. Популярность деревянного домостроения оказывает влияние на развитие рынка изделий из древесины, которые используются в строительстве домов и сооружений. Все стремятся производить продукцию, которая бы пользовалась спросом в России и за рубежом. Уровень технико-технологической подготовки производства, правильность выбора изделия, оптимальные технологии, рациональность конструкции и качество определяют прибыльность этого производства.
В работе необходимо дать общую характеристику, назначение и эксплуатационные свойства клееной балки таврового сечения предназначенную для чердачного перекрытия жилых домов, рассчитать ее параметры и определить эксплуатационную надежность по совокупности физико-механических характеристик. А также привести расчет сырья и материалов на заданный объем выпуска, указать структурную схему технологического процесса и ее описание, выбрать основное оборудование и определить потребность в нем. Необходимо начертить план размещения оборудования и стационарных переместительно - передающих средств в цехе.
1. Общая характеристика, назначение и эксплуатационные свойства заданного изделия
Основу любого строения составляет специальные конструкции, которые обеспечивают требуемые функциональные возможности объекта, эксплуатационные характеристики по долговечности, механической прочности и тепловой защищенности, архитектурно-планировочные параметры и т. п.
Строительные балки – это основа большинства деревянных строительных конструкций, выполняемые из строганных досок, фанеры и древесных плит. Эти балки могут быть самостоятельными несущими элементами строений или входить в состав специальных сборочных конструкций (панель для стен, межэтажных перекрытий и т.д.). Балки имеют разные сечения (прямоугольные, двутавровое, швеллерное и т.д.) и применяют для изготовления стоек, колонн, опорных элементов стропильной системы, каркасов панелей.
Многослойные балки получают склеиванием сухих строганных досок по пласти. Простейшими являются конструкции с постоянным по форме и размерам сечением, но во многих случаях предпочтение отдают двускатным и криволинейным балкам. Их используют в основном для перекрытия пролетов сложных и крупногабаритных строений. Эффективны несущие конструкции такого типа и для малоэтажных деревянных строений, в частности больших усадебных домов, коттеджей и административно – хозяйственных зданий.
Балка таврового сечения для чердачных перекрытий жилых домов. Размерами 200х200х6000 мм. Для изготовления используются лиственничные доски высокого качества с отсутствием пороков в наружных слоях древесины. Особое требование к подбору и сушке заготовок, качеству сращивания чистых отрезков по длине на зубчатый шип. Необходимо использовать клей высокой прочности. Возможно армирование балки для увеличения прочности.
2. Расчет параметров и определение эксплуатационной надежности объекта по совокупности физико-механических характеристик
Исходные данные:
Район строительства: город Екатеринбург, расположенный в III снеговом районе РФ согласно СНиП 2.01.07-85. Расчетное значение снеговой нагрузки S0= 1,8 кПа, коэффициент μ перехода от веса снегового покрова земли к покрытию принимаем в соответствии с п. 1 обязательного приложения 3 СНиП 2.01.07-85 равным 1,0.
Согласно СНиП нормативное значение снеговой нагрузки равно:
,
Балка таврового сечения. Пролет балки L=6м. Отношение h/H=3/5; b/B=3/5. Расстояние между осями балок – 3м. Материал – лиственница.
Параметры балки:
B= 200 мм
b= 120 мм
H= 200 мм
h= 120 мм
δ= 80 мм
Общая масса одного погонного метра балки при плотности лиственницы ρ=670 кг/м3
,
Собственная масса конструкции ( ) межэтажного перекрытия определяется из расчета суммарной массы составляющих его элементов на площади в 1 :
,
где - толщина элемента конструкции перекрытия, м;
ρi - плотность материала элемента конструкции, кг/ .
Для расчетов по данному примеру принимаем величину = 13,4 кг, что соответствует нагрузке на конструкцию в 134 Н.
В соответствии со СНиП полезная нагрузка чердачного перекрытия составляет = 750 Н/ = 75 кг/ Следовательно, нагрузка, приходящаяся на один погонный метр балки (g) определится по формуле:
,
где – величина пролета между двумя балками, м;
Нормативная полезная нагрузка на один погонный метр рассчитывается по формуле:
,
Полная расчетная нагрузка с учетом принятого среднего коэффициента перегрузки Кз = 1,4 составит:
.
Проверка прочности балки на изгиб по нормальным напряжениям
а) площадь сечения
,
б) момент инерции относительно нейтральной оси Х –Х
,
в) момент сопротивления сечения относительно оси Х –Х
,
г) расчетный изгибающий момент
,
д) расчетное напряжение при изгибе балки
,
Условием надежности работы балки по пределу прочности при статическом изгибе является обеспечение соотношения < ,
где - коэффициент условий работы элемента на изгиб, принимаемый для досок, брусков и брусьев с учетом влияния абсолютных размеров сечений по ;
- расчетное сопротивление древесины изгибу принимаю =13 МПа.
Предельно допустимое значение
[ σ ] = =0,8 1300=1040 Н/
Из неравенства σизг ≥[ σ ] следует, что тавровая клееная балка с принятыми конструкционными параметрами не обеспечивает необходимой прочности при нагрузке в 400 кг/м (4 кН/м)
Проверка прочности балки на прогиб
Упругий прогиб вызывается действием изгибающего момента и определяется по формуле
,
где Е= 105 кг/см2 – модуль упругости древесины
Относительный прогиб составит
,
где - предельное значение допускаемого прогиба несущих конструкций чердачных перекрытий
Так как не выполняется, то данная балка не обладает требуемой жесткостью.
Проверка прочности на изделия на скалывание
В местах соединения полки со стенкой
Перерезывающая сила на опоре:
,
Статический момент сечения полки, сдвигаемой по клеевому слою относительно нейтральной оси Х – Х, определяется по формуле:
,
Расчетное напряжение скалывания определится из выражения
,
Нормативное значение [Rскл] = 1,6 МПа.
С учетом коэффициента условий работы К= 0,75
,
Так как τ , то прочность на скалывание в местах соединения полки со стенкой не обеспечивается.
При скалывании по нейтральному слою
Статический момент половины площади сечения относительно нейтральной оси Х – Х определяется:
,
Прочность древесины при скалывании по нейтральному слою Х – Х
,
Предельно допустимое значение [τmax] = mск[Rскл] = 1,0·1,6 = 1,6 МПа;
Τmax [τmax]. Прочность не обеспечена с К =1,55.
Проверка прочности клеевого соединения на отрыв нижней полки от стенки
Подсчет масс между двумя балками и двумя планками наката
,
где gщ – расчетная собственная масса 1 м2 перекрытия, создающая давление на полки балки через опорные планки;
S – расстояние между опорными планками, принимаю S=0,5 м.
Давление на полки тавровой балки создается поперечными внутренними балками с прикрепленным к ним дощатым полотном подшивки, паро- и теплоизоляционными материалами. В расчетах принимаем gщ = 190 кгс (1900 Н)
Площадь приклеивания нижней полки к стенке, оказывающая сопротивление отрыву, составляет:
,
где C=10см – ширина опорной планки наката.
Предел прочности при отрыве по клеевому слою (τотр) определяется по формуле:
.
Так как τотр [τотр ] или 0,228 < 0,3, то клеевое соединение обеспечивает надежность конструкции по данному параметру.
3. Расчет сырья и материалов на заданный объем выпуска продукции
По заданию объем выпуска продукции составляет 15 тыс. м3/год. В этом разделе необходимо рассчитать необходимый объем сырья и материалов на заданную программу. Для этого необходимо определиться с используемыми материалами и
