Міністерство освіти та науки України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра будівельних конструкцій та мостів
Пояснювальна записка
до курсової роботи:
з курсу: "Конструкції з дерева та пластмас"
Виконала:
ст. гр. БД-43
Панасюк А.В.
Прийняв:
Сурмай М.І.
Львів-2020
Зміст
Завдання на курсове проектування 3
1.Розрахунок обрешітки 4
1.1.Збір та обчислення навантаження на обрешітку 4
1.2.Розрахунок за І групою граничних станів 5
1.3.Розрахунок за ІІ групою граничних станів 6
1.4.Знаходження розрахункових зусиль (згинальних моментів) в перерізі бруска обрешітки 6
1.5.Підбір перерізу бруска обрешітки 6
1.6.Перевірка прогину обрешітки 7
2. Розрахунок крокв 8
2.1. Збір навантаження на крокву 8
2.2. Розрахунок крокви Кр-1 9
2.2.1. Розрахунок за І групою граничних станів 10
2.2.2. Розрахунок за ІІ групою граничних станів 10
2.2.3. Підбір перерізу крокви 10
2.2.4. Перевірка прогину крокви 11
2.3. Розрахунок крокви Кр-2 11
2.3.1. Розрахунок за І групою граничних станів 11
2.3.2. Розрахунок за ІІ групою граничних станів 12
2.3.3. Підбір перерізу крокви 12
2.3.4. Перевірка прогину крокви 12
3. Розрахунок стійки С-1 13
3.1. Розрахунок міцності стійки 13
3.2. Розрахунок стійкості стійки 14
4. Заходи щодо захисту конструкцій від гниття і загоряння. 15
Список використаної літератури 16
Завдання на курсове проектування
Розрахунок обрешітки
Збір та обчислення навантаження на обрешітку
Граничне розрахункове значення снігового навантаження:
– коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаженням, що визначається (
) (табл.8.1 [1]);
– характеристичне значення снігового навантаження для м. Одеса, згідно (Дод. Е [1]);
– коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні ґрунту до снігового навантаження на покрівлю, (п.8.7 [1]);
– коефіцієнт, що враховує вплив режиму експлуатації, (п.8.9 [1]);
– коефіцієнт, що враховує географічну висоту, (п.8.10 [1]);Експлуатаційне розрахункове значення:
коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження (табл. 8.3 [1]);Квазіпостійне розрахункове значення снігового навантаження обчислюється за формулою (8,3) [2]:
де
. 
Рис. 1. Розрахункові схеми настилу: а – для першої комбінації навантажень (постійне і тимчасове снігове); б – для другої комбінації навантажень (постійна і зосереджена сила в одному прольоті)
Таблиця 1
Збір навантажень на обрешітку
| Вид навантаження та його обчислення | Характеристичне навантаження,  | Коефіцієнт надійності за навантаженням  | Розрахункове граничне навантаження, |
| А. Постійне | |||
| Профнастил С20-1100  | 0,0670 | 1,05 | 0,0704 |
| Обрешітка з брусків:    | 0,0190 | 1,1 | 0,0209 |
| Всього від постійного навантаження |  | - |  |
Розрахунок за І групою граничних станів
Погонне повне розрахункове граничне навантаження на обрешітку, що розташована з кроком
:
Оскільки покрівля улаштована під кутом
отримане навантаження розкладаємо на дві складові – 
, відносно осей, перпендикулярно до яких діє навантаження (рис. 2):
Рис. 2.Схема дії навантаження на брусок обрешітки
Погонне розрахункове граничне навантаження на обрешітку від власної ваги покрівлі становить:
Зосереджену силу F в першому прольоті також розкладаю на дві складові:
– вага людини з інструментом: 
; 1,2 – коефіцієнт перезавантаження.Розрахунок за ІІ групою граничних станів
Погонне експлуатаційне навантаження на обрешітку становить:
Отримане навантаження розкладається на дві складові
Знаходження розрахункових зусиль (згинальних моментів) в перерізі бруска обрешітки
Для першої комбінації навантаження знаходимо моменти
, попередньо задаємося кроком крокв 
, на які обпирається решітка:
Для другої комбінації навантаження моменти
будуть становити:
Підбір перерізу бруска обрешітки
Попередньо задаємось перерізом бруска обрешітки 50×50 мм. Тоді момент опору бруска становить:
Брусок обрешітки, який розміщений на похилій поверхні працює на косий згин. Перевірка міцності у цьому випадку виконується за формулами (6.20) та (6.21) ДБН В.2.6-161:201X [1]:
де
та 
– розрахункові напруження згину відносно відповідних осей: 
Максимальні моменти згину будуть за другої комбінації навантаження обрешітки:
розрахункові значення міцності при згині:
де
коефіцієнт, що враховує вплив на міцність експлуатаційного класу навантаження за тривалістю дії. 
– для миттєвого навантаження та 2-ого експлуатаційного класу (Дод.1).
характеристичне значення міцності, для деревини класу С30 при згині 
(Дод. 3).
коефіцієнт властивостей матеріалів та виробів. 
для цільної деревини (Дод.1).
враховує перерозподіл напружень і вплив неоднорідності матеріалу в поперечному перерізі. Для суцільної деревини прямокутного перерізу 
.
Умова виконується, міцність обрешітки забезпечена.
Перевірка прогину обрешітки
Модуль пружності деревини рівний
Моменти інерції перерізу рівні:
Складові прогину рівні:
Повний прогин складає:
Допустимий прогин рівний:
Умова жорсткості виконується ,оскільки
Остаточно приймаю брусок обрешітки перерізом
.2. Розрахунок крокв
2.1. Збір навантаження на крокву
Таблиця 2
Постійне навантаження на крокву
| Вид навантаження та його обчислення | Характеристичне навантаження, | Коефіцієнт надійності за навантаженням, | Розрахункове граничне навантаження, |
| А. Постійне | |||
| Профнастил С20-1100 | 0,0670 | 1,05 | 0,0704 |
| Обрешітка з брусків:  | 0,0190 | 1,1 | 0,0209 |
| Контробрешітка:  | 0,0095 | 1,1 | 0,0105 |
| Гідроізоляція:  | 0,001 | 1,05 | 0,001 |
| Власна вага крокв:  | 0,238 | 1,1 | 0,262 |
| Утеплювач «Knauf»  | 0,07 | 1,2 | 0,084 |
| Пароізоляція  | 0,001 | 1,05 | 0,001 |
| Бруски до підшивки  | 0,0019 | 1,1 | 0,0021 |
| Фанерна підшивка  | 0,068 | 1,1 | 0,075 |
| Всього від постійного навантаження |  | - |  |
2.2. Розрахунок крокви Кр-1
Рис. 3. Розрахункова схема крокви Кр-1
2.2.1. Розрахунок за І групою граничних станів
Погонне повне розрахункове граничне навантаження на крокву, що розташована з кроком a= 1 м становить:
2.2.2. Розрахунок за ІІ групою граничних станів
Погонне експлуатаційне навантаження на крокву становить:
Згинальний момент, що діє на крокву:
Розрахункові значення міцності при згині:
де
характеристичне значення міцності деревини класу С30 при згині; 
коефіцієнт для короткочасної тривалості навантаження та 2-ого експлуатаційного класу;
коефіцієнт для цільної деревини. 2.2.3. Підбір перерізу крокви
Необхідний момент опору перерізу крокви становить:
По сортаменту, конструктивно (задля належного кріплення утеплювача) приймаємо брус перерізом
см, фактичний момент опору перерізу 
Напруження, що виникає в перерізі:
Перевірку міцності проводжу по формулі 6.15 [1].
Міцність крокви забезпечена .
2.2.4. Перевірка прогину крокви
Момент інерції перерізу крокви :
.Тоді прогин становить:
Допустимий прогин рівний:
Умова жорсткості виконується, оскільки
Остаточно приймаю крокву перерізом
см.2.3. Розрахунок крокви Кр-2
Рис. 4. Розрахункова схема крокви Кр-2
2.3.1. Розрахунок за І групою граничних станів
Погонне повне розрахункове граничне навантаження на крокву, що розташована з кроком a= 1 м становить:
2.3.2. Розрахунок за ІІ групою граничних станів
Погонне експлуатаційне навантаження на крокву становить:
Згинальний момент, що діє на крокву:
Розрахункові значення міцності при згині:
де
характеристичне значення міцності деревини класу С30 при згині; коефіцієнт для короткочасної тривалості навантаження та 2-ого експлуатаційного класу; коефіцієнт для цільної деревини. 2.3.3. Підбір перерізу крокви
Необхідний момент опору перерізу крокви становить:
По сортаменту, конструктивно (задля належного кріплення утеплювача) приймаємо брус перерізом
см, фактичний момент опору перерізу 
Напруження, що виникає в перерізі:
Перевірку міцності проводжу по формулі 6.15 [1].
Міцність крокви забезпечена .
2.3.4. Перевірка прогину крокви
Момент інерції перерізу крокви :
.Тоді прогин становить:
Допустимий прогин рівний:
Умова жорсткості виконується, оскільки
Остаточно приймаю крокву перерізом
см.3. Розрахунок стійки С-1
Розрахунок центрально-стисненої стійки виконується на міцність і стійкість.
3.1. Розрахунок міцності стійки
При розрахунку на міцність повинна задовольнятися умова:
Розрахункове значення міцності при стиску вздовж волокон.
де
характеристичне значення міцності на стиск вздовж волокон деревини С30 (дод. 3); коефіцієнт властивостей матеріалів та виробів (дод.1);
коефіцієнт, що враховує вплив на міцність середньотривалого навантаження, 1 експлуатаційного класу (дод. 1[3]).Розрахункове напруження стиску вздовж волокон :
розрахункове зусилля стиску вздовж волокон:
,де
- погонне повне розрахункове граничне навантаження на прогін:
- вантажна площа:
- розрахункова площа перерізу елементу.Необхідна площа поперечного перерізу стійки:
Попередньо приймаю стійку з розмірами поперечного перерізу:
3.2. Розрахунок стійкості стійки
Для забезпечення стійкості повинні забезпечуватися такі умови:
де
,
– коефіцієнти поздовжнього згину,які для квадратного перерізу однакові і визначаються за формулою:
де
приведена гнучкість відносно відповідних осей;
коефіцієнт для елементів у межах пружної роботи матеріалу: для елементів з цільної деревини 
Приведена гнучкість визначається за формулою:
п’ятивідсотковий квантіль модуля пружності вздовж волокон деревини,
Гнучкість центрально-стиснутого елемента визначається за формулою:
де
коефіцієнт розрахункової довжини, що залежить від умов закріплення елементу та схеми прикладання навантаження;
радіус інерції:
де момент інерції перерізу стійки:
Розрахункове значення нормальних напружень для перевірки стійкості:
Отже, остаточно приймаю стійку С-1 з поперечним перерізом:
4. Заходи щодо захисту конструкцій від гниття і загоряння.
Загнивання і займистість є одними з тих вад деревини, які обмежують область застосування лісоматеріалів у будівництві, погіршують експлуатаційні властивості дерев’яних конструкцій і покриттів.
У більшості випадків гниття деревини викликано підвищеним зволоженням конструкції. Для того, щоб уникнути зайвого зволоження і несприятливих наслідків, які з ним пов’язані, застосовують так звані конструктивні заходи, серед яких ізоляція дерев’яних поверхонь від ґрунту, каменю та бетону. Також для цих цілей здійснюється пристрій спеціальних каналів для провітрювання, а також проводяться заходи по захисту дерев’яних конструкцій від атмосферних опадів та інші заходи.
Деревину можна захистити від гниття застосувавши попередню обробку спеціальними хімічними речовинами — так званими антисептиками. Антисептування деревини можна здійснювати декількома способами: поверхневою обробкою, просоченням під тиском, а також обмазкою антисептичними пастами. Для антисептування можна використовувати водорозчинні і масляні антисептики, також можливе застосування антисептичних паст.
Водорозчинні антисептики служать для просочення деревини, яка в процесі експлуатації буде захищена від безпосереднього зволоження та котрі вимивають впливів води. Масляні антисептики, такі як кам’яновугільне масло, антрацитове масло сланцеве масло та інші, не вилуговуються водою, тому їх застосовують для глибокого просочення дерев’яних елементів, зволоження яких відбувається безпосередньо в процесі експлуатації. Елементи відкритих споруд, які оброблені пастою, необхідно захистити гідроізоляційним покриттям.
Для того, щоб захистити деревину від займання, також можливе застосування конструктивних заходів, суть яких полягає у віддаленні дерев’яних частин споруд від джерел нагрівання, а також в оздобленні дерев’яних конструкцій штукатуркою, азбестовим картоном, азбестоцементними листами. Крім усього іншого, на дерев’яні конструкції наносять спеціальні вогнезахисні склади або ж просочують деревину хімічними речовинами — так званими антипіренами.
Вогнезахисне дію антипіренів полягає в тому, що одні з них при нагріванні деревини утворюють плівку, запобігаючи доступ кисню до деревини, а інші при високій температурі виділяють гази, що перешкоджають горінню. На ринку товарів є велика кількість складів, які здійснюють комбіновану захист деревини від гниття або горіння.
Список використаної літератури
1. ДБН В.2.6-161:2017 Дерев'яні конструкції. Основні положення - Київ, Мінрегіонбуд України,2017.
2. ДБН В.1.2-2006 Навантаження і впливи. Норми проектування- Київ, МінБуд України, 2006.
3. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу «Конструкції з дерева та пластмас». Укл.: Б.Г.Демчина, М.І. Сурмай.-Львів: Видавництво НУ «ЛП», 2015.