Расчет и конструирование основных несущих деревянных конструкций промышленного здания. курсовая работа (т). строительство. 2021-11-14
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
Расчет и
конструирование основных несущих деревянных конструкций промышленного здания
Содержание
Реферат
Введение
. Проектирование и расчет
ограждающих конструкций покрытия
. Исходные данные
3. Сбор нагрузок на
настил
4. Проектирование и расчет
многопролетного неразрезного дощато-гвоздевого прогона
. Расчет и конструирование
металлодеревянной фермы
.1 Конструктивная схема фермы
.2 Сбор нагрузок
.3 Вычисление нагрузок
5.4
Конструктивный расчет фермы
. Расчет
клеедеревянной стойки основного цеха
. Расчет
подсобного помещения
.1 Расчет
дощато-клееной балки
.2 Расчет
внешней клеедеревянной стойки подсобного помещения
.3 Расчет
внутренней клеедеревянной стойки подсобного помещения
Заключение
Список
использованных источников
Приложение
Реферат
ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, КЛЕЕДЕРЕВЯННАЯ БАЛКА,
СЕГМЕНТНАЯ ФЕРМА, НАСТИЛ, ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗДАНИЕ, СТОЙКА, ДРЕВЕСИНА, СОРТ, РАСКОС,
ПРОЛЕТ, ШАГ.
Объектом проектирования является промышленное
здание, состоящее из двух помещений: основной цех и подсобное помещение.
Цель работы – расчет и конструирование основных
несущих деревянных конструкций промышленного здания.
В процессе проектирования проводился анализ
нормативной, учебной и справочной литературы.
В результате проведенной работы разработан
учебный проект промышленного здания.
Степень внедрения – учебный проект внедрению не
подлежит.
Область применения – разработанная проектная
документация может быть использована при разработке дипломного проекта.
Эффективность – приобретение навыков по проектированию
основных несущих деревянных конструкций промышленного здания.
Введение
Курсовой проект предусматривает проектирование
основных конструкций одноэтажного промышленного здания из дерева, состоящего из
двух помещений: основного цеха и подсобного помещения. Основной цех имеет
пролет 36 м, длину 108 м, шаг несущих конструкций 6 м, высоту 10 м. Подсобное
помещение – пролет 12 м, высоту 6 м, шаг конструкций – 6 м. Фундамент выполнен
из тяжелого бетона класса В15. Район строительства по снеговой нагрузке – ΙΙ(г.
Тула).
В данном проекте разрабатывается вариант
проектирования кровли из двойного перекрестного настила, размерами 3х1.5 м.
Проектирование основных несущих конструкций покрытия включает расчёт и
конструирование сегментной фермы пролетом 36 м. Кроме того, в проекте выполнены
расчет и конструирование деревянной стойки высотой 10 м. Осуществляется расчет
конструкций подсобного помещения: клеедеревянной балки пролетом 12 м и стойки
высотой 6 м.
В рамках курсового проекта изучаются вопросы
расчета, проектирования и сооружения деревянных конструкций с целью обеспечения
их требуемой надежности и долговечности при минимальных затратах материалов,
труда и средств. Для того чтобы для проектируемого сечения найти наиболее
целесообразное и обоснованное решение, необходимо комплексное рассмотрение
вопросов поведения конструкции при нагрузке и способов производства работ по
его возведению. В этой связи необходимо применять вариантное проектирование и
на основе анализа различных вариантов принимать наиболее экономически
целесообразное и конструктивно обоснованное решение.
Получение наиболее эффективного решения связано
со значительным объемом расчетов, выполнение которых требует широкого
применения ЭВМ. Особенно важно применение ЭВМ для проектирования сложных систем
по второй группе предельных состояний (по деформациям) с учетом всех видов
загружений, расчетных сочетаний усилий. Такая система может быть рассчитана с
помощью ЭВМ, например, методом конечных элементов, позволяющим учитывать
различные сочетания усилий в конструкциях.
1. Проектирование и
расчет ограждающих конструкций покрытия
Здание производственного цеха представляет собой
каркасную конструкцию, состоящую из сегментных металлодеревянных ферм,
обеспечивающих жёсткость каркаса в поперечном направлении, настила двойного
перекрестного, которые вместе с элементами кровли, ограждающих конструкций и
связевых элементов обеспечивают жесткость в продольном направлении.
В качестве несущих элементов ограждающих
покрытий принимаем двойной перекрёстный настил. Он состоит из двух слоев:
нижнего – рабочего и верхнего – защитного. Рабочий настил представляет собой
разрежённый или сплошной ряд более толстых досок и несёт на себе все нагрузки,
действующие на покрытие. Защитный настил представляет собой сплошной ряд досок
минимальной толщиной 16мм и шириной 100мм. Они укладываются на рабочий настил
под углом 45°…60° и крепятся к нему гвоздями. Защитный настил образует
необходимую сплошную поверхность, обеспечивает совместную работу всех досок
настила, распределяет сосредоточенные нагрузки на полосу рабочего настила
шириной 50см и защищает кровельный ковёр от разрывов при короблении и
растрескивании более толстых и широких досок рабочего настила. Двойной
перекрёстный настил имеет значительную жёсткость в своей плоскости и служит
надёжной связью между прогонами и основными несущими конструкциями покрытия.
. Исходные данные
Щиты настила длиной ℓ=3м
опираются на прогоны, уложенные с шагом ℓ=1,5м. Сплошной косой защитный
настил из досок сечением bxh=10×16
cм прибит под углом
45о к рабочему настилу гвоздями. Уклон кровли cos
α=0,995, α = 6°. Утеплитель – минераловатные
плиты толщиной 10см на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-82*. Плотность
утеплителя – 1кН/м3. Кровля из рулонных материалов (рубероид) –
трехслойная. Район строительства – г.Тула.
. Сбор нагрузок на
настил
Нагрузки на панель приведены в таблице 1.
Компоновка рабочего сечения
панели. Подсчёт нагрузок на 1 м2
Таблица 1
Нагрузка | Нормативная | Коэффициент | Расчётная |
1 | 2 | 3 | 4 |
Постоянная: | |||
1. | 0,12 | 1,3 | 0,156 |
слоя | |||
2. | 0,1 | 1,1 | 0,11 |
3. | |||
рубероида) | 0,04 | 1,1 | 0,044 |
4. | |||
t=16мм, ρ=500кг/м3 | 0,08 | 1,1 | 0,088 |
5. | |||
t=25мм, ρ=500кг/м3 | 0,125 | 1,1 | 0,135 |
Общая | 0,465 | – | 0,536 |
Временная | 1,28 | 1,4 | 1,8 |
Полная | 1,745 | – | 2,336 |
Сосредоточенный | |||
кН | 1,0 | 1,2 | 1,2 |
Расчетная ширина полосы рабочего настила В=1м.
Расчетная схема щита настила – двухпролетная шарнирно-опертая неразрезная балка
с горизонтальными проекциями пролетов ℓ=Lcosα=1,5х0,995=1,4925м.
Проверка несущей способности настила при 2-ом
сочетании расчетных нагрузок от собственного веса q=g=0,536
кН/м и веса двух человек с грузами Р=1,2х2,2=2,4 кН, приложенного на расстоянии
а=0,43хl=0,43х1,4925=0,642
м от крайней опоры. Максимальный изгибающий момент, возникающий в сечении под
грузом:
Расчетное сопротивление изгибу с
учетом кратковременного действия сосредоточенной силы Rи=Rbx mн = 13 х 1,2 =
15,6 МПа.
Требуемый момент сопротивления:
Подбор сечения рабочего настила при
первом сочетании расчетных нагрузок от собственного веса настила и снега,
распределенного по всей длине щита: q=2,336 кН/м.
Принимаем древесину второго сорта. Расчетное сопротивление ее изгибу Rи=13 МПа.
Расчетный изгибающий момент над
средней опорой:
Принимаем доски сечением 
Требуемая общая ширина досок на
полосе 1 м:
Шаг расстановки досок:
Напряжение от изгиба сосредоточенной
силой:
Проверка прогиба при первом
сочетании нормативных нагрузок от собственного веса и веса снега:
qн=gн sн=0,465 1,28=1,745
кН/м = 0,001745 МН/м
Момент инерции
= bh3/12 = 52х2,53/12
= 67,71 см4 = 67,71х10-8 м4
Модуль упругости древесины Едр=10000
МПа.
Относительный прогиб древесины:
металлодеревянный ферма
клеедеревянный многопролетный
Прогиб удовлетворяет требованиям
СНиП II-25-80
4.
Проектирование и расчет многопролетного неразрезного дощато-гвоздевого прогона
Прогон проектируем неразрезным с
шагом их расстановки по скату кровли L=1,5м.
Материал сосна 2 сорта с Rи=13 МПа.
Расчет прогона
где Ксв– принимаем в
пределах от 3 до 6.
Линейная равномерно распределенная
нагрузка действующая на прогон:
нормативная: qн = (gн sн gсв)хВ =
(0,465 1,28 0,0429)х1,5 = 2,682 кН/м;
расчетная: q = (g s gсвх1,1)хВ =
(0,536 1,8 0,0429х1,1)х1,5 = 3,575 кН/м;
нормативная qнх=qн х cosa=2,682х0,995=2,669
кН/м;
расчетная qx=q x cosa=3,575х0,995=3,557
кН/м.
Подбираем сечение по несущей
способности. Изгибающий момент на средних опорах:
М = q l2/12 =
3,557х62/12 = 10,671 кН*м = 0,01067 МН*м
Расчетное сопротивление древесины
изгибу Rи=13 МПа.
Требуемый момент сопротивления
сечения:
тр = М/Ru = 0,
01067/13 = 820,85х10-6 м3 = 820,85 см3
Принимаем две доски толщиной по 6
см.
Требуемая высота сечения –
Принимаем сечение из двух досок bxh = 12х21 см.
Проверяем напряжение изгиба. Момент
сопротивления:
Напряжение 
Крайние пролеты, где изгибающий
момент больше, увеличивается третьей доской.
Проверяем максимальный относительный
прогиб в крайних пролетах прогона. Нормальная нагрузка
qн = 2,669 кН/м
= 0,002699 МН/м. Модуль упругости древесины Е = 104 МПа.
Сечение прогона в крайних пролетах b x h = 18 х 21
см.
Момент инерции 
Относительный прогиб 
Расчет гвоздевого стыка.
Расстояние от опор до гвоздей стыка – а = l/5-0,1
= 6/5-0,1 = 1,1 м, где 0,1 м шаг гвоздей.
Поперечная сила, действующая на
гвозди – 
Принимаем гвозди диаметром d = 0,45 см,
длиной l = 13 см,
работающие несимметрично при одном шве между досками nш=1. Несущая
способность одного гвоздя при а=с=5 см по изгибу гвоздя:
По изгибу гвоздя:
По смятию древесины:
Требуемое число гвоздей – 
Принимаем по 7 гвоздей в конце
каждой доски.
5. Расчет и
конструирование металлодеревянной фермы
.1
Конструктивная схема фермы
Принимаем сегментную
металлодеревянную ферму с разрезным верхним поясом из цельнодеревянных
элементов. Расчетный пролет фермы l=35,7м.
Расчетная высота фермы:
=
=
=5,1м
Решетку фермы принимаем треугольную.
Рис. 4.1. Геометрическая схема
фермы.
Радиус оси верхнего пояса
м,
Длина дуги верхнего пояса
,
где α- центральный
угол;
sin 
=
,
α=63,78˚.
Принимаем пояс, состоящий из nв=6 равных
панелей.
мм,
Длина хорды
dв=2Rsin
=2·33,79·
sin
6,26м,
Принимаем нижний пояс, состоящий из
5 панелей.
м,
Стрела выгиба верхнего пояса
=
,
Длины раскосов определены
графически.
D1=D8=3160мм,
D2=D7=6355мм,
D3=D6=5215мм,
D4=D5=6225мм.
5.2 Сбор
нагрузок
Для определения расчетных усилий в
элементах сегментных ферм рассматриваются следующие сочетания постоянных и
временных нагрузок на горизонтальную проекцию: постоянную и временную по всему
пролету и временную на половине пролета. Поскольку ветровая нагрузка разгружает
ферму, то её в расчете не учитывают.
В расчете сегментных ферм
рассматривают четыре варианта загружения снеговой нагрузкой: равномерно
распределенной по всему пролету; равномерно распределенной по закону
треугольника на каждой половине пролета; равномерно распределенной на одной
половине пролета; равномерно распределенной по закону треугольника на одной
половине пролета.
Сбор нагрузок на ферму выполнен в
табличной форме.
Нагрузка от собственного веса
покрытий и веса балок составляет :
нормативная: qн= 0,465 0,043=0,508
кН/м2;
расчетная: qр=0,536 0,043х1,1=0,583
кН/м2.
Собственный вес фермы:
Нормативную снеговую нагрузку на 1 м2
горизонтальной проекции вычисляют по формуле:
,
=
,
где S0=1,28 для
г.Тула,
кН/м2.
Таблица 2
Подсчет нагрузок на ферму
Вид |
| По | По | ||
Норм. | Расч. | Норм. | Расч. | ||
1. | – | 0,508 | 0,583 | 3,048 | 3,498 |
2. | 1,1 | 0,271 | 0,2981 | 1,626 | 1,789 |
Постоянная | 0,779 | 0,8811 | 4,674 | 5,287 | |
3. | 1,4 | 1,12 | 1,568 | 6,72 | 9,408 |
Полная | 1,9 | 2,45 | 11,394 | 14,695 | |
Рис. 5.2. Варианты загружения фермы снеговой
нагрузкой.
5.3 Вычисление нагрузок
Полагаем, что все нагрузки приложены к узлам
верхнего пояса фермы. Горизонтальную проекцию каждой панели рассматриваем как
однопролетную балку с соответствующей схемой загружения.
Узловые постоянные нагрузки от собственного веса
покрытия.
G1=G7=g(
)=
5,287(
)=14,85
кН,
G2=G6=g(
)=
5,287(
)=30,75
кН,
G3=G5=g(
)=
5,287(
)=32,35
кН,4=g·a3=
5,287·6,22=32,89
кН,a=Re=
=
=94,4
кН.
Узловые временные нагрузки от загружения снегом.
вариант – снеговая нагрузка равномерно
распределена по всему пролету.
1=P7=P()=
9,408()=26,41
кН,
P2=P6=P()=
9,408()=54,71
кН,
P3=P5=P()=
9,408()=57,55
кН,4=P·a3=
9,408·6,22=58,52
кН,a=Re=
=
=167,93
кН.
вариант – снеговая нагрузка, распределенная по
закону треугольника на каждой половине пролета .
а=2SgВ=2·1,8·6=21,6
кН/м,
Pе=SgВ=1,8·6=10,8
кН/м,
1
=14,81
·6,71·5,615=
54,14 кН,
P2
=14,81 
·6,71·5,615 7,5
·7,31·6,015=85,08
кН,
P3
=7,5 ·7,31·6,015 ·7,5·6,22=45,44
кН,
P4
=
·7,5·6,22 ·3,75·6,22
=11,66 кН,
P5
= ·3,75·6,22 3,75
·3,655·6,015=22,72
кН,
P6
= 3,75
·3,655·6,015 7,405
·3,395·5,615=42,58
кН,
P7=
= 7,405
·3,395·5,615=27,15
кН,
Ra=
=176,41
кН.
Rе=
=112,4
кН.
вариант – снеговая нагрузка, равномерно
распределенная на половине пролета .
1
=P()=
9,408()=26,41
кН,
P2=
P()=
9,408()=54,71
кН,
P3
=P()=
9,408()=57,55
кН,
P4=()
=9,408(
)
=29,26 кН,
P7=
P5=
P6=0.
a=
=125,95
кН.
Rе=
=41,98
кН.
вариант – снеговая нагрузка, распределенная на
половине пролета по закону треугольника.
P1
=14,81 ·6,71·5,615=54,14
кН,
P2
=14,81 ·6,71·5,615 7,5·7,31·6,015=85,08
кН,
P3
=7,5 ·7,31·6,015 ·7,5·6,22=45,44
кН,
P4
=·7,5·6,22=7,78
кН,
7=
P5=
P6=0.
Ra=
=160,37
кН.
Rе=
=32,07
кН.
Полученные узловые нагрузки используем для
определения усилий в элементах фермы. Усилия в элементах фермы определяем
методом конечных элементов при помощи ПК ЛиРа. Результаты расчета сводим в
таблицу (см. приложение).
5.4 Конструктивный расчет
фермы
Подбор сечения панелей верхнего пояса
Изгибающий момент в панелях разрезного верхнего
пояса сегментной фермы вычисляем по формуле:
где: 
–
балочный момент, вычисленный для панели как для свободно лежащей на двух опорах
балки пролетом, равным проекции панели на горизонталь;
– продольная сила
в панели;
– стрела подъема
панели.
Вычисляем изгибающие моменты в опорных панелях
верхнего пояса при различных сочетаниях постоянной и временной нагрузок.
Панель АБ, 1-й вариант снеговой нагрузки:
.
Панель АБ, 2-й вариант снеговой нагрузки:
.
Панель ЕЖ, 3-й вариант снеговой нагрузки:
.
Панель ЕЖ, 4-й вариант снеговой нагрузки:
.
В качестве расчетной принимаем панель АБ при
загружении фермы равномерно распределенной по всему пролету постоянной
нагрузкой и 2-м варианте снеговой нагрузки:
Принимаем клееные блоки верхнего пояса из
древесины 2-го сорта, состоящим из 9 досок, сечением 225х44 мм, после острожки
и фрезерования 220х40 мм. Принятое сечение имеет следующие геометрические
характеристики:
b=22,0 см; h=4,0
9=36,0
см; F=bh=22,0
36,0=792
см2;
r=0,289h=0,289
36,0=10,404
см.
Проверку прочности производим по формуле:
Расчетная длина панели верхнего пояса lр=6,265
м;
Поскольку эпюры моментов по очертанию близки к
параболе, то
Проверяем напряжение в панели:
Прочность сечения обеспечена.
Расчет на устойчивость плоской формы
деформирования сжато-изгибаемого верхнего пояса фермы производим исходя из
предположения, что связи раскрепляют панели фермы по концам в узлах и в их средней
части.
где: 
Проверку устойчивости выполняем по формуле:
где: 
Устойчивость плоской формы деформирования
панелей верхнего пояса фермы обеспечена.
Рис. 5.3. Сечение верхнего пояса.
Подбор сечения элементов нижнего пояса
Размер панелей нижнего пояса 
=7,14
м, U3=459,064
кН.
Принимаем сечение нижнего пояса из двух
равнополочных уголков сечением 110х7 мм, выполненных из стали ВСт3пс6, R=230
МПа. Для уголка: 
Уголки соединяют при помощи металлических
вкладышей толщиной 10 мм, приваренных между уголками через расстояние не более
Принимаем интервал 
Геометрические характеристики сечения нижнего
пояса из двух уголков:
Нагрузка от собственного веса двух уголков
Изгибающий момент от собственного веса двух
уголков
Проверяем напряжения в нижнем поясе
Прочность обеспечена.
Проверяем гибкость
Проверяем прочность уголков в промежуточных
узлах нижнего пояса, где они ослаблены отверстиями под болты d=18
мм, диаметр отверстий 19 мм:
Рис. 5.4. Сечение нижнего пояса.
Расчет раскосов
Принимаем раскосы изготовленными из
клееных пакетов, состоящих из трех досок размером 225х40 мм, после острожки и
фрезерования 220х33 мм. Размеры сечения раскосов:
b=22,0 см; h=3,33=9,9 см; F=bh=22,0 9,9=217,8
см2;
Раскос D2 работает на
растяжение, расчетное усилие
D7=49,-3,116=46,153
кН.
Гибкость
Сжимающие напряжения в раскосе
Прочность обеспечена.
Раскосы D3 и D6 работают на
сжатие, расчетное усилие
D3=-43,865 0,471=-43,394
кН.
Гибкость
Сжимающие напряжения в раскосе
Прочность обеспечена.
Раскосы D4 и D5 работают на
растяжение в ослабленном месте, расчетное усилие D5=46,125-0,495=45,63
кН, 
Сечение
ослаблено двумя болтами, тогда
Растягивающие напряжения в
ослабленном сечении
Прочность обеспечена.
Рис. 5.5. Сечение раскоса.
Расчет крепления стальных
пластинок-наконечников к раскосам.
Принимаем пластинки-наконечники,
выполненные из полосовой стали ВСт3пс6 толщиной 10 мм и шириной 80 мм, R = 230 МПа.
Пластинку к раскосам крепим при помощи двух болтов, диаметром 20 мм, и двух
гвоздей, диаметром 5 мм. Несущая способность одного условного среза болта
из условия смятия древесины
из условия изгиба болта
Проверяем прочность
Проверяем прочность
пластинок-наконечников на растяжение в местах ослабления сечения болтами и
гвоздями: 
Прочность обеспечена.
Проверяем прочность на продольный
изгиб пластинок-наконечников, прикрепленных к раскосу 
, так как в
нем возникают максимальные сжимающие усилия. Расчетное усилие 
кН.
Расчетная длина наконечника 
см. Расчетная площадь пластинки 
см2.
Гибкость
Коэффициент продольного изгиба 
Тогда
напряжение в наконечнике
Прочность обеспечена.
Расчет опорного узла
В опорном узле верхний пояс
упирается в упорную плиту с ребрами жесткости, приваренную к вертикальным
фасонкам башмака. Снизу фасонки приварены к опорной плите. Толщину фасонок
принимаем 1 см. Принимаем размеры площади контакта торца верхнего пояса с упорной
плитой 22х30 см.
Проверяем торец верхнего пояса на
смятие от сжимающего усилия в крайней панели O1=-499,677 кН
Проверяем местную прочность на изгиб
упорной плиты. Рассмотрим среднюю часть упорной плиты как прямоугольную плиту.
Свободно опертую по четырем сторонам, которым являются вертикальные фасонки
башмака и ребра жесткости упорной плиты. Вертикальные фасонки толщиной по 10 мм
располагаем на расстоянии 220 мм в свету для того, чтобы между ними могли
разместиться брусья нижнего пояса шириной 220 мм.
a = 22 1=23
см; b = 22 1=23
см.
При 
.Изгибающий момент в плите
Крайние части упорной плиты
рассматриваем как консоль. Расчет производим для полосы шириной 1 см, вылет
консоли составляет 35 мм. Изгибающий момент
Толщину плиты подбираем по
максимальному моменту 
Принимаем 
Проверяем
напряжения в плите
Прочность обеспечена.
Рис. 5.6. К расчету упорной плиты.
Проверяем общую прочность упорной плиты на
изгиб. Расчет ведем приближенно как для балок таврового сечения с пролетом,
равным расстоянию между осями вертикальных фасонок l
= 22 1=23 см. Нагрузка на рассматриваемую полосу плиты
Интенсивность нагрузки под торцом элемента
верхнего пояса шириной 13,6см
Изгибающий момент в балке таврового сечения
Момент сопротивления заштрихованного сечения
Прочность обеспечена.
Рассчитываем опорную плиту. Полагаем, что
опорная плита опирается на мауэрлатный брус, 
Принимаем
предварительно размеры опорной плиты 22х47,5 см. Опорная реакция
Напряжение смятия под опорной плитой
Прочность обеспечена.
Рис. 5.7. Опорный узел.
Расчет промежуточных узлов верхнего пояса.
В узлах верхнего пояса ставим сварные вкладыши,
предназначенные для передачи усилий и крепления раскосов. Площадь поверхностей
плит вкладыша, соприкасающихся с торцами блоков верхнего пояса
Толщина плит вкладыша 
Проверяем торцы блоков верхнего пояса на сжатие
и смятие от продольного усилия в крайней панели 
Прочность обеспечена.
Проверяем прочность плиты вкладыша на изгиб.
Рассматриваем полосу плиты вкладыша шириной 1 см как двухпролетную балку с 
,
Прочность обеспечена.
Рассчитываем узловой болт на изгиб от
равнодействующей усилий в раскосах, которую определяем по теореме косинусов.
При действии на ферму снеговой нагрузки, распределенной по закону треугольника
на половине пролета 
, 
Изгибающий момент в узловом болте
Принимаем узловой болт диаметром 30 мм:
Прочность обеспечена.
Проверяем прочность на растяжение стальных
пластин-наконечников, ослабленных отверстием под узловой болт 
Рис. 5.8. Промежуточный узел верхнего пояса.
Рис. 5.8. Промежуточный узел верхнего пояса.
Расчет промежуточных узлов нижнего пояса.
Изгибающий момент в болте
Принимаем узловой болт диаметром 32 мм:
Прочность обеспечена.
Рис. 5.9. Промежуточный узел нижнего пояса.
6. Расчет
клеедеревянной стойки постоянного сечения основного цеха
Рис. 6.1. Расчетная схема клеедеревянной стойки.
Рис. 6.2. Поперечное сечение клеедеревянной
стойки.
Подберем и проверим сечение клеедеревянной
стойки постоянного сечения из древесины второго сорта, также рассчитаем ее
жесткое крепление к фундамету.
Стойка имеет высоту L=10,0м.
Принимаем гибкость стойки в направлении действия ветровых нагрузок λ=80<120.
Стойка с жестким креплением к опоре и свободным верхним концом имеет расчетную
длину Lp=2,2·L=2,2·10,0=22,0
м. Требуемая высота опорного сечения hтр=Lp/(0,29·λ)=22,0/0,29·80=0,95
м.
Принимаются доски для склеивания сечением после
фрезерования bхδ=240х43
мм, сечение опорного торца bxh=24х64,5
см. В середине торца делается треугольный вырез а=30,1см. Сечение крайних
площадей опирающихся на фундамент, bхh1=24
х15,05 см.
На стойку действуют следующие нагрузки: от веса
покрытия, фермы, панелей и снеговой нагрузки.
От веса фермы и снега N=14,695·35,7/2=262,31кН;
от веса стойки Gст=Vст·ρст=1,548·5=7,74
кН,
где Vст–
объем стойки;
от веса стеновых панелей: Gпн=gст·L·S=0,35·10·6=21,0
кН,
где gст–
вес 1м2 стеновых панелей
=N Gст Gпн=262,31 7,74 21,0=291,1
кН;
горизонтальные равномерные нагрузки от давления
или отсоса ветра w
и w– wн=0,23
кН/м2 для г. Тула(1 район) Н/2L=10/2·18=0,28<0,5,
следовательно
=γн
·
w · k · c ·γn·
b= 1,2·0,23·0,75·0,8·0,95·6=0,95
кН/м
–=0,95·0,5/0,8=0,6
кН/м
Проверка напряжения в опорном сечении стойки при
сжатии с изгибом.
Изгибающий момент:
М=w–·L2/2 H·L
Gпн
·е =0,6·102/2 0,054·10
21,0 ·0,495=4,64
кН·м,
где Н=3/16(w -w–)L=3/16(0,95-0,6)·
10=0,054
Площади полного А и ослабленного А1
сечения, момент инерции I,
момент сопротивления W,
радиус инерции i и гибкость λ:
A=bxh=0,24·0,645=0,1548
м2
1=bxh1х2=0,24·0,15·2=0,072м2=b(h3-a3)/12=0,24·
(0,6453-0,3013)/12=0,0048 м4=2I/h=2·0,0048/0,645=0,015
м3=0,29·h=0,29·0,645=0,187
м
λ=Lp/i=22,0/0,187=118
Коэффициенты устойчивости φ
и
влияния деформаций изгиба ξ:
φ=3000/λ2=3000/1182=0,215
ξ=1-Nλ2/(3000RcА)=1-0,2911·1182/3000·15,56·0,1548=0,561
Изгибающий момент с учетом деформаций
Мд=М/ξ=0,00464/0,561=0,0083
МН·м
Напряжение сжатия
σ=N/А1 Мд/W=0,2911/0,072 0,00464/0,015=4,4<Rc
Проверка устойчивости плоской формы
деформирования стойки не требуется, поскольку при закреплении ее вертикальными
связями через каждые 2 м она обеспечена и опускается. Проверка опорного сечения
стойки на скалывание тоже не требуется ввиду небольшой поперечной силы.
Расчет жесткого крепления к фундаменту.
Расстояние между осями площадей L1=50
см =0,5м. Максимальная растягивающая сила:
=Mд/L1-N/2=0,0083/0,5-0,2911/2=-0,129
МН=-129 кН.
Следовательно, растягивающие усилия в креплении
отсутствуют, а сечение крепящих болтов подбираются конструктивно. Принимаются
для крепления столиков к стойке болты диаметром d=1,8
см. Для анкеровки принято 2 тяжа d=24
мм.
Рис. 6.3. – – Конструкция узла опирания стойки
основного цеха
7. Расчет подсобного
помещения
.1 Расчет
дощато-клееной балки
В качестве балки перекрытия принимаем
дощато-клееную односкатную балку прямоугольного сечения пролетом L=12
м, имеющую уклон i=1:10, cosα=0,995.
Продольная неизменяемость покрытия обеспечивается прикреплением панелей к
балкам и постановкой горизонтальных связей в торцах здания и по его длине.
Собственный вес прогона определен из выражения:
нсв=(qн sн)/(1000/(kсв·I)-1)=(0,508 1,28)/(1000/(5·11,7)-1)=0,111
кН/м2;
Нагрузки на 1м длины балки приведены в таблице
3.
Таблица 3
Вид |
| По | По | ||
Норм. | Расч. | Норм. | Расч. | ||
1. | – | 0,508 | 0,583 | 3,0 | 3,44 |
2. | 1,1 | 0,111 | 0,122 | 0,655 | 0,72 |
Постоянная | 0,619 | 0,705 | 3,655 | 4,16 | |
3. | 1,28 | 1,8 | 7,55 | 10,62 | |
Полная | 1,9 | 2,505 | 11,21 | 14,78 | |
Нормативная нагрузка действующая на балку:
н=(gн)cosα
=(11,21)·0,995=11,15
кН/м
Расчетная нагрузка действующая на балку:
=(g)cosα
=(14,78)·0,995=14,71 кН/м
Подбираем опорное сечение из условия прочности
на скалывание. Поперечная сила
=qI/2=14,71·11,7/2=86,05
кН
Требуемая высота сечения над опорой:
0 тр=3Q/2bRск=3·86,05/2·23,6·0,15=36,46
см, где b=23,6 см – ширина
доски;
ск=0,15
кН/см2 – расчетное сопротивление древесины скалыванию;
Рис. 7.1. Расчетная схема дощато-клееной балки и
эпюры М, Q.
Проведем проверку прочности подобранного сечения
по нормальным напряжениям:
σ=М/W=25171/6293,3=4,0
кН/см2>Rumбmск=1,5·0,95·1=
1,425 кН/см2.
М=ql2/8=14,71·11,72/8=251,71
кН·м=25171 кН·см.
W= bh2/6=23,6·402/6=6293,3
см3
u=
15 МПа=1,5 кН/см2 – расчетное сопротивление изгибу клееной
древесины.
Так как расчетные сечения больше допустимых, то
надо увеличить высоту сечения балки.
σ=М/W=М/(bh2/6)=6M/bh2≤
Rumбmск,
откуда
Принимаем 16 досок, тогда hб=17·4,3=73,1
см
σ=25171·6/(23,6·73,12)=1,2
кН/см2<Rumбmск= 1,425
кН/см2.
Проверяем прогиб балки от
нормативных нагрузок:
qн=11,15
кН/м=1115 кН/см
Момент инерции сечения балки:
=b·h3/12=23,6·73,13/12=0,00768
см4
Модуль упругости древесины Ед=104
МПа=1000 кН/см
Относительный прогиб балки:
Балка опирается на стойку
посредством вкладыша. Горизонтальные перемещения балки отсутствуют, благодаря
двум скобам на каждой опоре, которые тоже обеспечивают реализацию расчетной
схемы балки рис.7.1.
Рис. 7.2. – Конструкция балки подсобного
помещения
Рис. 7.3. – Поперечное сечение балки подсобного
помещения
.2 Расчет внешней
клеедеревянной стойки подсобного помещения
Рис. 7.4. – Расчетная схема внешней стойки
подсобного помещения
Подберем и проверим сечение клеедеревянной
стойки постоянного сечения из древесины второго сорта, также рассчитаем ее
жесткое крепление к фундаменту.
Стойка имеет высоту L=4,8м.
Принимаем гибкость стойки в направлении действия ветровых нагрузок λ=90<120.
Стойка с жестким креплением к опоре и свободным верхним концом имеет расчетную
длину Lp=2,2·L=2,2·4,8=10,56м.
Требуемая высота опорного сечения hтр=Lp/(0,29·λ)=10,56/0,29·90=0,405м.
Принимаются доски для склеивания сечением после
фрезерования bхδ=236х33
мм, сечение опорного торца bxh=23,6х42,9см.
В середине торца делается треугольный вырез а=18см. Сечение крайних площадей
опирающихся на фундамент, bхh1=23,6х12,45см.
На стойку действуют следующие нагрузки: от веса
покрытия, балки и снеговой нагрузки Q=14,78·12/2=88,68
кН;
от веса стойки
Gст=Vст·ρст=0,486·5=2,43кН,
где Vст=L·b·h=4,8·0,236·0,429=0,486
м3– объем стойки;
ст–
объем стойки;
от веса стеновых панелей:
пн=gст·L·S=0,35·6·6=12,6
кН, где gст–
вес 1м2 стеновых панелей
N=Q Gст Gпн=88,68 2,43 12,6=103,71кН;
горизонтальные равномерные нагрузки от давления
или отсоса ветра w
и w– wн=0,23
кН/м2 для г. Тула(1 район) Н/2L=4,8/2·12=0,2<0,5,
следовательно
=γн
·
w · k · c ·γn·
b= 1,2·0,23·0,75·0,8·0,95·6=0,95
кН/м
–=0,95·0,5/0,8=0,6
кН/м
Проверка напряжения в опорном сечении стойки при
сжатии с изгибом.
Изгибающий момент:
М=w–·L2/2 H·L Gпн∙е=0,6·4,82/2 0,112∙4,8 12,6∙0,315=2,12
кН·м,
где Н=3/16(w -w–)L=3/16(0,95-0,6)·4,8=0,112
Площади полного А и ослабленного А1
сечения, момент инерции I,
момент сопротивления W,
радиус инерции i и гибкость λ:
A=bxh=0,236·0,429=0,10124м2
1=bxh1х2=0,236·0,1245·2=0,0588м2=b(h3-a3)/12=0,236·
(0,4293-0,183)/12=0,00144 м4=2I/h=2·0,00144/0,429=0,00671м3=0,29·h=0,29·0,429=0,1244м
λ=Lp/i=10,56/0,1244=84,9
Коэффициенты устойчивости φ
и
влияния деформаций изгиба ξ:
ξ=1-Nλ2/(3000RcА)=1-0,10371·84,92/3000·18·0,10124=0,863
Изгибающий момент с учетом деформаций
Мд=М/ξ=0,00212/0,863=0,0022
МН·м
Напряжение сжатия
σ=N/А1 Мд/W=0,1037/0,0588 0,0022/0,00671=2,1<Rc
Проверка устойчивости плоской формы
деформирования стойки не требуется, поскольку при закреплении ее вертикальными
связями через каждые 2 м она обеспечена и опускается. Проверка опорного сечения
стойки на скалывание тоже не требуется ввиду небольшой поперечной силы.
Расчет жесткого крепления к фундаменту.
Расстояние между осями площадей L1=30,45см
=0,3045м. Максимальная растягивающая сила:
=Mд/L1-N/2=0,0022/0,3045-0,1037/2=-0,045
МН=-45,0 кН.
Следовательно растягивающие усилия в креплении
отсутствуют, а сечение крепящих болтов подбираются конструктивно. Принимаются
для крепления столиков к стойке болты диаметром d=1,2
см. Для анкеровки принято 2 тяжа d=2
см.
7.3 Расчет внутренней
клеедеревянной стойки подсобного помещения
Стойка имеет высоту L=6,0м.
Принимается гибкость стойки в направлении действия ветровых нагрузок λ=80<120.
Стойка
с жестким креплением к опоре и свободным верхним концом имеет расчетную длину Lp=2,2·6,0=13,2м.
Требуемая высота опорного сечения:
тр=Lp/(0,29·λ)=13,2/0,29·80=0,568м
Принимаются доски для склеивания сечением после
фрезерования bхδ=236х33мм,
сечение опорного торца bxh=23,6х42,9см.
В середине торца делается треугольный вырез длиной а=18 см. Сечение крайних
площадей опирающихся на фундамент, bхh1=23,6х12,45см.
Расстояние между их осями
1=h-h1=42,9-12,45=30,45см.
На стойку действуют следующие нагрузки: от веса
покрытия, балки и снеговой нагрузки Q=14,78·12/2=88,68
кН;
от веса стойки Gст=Vст·ρст=0,607·5=3,04кН,
ст=L·b·h=6,0·0,236·0,429=0,607
м3– объем стойки;
где Vст–
объем стойки;
=Q Gст=88,68 3,04=91,72
кН;
Проверка напряжения в опорном сечении стойки при
сжатии.
Гибкость стойки: λ=Lp/i=13,2/0,1245=106
Коэффициент устойчивости φ=3000/λ2=3000/1062=0,267
Напряжение сжатия σ=N/A1φ=0,092/0,0588·0,267=6,0<Rc
Условие выполнено, прочность обеспечена.
При данном виде загружения стойки растягивающих
усилий нет, поэтому крепление стойки к фундаменту осуществляется аналогично
креплению внешней стойки. Схема крепления колонн к фундаменту представлена на
рис. 7.3.
Рис. 7.3- Схема крепления колонн к фундаменту
Заключение
В данном курсовом проекте разработан
конструктивный вариант промышленного здания из дерева, включающего основной цех
и подсобное помещение.
Задачей инженера, проектирующего деревянные
конструкции, является нахождение оптимального решения при помощи вариантного
проектирования и оптимизационных методов расчета. В настоящее время выбор
наиболее оптимального конструктивного решения осуществляется, как правило,
путем технико – экономического сравнения вариантов устройства по следующим
показателям:
экономической эффективности;
материалоемкости;
необходимости выполнения работ в сжатые сроки;
возможности выполнения работ в зимнее время;
трудоемкости выполнения работ и т.п.
Задачей проектирования является выбор наиболее
эффективного решения, которое может быть определено только при правильной
оценке условий строительной площадки, работы конструкций здания совместно с
основанием, климатических условий, данных о материалах.
Все конструкции рассчитаны по первой группе
предельных состояний (по прочности). Клеефанерная панель и балка подсобного
помещения рассчитана по двум группам предельных состояний (по прочности и
прогибу).
В заключении, в приложениях к пояснительной
записке представлены результаты расчета фермы с применением ПК ЛИРА 9.4.
Список использованных
источников
1
СНиП II-25-80.
Деревянные конструкции. Нормы проектирования / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат,
1990. – 95 с.
СНиП
II-3-79*.
Строительная теплотехника / Госстрой России. – М.: Стройиздат, 2008 г. – 49 с.
СП
20.13330.2021. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Актуализированная
редакция / Минрегион России. – М.: ОАО «ЦПП», 2021. – 81 с.
Конструкции
из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для
студ. вузов
/ Г.Н.Зубарев, Ф.А. Бойтемиров, В.М. Головина и др.; Под ред. Ю.Н.Хромца. – 3-е
изд., перераб. и
доп. – М.:
Издательский центр «Академия», 2021. – 304 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Геометрические размеры фермы
Номера узлов и элементов
Загружение 1 (от собственного веса фермы)
Загружение 2 (Снеговая нагрузка равномерно
распределена по всему пролету)
Загружение 3 (Снеговая нагрузка распределенная
по закону треугольника на каждой половине пролета)
Загружение 4 (Снеговая нагрузка равномерно
распределена на половине пролета)
Загружение 5 (Снеговая нагрузка распределенная
на половине пролета по закону треугольника)
Реферат: звукопоглащающие плиты и материалы –
1. О звукоизоляционных и звукопоглощающих материалах
Разделение акустических материалов на «звукоизоляционные» и «звукопоглощающие» достаточно условно, имеет много оговорок и исключений. Это порождает множество разночтений и ошибок, на практике приводящих к неправильным решениям в проектировании и строительстве объектов.
Дело в том, что любая строительная конструкция сточки зрения акустических свойств может характеризоваться двумя параметрами: показателями звукоизоляции и звукопоглощения. Данные свойства определяются разными физическими величинами: децибелами (дБ) для звукоизоляции и безразмерным коэффициентом звукопоглощения (
) для оценки звукопоглощающих качеств конструкций.
Характеристика звукоизоляции в общем случае показывает перепад между уровнями звукового давления с двух сторон оцениваемой конструкции, тогда как коэффициент звукопоглощения показывает отношение звуковой энергии, «поглотившейся» в конструкции, к общему количеству энергии, попавшему на поверхность данного материала. Из этого следует, что «звукоизоляция» оценивает способность ограждающей поверхности препятствовать проникновению шума из помещения, либо наоборот, извне. И чем больше значение звукоизоляции, тем тише будет с другой стороны преграды.
При этом “зона ответственности” коэффициента поглощения находится внутри того же помещения, где звук был излучен. Диапазон значений коэффициента находится в интервале от 0 до 1. Значение = 0,95 показывает, что 95% звуковой энергии на данной частоте необратимо перешло в тепло, и только 5% отраженного звука от данной поверхности отразилось от поверхности назад в помещение.
Материалы и конструкции с выраженными высокими значениями одного из вышеуказанных параметров (дБ или а), как правило, заносят в соответствующий подкласс акустических материалов. В качестве примера можно упомянуть стекло- или минераловолокнистые плиты. При толщине более 30 мм они обладают высокими значениями коэффициента звукопоглощение в широкой полосе частот. При этом их собственная звукоизоляция достаточно скромна. Поэтому они на протяжении длительного времени являются «лицом» подкласса звукопоглощающих материалов.
Так как коэффициент звукопоглощения в значительной степени зависит от физических свойств лицевой поверхности материала, звукопоглощающие материалы также подразделяются на «неотделочные» и «отделочные». Отделочные, помимо высоких акустических свойств, имеют лицевое покрытие, выполняющее декоративные функции и участвующее в дизайне интерьера помещения. С точки зрения классификации роль такого материала определена более строго — он, как изначально более дорогой и уже функционально определенный, никогда не применятся в качестве элемента звукоизоляционных конструкций. Задача материалов такого рода одна — поглощать в помещении отраженный звук.
2. Акустический комфорт в помещении
звукопоглощающий плита материал
Даже если полностью изолировать помещение от проникающего шума извне, это не является гарантией акустического комфорта внутри. Само понятие «акустического комфорта» в зависимости от типа и назначения помещения содержит в себе наборы разных, иногда противоположных друг другу условий. Например, акустический комфорт в помещении вестибюля общественного помещения или торгового комплекса предполагает достаточно сильную «заглушенность», для того чтобы большое количество находящихся там людей не мешали друг другу разговорами и не утомлялись от постоянного шума. При этом в зрительном зале театра зрителю, сидящему перед балконом в конце партера, хочется быть «вовлеченным» в процесс, происходящий на сцене, что при сильном «заглушении» зала и отсутствии полезных отражений становится невозможным. При этом слишком гулкий зал спортивного сооружения непригоден для проведения в нем концертных мероприятий, потому что отраженный звук перекрывает и размазывает прямой звук, идущий со сцены.
Наконец, для хорошего звучания многоканального звука Dolby стены помещения кинотеатра должны возвращать минимум отраженного звука, тогда как в комнатах прослушивания или тон-залов студий, поверхности помещений кропотливо «настраиваются» подобно музыкальным инструментам и как хорошее вино должны сочетать в себе тонкий баланс вкуса — отраженного и поглощенного звука.
При выполнении акустического проектирования, как правило, решается одна из двух типовых задач. Либо требуется рассчитать оптимальное количество звукопоглощающего материала, применение которого на доступных поверхностях помещения позволит максимально снизить гулкость в пропорции: эффект/затраты. К числу таких объектов принадлежат торгово-развлекательные комплексы, спортсооружения, общественные помещения и т.п. Либо же речь идет о подробном перечне материалов и конструкций с указанием точных мест их размещения, позволяющих решать задачи сбалансированной акустики объекта. В данном списке концертные и театральные залы, клубы, кинотеатры, студии и Hi-End комнаты.
3. Классификация звукопоглощающих материалов
Звукопоглощающими называют материалы, применяемые для внутренней отделки помещений с целью улучшения акустических свойств последних. Основной целью применения звукопоглощающих материалов является снижение слышимых шумов в промышленных и общественных зданиях.
Звукопоглощающие материалы способны обеспечивать требуемую продолжительность реверберации в помещениях различного назначения, причем коэффициент звукопоглощения, измеренный в диффузном поле (в реверберационной камере при непосредственном размещении материала или изделия на жестком основании) в частотных полосах 125…500, 500…2000 и 2000…8000 соответственно не ниже 0,2; 0,4 и 0,6. Под реверберацией понимают наличие постепенно затухающего в закрытом помещении звука вследствие повторных отражений после прекращения звучания. Время реверберации в зависимости от вида помещений и частот составляет 0,2…2 с.
Звукопоглощающие материалы применяют для равномерного распределения уровней полезного сигнала по площади в данном помещении, а также для предотвращения распространения звука вдоль длинных помещений.
По характеру поглощения
звука звукопоглощающие материалы делят: на пористые с твердым скелетом, в которых звук поглощается в результате вязкого трения в порах, при этом звуковая энергия переходит в тепло (пеностекло, газобетон и другие пористые материалы с твердым скелетом); пористые с гибким скелетом, в которых кроме резкого трения в порах возникают релаксационные потери, связанные с деформацией нежесткого скелета (минеральная, скелетная, базальтовая и хлопковая ваты; древесноволокнистые плиты и другие, аналогичные по характеру, материалы);панельные материалы и конструкции, звукопоглощение которых обусловлено активным сопротивлением системы, совершающей вынужденные колебания под действием падающей звуковой волны (тонкие панели из фанеры, жесткие древесноволокнистые плиты, звуконепроницаемые ткани и т. п.). Звукопоглощение пористых материалов можно увеличить также посредством устройства воздушного слоя между ограждающей конструкцией и ими.
По структуре
различают звукопоглощающие материалы: пористо-зернистые, пористо-волокнистые и пористо-губчатые, а по степени твердости скелета
их делят намягкие, полужесткие, жесткие и твердые. В зависимости от вида звукопоглощающие материалы бывают в виде плит, рулонов и сыпучих материалов; их используют также в виде штукатурки, имеющей гладкопористую структуру, перфорированную и бороздчатую.
Один из главных критериев, оценивающих акустическое качество помещения, – это время реверберации (RT60). При большом его значении искажается восприятие музыки, уменьшается разборчивость речи, при очень малом – появляется эффект «безжизненности» помещения, «сухости» воспроизводимых произведений. Обеспечить оптимальное время реверберации (или регулировать его) в большинстве случаев позволяют современные акустические материалы и конструкции, с помощью которых создается дополнительное поглощение звука в помещении.
Для обеспечения необходимого звукопоглощения наибольшее внимание уделяется потолочному пространству. Поэтому уже довольно давно выпускаются «акустические» потолки, поглощающие звук. В больших помещениях, где для улучшения акустики не хватает одного только потолочного пространства, рекомендуется также использовать звукопоглощающие стеновые панели.
К техническим характеристикам потолочных и стеновых звукопоглотителей относятся: акустические и гигиенические показатели, влагостойкость, пожарно-технические характеристики, ударопрочность, светотехнические показатели и долговечность(ГОСТ 23499-79 “Материалы и изделия строительные звукопоглощающие и звукоизоляционные.Классификация и общие технические требования”).
В настоящее время существуют материалы, которые пригодны для решения не только одной задачи, но и целого комплекса требований, скажем для обеспечения необходимой акустики в помещениях с повышенной влажностью, например в бассейне. При этом, естественно, данные системы обязаны решать еще и художественные задачи по формированию интерьера.
Выбор акустического материала потолка или стен зависит от разных параметров: назначения помещения, его объема, цены материала, интерьерных особенностей и др., а также от того, какую именно область частотного диапазона нужно корректировать.
С точки зрения поглощения акустические материалы можно разделить следующим образом:
— средне-высокочастотные поглотители;
— низкочастотные поглотители;
— широкоплосные поглотители.
К средне-высокочастотным поглотителям относятся
:
— пористые материалы в виде плит, изготовленных из легких пористых материалов;
— волокнистые материалы, выполненные также в виде плит, изготовленных из минеральной или стекловаты, синтетических либо древесных волокон. Лицевая поверхность данных материалов может быть обработана специальными красками (пористыми), пропускающими воздух, покрыта акустически прозрачными тканями или неткаными материалами, а также в случае отсутствия окрасочного или тканевого слоя может иметь наружную защиту из перфорированного материала (металла, дерева и др.)
Коэффициент поглощения данных материалов находится в пределах 0,4 – 1,0 в диапазоне средних/высоких частот (500 Гц – 4 кГц).
Низкочастотные поглотители:
— перфорированные материалы в виде тонких панелей с различной степенью перфорации, которые могут быть изготовлены из гипсовых плит, МДФ, дерева и др.;
— резонансные конструкции из пористых/волокнистых материалов перфорированных/тканевых экранов и воздушного зазора.
Коэффициент поглощения данных материалов находится в пределах 0,3 – 1,0 в диапазоне низких частот (63 – 500 Гц).
Поглотители в широком диапазоне частот:
— многослойные резонансные конструкции, состоящие из нескольких параллельных экранов с разной степенью перфорации и воздушным зазором разной толщины;
— перфорированные конструкции из перфорированных материалов и пористых поглотителей. В данном случае частотную характеристику поглощения можно регулировать подбором пористого материала и изменением воздушного зазора.
4. Выбор звукопоглощающего материала
Инструментами, позволяющими эффективно регулировать акустику помещения, являются декоративно-отделочные звукопоглощающие материалы и конструкции. При этом звукоизоляционные материалы должны выполнять две главные функции – предотвращать колебания звуковой волной преграды (например, межкомнатной перегородки), а также, по возможности, поглощать и рассеивать звуковую волну. На сегодняшний день на российском рынке представлен широкий спектр таких изделий.Такие материалы бывают как натурального происхождения (изделия на основе каменной ваты, каолиновая вата, вспученный перлит, целлюлозная вата, маты из льняной пакли, пробковый лист), так и синтетического (пенополиэстр, пенополиуретан, пенополистирол и пр.).
В принципе, все перечисленные материалы рекомендованы для использования в качестве звукоизоляции офисных помещений. Но хотелось бы остановиться на некоторых нюансах.Еще совсем недавно пробковое покрытие очень широко применялось в качестве звукоизолятора. Однако, по мнению специалистов, фактически пробка эффективна только против так называемого “ударного шума” (возникающего в результате механического воздействия на элементы строительных конструкций), и не обладает универсальными звукоизоляционными характеристиками.То же касается и различных синтетических вспененных материалов. Они довольно привлекательны с точки зрения простоты использования, но в большинстве своем не отвечают современным требованиям к звукоизоляции общественных зданий, а кроме того, зачастую не соответствуют требованиям пожарной безопасности. Поэтому в настоящее время на первый план выходят универсальные звукоизоляционные материалы на основе природного сырья, например, изделия на основе каменной ваты.
Их отличные звукоизоляционные свойства определяет специфическая структура – хаотично направленные тончайшие волокна при трении друг о друга превращают энергию звуковых колебаний в тепловую. Применение таких утеплителей значительно снижает риск возникновения вертикальных звуковых волн между поверхностями стены, сокращая время реверберации, и, тем самым, снижая звуковой уровень в соседних помещениях.
5. Отличительные свойства каменной ваты ROCKWOOL
Высокая теплоизолирующая способность.
Применение материалов из каменной ваты Роквул (ROCKWOOL) позволяет создать комфортные условия внутри помещения – хорошо сохранять тепло зимой и прохладу летом. Теплоизоляционные материалы нужно сравнивать по расчетным коэффициентам, т. к. теплопроводность в сухом состоянии у разных материалов может быть одинакова. Расчетные коэффициенты теплоизоляции ROCKWOOL – одни из лучших в своем классе (0,039-0,045 Вт/м К). Т.е. изделия из каменной ваты ROCKWOOL обладают высокими теплоизоляционными свойствами. При повышенных температурах технические характеристики изделий из каменной ваты остаются очень высокими. Благодаря этому изделия из каменной ваты производства компании ROCKWOOL могут препятствовать не только распространению огня и высоких температур, но и защищать конструкции из горючих материалов.
Негорючесть
Каменные волокна материала способны выдерживать, не плавясь, температуру свыше 1000 °С. В то время как связующий компонент испаряется при температуре 250 °С, волокна остаются неповрежденными, связанными между собой, сохраняя свою прочность и обеспечивая защиту от огня. Изделия ROCKWOOL являются негорючим материалом (класс пожарной опасности КМ0). Это их свойство позволяет при пожарах препятствовать распространению пламени, а также на определенное время задерживать процесс разрушения несущих конструкций зданий. Обладая абсолютной пожарной безопасностью, изоляционные материалы ROCKWOOL применяются в конструкциях зданий любых типов и назначений: и в одноэтажных коттеджах, и в высотных строениях, в том числе в детских дошкольных и учебных учреждениях, к которым предъявляются повешенные требования пожарной безопасности.
Устойчивость к деформациям
. Это, прежде всего, отсутствие усадки на протяжении всего срока эксплуатации материала. Сопротивляемость механическим воздействиям – это так же очень важная характеристика теплоизоляции. Если материал не способен сохранять необходимую толщину при механических воздействиях, его изоляционные свойства теряются. Часть волокон нашего материала расположена вертикально, в результате чего общая структура не имеет определенного направления, что обеспечивает высокую жесткость теплоизоляционного материала.
Звукоизоляция.
Благодаря своему строению – открытой пористой структуре – каменная вата обладает отличными акустическими свойствами: улучшает воздушную звукоизоляцию помещения, звукопоглощающие свойства конструкции, сокращает время реверберации, и, тем самым, снижает звуковой уровень шума в соседних помещениях.
Водоотталкивание и паропроницаемость.
Каменная вата ROCKWOOL обладает превосходными водоотталкивающими свойствами, что вместе с отличной паропроницаемостью позволяет легко и эффективно выводить пары из помещений и конструкций на улицу. Эти свойства позволяют создать благоприятный внутренний климат помещений, а так же всей конструкции в целом и теплоизоляции в частности работать в сухом состоянии. Ведь, как известно, влага хорошо проводит тепло. Попадая в теплоизоляционный материал, она заполняет воздушные поры. При этом теплозащитные свойства влажного материала заметно ухудшаются. А влага, попавшая на поверхность материала ROCKWOOL, не проникает в его толщу, благодаря чему он остается сухим, сохраняет свои высокие теплозащитные свойства.
Экологичность.
Теплоизоляция – один из немногих промышленных продуктов, позитивно влияющих на окружающую среду. Она значительно снижает потребление энергии, необходимой для промышленного процесса и содержания здания в теплом или холодном состоянии. За время эксплуатации теплоизоляция ROCKWOOL экономит энергии в 100 раз больше, чем затрачено на ее производство, переработку и транспортировку.
6. Звукопоглащающие плиты ROCKWOOL АКУСТИК БАТТС
Специально для обеспечения акустическогокомфорта в собственном доме, в общественных местах, на рабочем месте компания ROCKWOOL разработала новый продукт – звукопоглощающие плиты из каменной ваты АКУСТИК БАТТС.
В виде плит различной толщины они применяются для звукоизоляции помещений всех типов. Среди них есть универсальные материалы для повышения звукоизоляции стен, пола и потолков. Например, ROCKWOOL АКУСТИК БАТТС плотностью 40 кг/м3; конструкции с использованием которого обеспечивают индекс звукоизоляции до 60 дБ. Размещённые между стоечными профилями каркаса гипсокартонных стен плиты заметно повышают индекс звукоизоляции межкомнатных перегородок в офисе или квартире. Они также применяются при создании пола на железобетонном или балочном перекрытии. Для звукоизоляции потолка материал может быть смонтирован непосредственно на перекрытие под поверхностью подвесных или натяжных потолков.
При создании АКУСТИК БАТТС учитывались российские строительные нормы, отечественные и зарубежные научные разработки в области борьбы с шумом, а также международный опыт компании-производителя ROCKWOOL.
Область применения звукопоглощаюших плит АКУСТИК БАТТС
· каркасно-обшивные перегородки
· облицовки
· межэтажные перекрытия
· акустические потолки.
Каркасно-обшивные перегородки.
Плиты АКУСТИК БАТТС устанавливаются между стоечными профилями каркаса.Материал АКУСТИК БАТТС отвечает всем требованиям к звукопоглощающим материалами, применение АКУСТИК БАТТС в конструкциях каркасно-обшивных перегородок позволяет значительно улучшить их звукоизоляционные характеристики.
1. Гипсокартонный лист
2. Профиль направляющий
3. Профиль стоечный
4. Шуруп самонарезающий
5. Шпаклевка
6. Лента армирующая
7. Дюбель
8. Лента уплотнительная
9. Грунтовка
10. Акустик Баттс
Облицовки из гипсокартонных листов на металлическом каркасе.
Плиты АКУСТИК БАТТС устанавливаются между стеной и гипсокартонным листом.
1. Гипсокартонный лист
2. Профиль потолочный
3. Профиль направляющий
4. Подвес прямой
5. Лента уплотнительная
6. Дюбель
7. Шуруп самонарезающий
8. Шуруп самонарезающий
9. Акустик Баттс
Дополнительная изоляция от воздушного шума межэтажных перекрытий по железобетонной плите.
Плиты АКУСТИК БАТТС укладываются
между лагами на плиту перекрытия
1. Чистый пол
2. Лаги
3. Акустик Баттс
4. Плита перекрытия
Изоляция от воздушного шума балочного межэтажного перекрытия.
Плиты АКУСТИК БАТТС укладываются между
балками перекрытия
1. Покрытие пола из досок или паркетных щитов
2. Деревянные балки
3. Акустик Баттс
4. Гипсокартонный лист
Подвесные, акустические потолки.
Плиты АКУСТИК БАТТС монтируются в пространстве между подвесным потолком и плитой перекрытия. Плиты закладываются за подвесной потолок, либо монтируются к плитам перекрытия с помощью крепежных дюбелей.
1. гипсокартонный лист
2. профиль потолочный
3. подвес
4. Акустик Баттс
Основные технические характеристики звукопоглощающих плит из каменной ваты АКУСТИК БАТТС:
Плотность 40 кг/м3
Размер плит 1000х600
Толщина от 50 то 200 мм
Сжимаемость – не более 12%
Водопоглощение – не более 1,5 % по объему(в соответствии с BS 2972-75)
Группа горючести – НГ в соответствии с ГОСТ 30244-94.
– Теплопроводность в сухом состоянии, λ Вт/(м·К), не более (ГОСТ 7076)
λ25=0,0347
Расчётные значения (протокол НИИСФ №51)
λа=0,042
λб=0,045
λ10=0,0326
Частотные характеристики реверберационных коэффициентов звукопоглощенияплит АКУСТИК БАТТСтм
Значения среднеарифметического коэффициента звукопоглощения, присвоенный класс звукопоглощающего материала (НСВ) плит Акустик Баттс
Ширина Акустик Баттс | Среднеарифметический коэффицент звукопоглощения | Присвоенный класс | |
| 50 | 0,23 0,96 0,87 | H C B | 3 1 1 |
| 100 | 0,40 0,97 0,94 | H C B | 2 1 1 |
| 150 | 0,63 0,97 0,98 | H C B | 2 1 1 |
| 200 | 0,75 0,99 0,99 | H C B | 2 1 1 |
Частотные характеристики нормальных коэффициентов звукопоглощения α(f) плит Акустик Баттс толщиной, мм
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц | Нормальные коэффициенты звукопоглощения α(f) плит Акустик Баттс, толщина | ||
| 50мм | 75мм | 100мм | |
| 125 | 0,10 | 0,17 | 0,26 |
| 250 | 0,29 | 0,60 | 0,73 |
| 500 | 0,66 | 0,91 | 0,88 |
| 1000 | 0,95 | 0,93 | 0,90 |
| 2000 | 0,97 | 0,94 | 0,93 |
| 4000 | 0,95 | 0,95 | 0,96 |
Частотные характеристики реверберационных коэффициентов звукопоглощенияα(f) плит Акустик Баттс толщиной, мм
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц | Реверберационные коэффициенты звукопоглощения α(f) плит Акустик Баттс, толщина | ||
| 50мм | 75мм | 100мм | |
| 125 | 0,16 | 0,38 | 0,60 |
| 250 | 0,41 | 0,62 | 0,88 |
| 500 | 0,96 | 0,94 | 0,97 |
| 1000 | 0,95 | 1 | 0,97 |
| 2000 | 0,89 | 0,99 | 1 |
| 4000 | 0,84 | 0,88 | 0,96 |
Динамические характеристики плит Акустик Баттс
Толщина образца, мм | Динамический модуль упругости Ед, МПа, и коэффициент относительного сжатия eд при нагрузках в Н/м2 | |||
| 2000 | 3000 | |||
| Ед | eд | Ед | eд | |
| 46,88 | 0,30 | 0,27 | 0,83 | 0,44 |
| 24,8 | 0,23 | 0,27 | 0,56 | 0,44 |
Список используемых источников
1. http://www.rockwool.ru
2. http://www.programmers.uamir.ru/1999-современные-акустические-материалы/
3. http://www.kvaleton.ru/Heradesign_index.html посмотреть
4. http://www.acoustic.ru/ref_book/articles/room/ посмотрела
5. http://www.simk-a.ru/ctl/a12.php посмотрела
6. http://zizol.ru/Akusticheskie-materiali-i-izdeliya/Akusticheskie-pliti/
7. http://stroit-materialy.ru/stroitelnye-materialy/teploizolyacionnye-i-akusticheskie-materialy-i-izdeliya/zvukopogloshhayushhie-materialy-i-izdeliya.html
8. http://www.zya.ru/article/article_2495_2.asp
9. http://www.g-g.ru/product/index.php?id=249
10. http://porolon555.ru/content/akustika-studii
