Курсовой проект - Проектирование неутепленного здания с несущими деревянными гнутоклееными рамами ступенчатого очертания - файл n6.doc

приобрести
Курсовой проект - Проектирование неутепленного здания с несущими деревянными гнутоклееными рамами ступенчатого очертания
скачать (706.2 kb.)
Доступные файлы (6):
n1.dwg
n2.dwg
n3.dwg
n4.dwg
n5.dwg
n6.doc442kb.12.06.2009 14:44скачать

n6.doc

1   2   3   4

Таблица 1

Координаты точек расчетной оси.





Номер сечения

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

xn, мм

0

0

750

2684

3801

4918

6035

7152

8269

9386

10500

yn, мм

0

1034

3229

4469

4750

5030

5309

5588

5867

6147

6425


Сбор нагрузок на покрытие от собственного веса и снега.
Нагрузку от собственного веса волнистых асбестоцементных листов 54/200 – 7,5 на 1 м2 плана здания с учетом нахлестки принимаем gа.л. = 220 Па.

Для определения нагрузки от собственного веса деревянных прогонов на 1 м2 плана здания gпр предварительно принимаем сечение прогонов b x h = 140 х 250 мм,

шаг прогонов апр = 1,6 м, плотность древесины д = 500 кг/м3.

Тогда gпр = дbh12/(апрCos ) = 5000,140,2514/(1,5Cos 14) = 145 Па.

Нормативное значение снеговой нагрузки S для находящегося в III снеговом районе

г. Екатеринбург, п. 5.1 СНиП (Нагрузки и воздействия): S = S0 = 11 = 1 кПа,

где S0 =1 кПа – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли и  = 1 – коэффициент перехода.

Коэффициент надежности по нагрузке для снега определяют с учетом соотношения:

(gа.л. + gпр)/S0 = (220 + 145)/1000 = 0,168 < 0,8,

тогда согласно СНиП (Нагрузки и воздействия) f =1,6.

Нормативная нагрузка от собственного веса рамы:
gрам = = = 235 Па, kс.в. – коэффициент собственного веса.


Расчетные значения нагрузок получены умножением нормативных значений на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке f , в соответствии со

СНиП (Нагрузки и воздействия) и приведены в таблице 2.

Таблица 2

Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 плана здания.


Вид нагрузки

Нормативная

нагрузка,

Па

Коэффициент

надежности

по нагрузке f

Расчетная

нагрузка

при f > 1, Па

Постоянная:

Волнистые асбестоцементные листы

54/200 - 7,5 с учетом нахлестки

220

1,2

264

Деревянные кровельные прогоны

b x h =140 x 250

145

1,1

160

Собственный вес рамы

235

1,1

259

Итого:

600




683

Кратковременная:

Снег

1000

1,6

1600


Расчет прогона.
Прогон работает как однопролетная балка в условиях косого изгиба. Поперечное сечение прогона предварительно принято b x h = 140 x 250 мм. Геометрические характеристики сечения относительно главных осей x, y:

Wx = 1458,3 см3, Wy = 816,66 см3, Jx = 18229 см4, Jy = 5716,66 см4.
Расчет по предельному состоянию первой группы на прочность.
Вертикальная расчетная нагрузка на 1 погонный метр прогона (см. табл. 2):

q = (264 + 160 + 1600)1,5Cos 14 = 2945 Н/м.

Составляющие вертикальной нагрузки, действующие перпендикулярно q1 и параллельно q2 скату кровли: q1 = qCos  = 2945Cos 14 = 2858 Н/м;

q2 = qSin  = 2945Sin 14 = 713 Н/м;

Расчетный пролет прогона l = 4 – 0,135 = 3,865 м (4 м – шаг рам; 0,135 м – ширина сечения рам). Сорт древесины прогона – второй.

Расчетные значения нагрузок следует умножать на коэффициент надежности по уровню ответственности n.

Заданный уровень ответственности здания – второй. В соответствии со СНиП (Нагрузки и воздействия) n = 0,95.

Составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения с учетом n:

Mx = nq1l2/8 = 0,9528583,8652/8 = 5059 Нм;

My = nq2l2/8 = 0,957133,8652/8 = 1262 Нм;

Проверку на прочность в соответствии с п. 4.12 СНиП (Нормы проектирования. Деревянные конструкции) выполняем по формуле: Mx / Wx + My / Wy  Ru.

Имеем 5059/(1458,310-6) + 1262/(816,6610-6) = 5,02 МПа < Ru = 15 МПа.

Здесь Ru = 15 МПа – для древесины прогона 2-го сорта. Прочность прогона обеспечена.
Расчет по предельному состоянию второй группы на прогиб.
Вертикальный предельный прогиб fu прогонов покрытия ограничивается, исходя из конструктивных требований, т.к. значительный прогиб прогонов может привести к повреждению (растрескиванию) асбестоцементных волнистых листов кровли. В соответствии со СНиП (Нагрузки и воздействия) величина вертикального предельного прогиба прогона fu = l / 150 (l – пролет прогона).

Прогиб прогона f определяем от сочетания нагрузок: постоянной и снеговой с полным нормативным значением.

Вертикальная расчетная нагрузка на 1 погонный м прогона равна нормативной, умноженной на f = 1; Имеем: q = (2201 + 1451 + 10001)1,5Cos 14 = 1986 Н/м.

Находим составляющие q1 и q2 вертикальной нагрузки:

q1 = qCos  = 1986Cos 14 = 1926 Н/м;

q2 = qSin  = 1986Sin 14 = 477 Н/м;

Значение вертикального прогиба равно геометрической сумме погибов f1 и f2

от нагрузок q1 и q2: f = ;

Найдем составляющие прогиба без учета деформаций сдвига:

f01 = (5/384)nq1l4 /(EJx) = (5/384)0,9519263,8654103 /(110101822910-8) = 2,9 мм;

f02 = (5/384)nq2l4 /(EJy) = (5/384)0,954773,8654 103 /(110105716,6610-8) = 0,44 мм;

Здесь Е = 11010 Па – модуль упругости древесины вдоль волокон.

Составляющие прогиба с учетом деформаций сдвига:

f1 = (f01 /k)[1 + c(h / l)2] = (2,9/1)[1 + 19,2(0,25/3,865)2] = 3,13 мм;

f2 = (f02 /k)[1 + c(b / l)2] = (0,44/1)[1 + 19,2(0,14/3,865)2] = 0,45 мм,

где k = 1 – для прогона постоянного сечения,

с = 15,4 + 3,8 = 15,4 + 3,81 = 19,2 ( = 1 – для постоянного сечения).

Полный вертикальный прогиб: f === 3,16 мм = l / 143 < l / 150.

Фактический прогиб прогона не превышает предельный. По результатам проверки окончательно принимаем прогон с размерами поперечного сечения b x h = 140 x 250 мм.
Расчет узла опирания прогона на раму.
Скатная составляющая (q2) нагрузки в месте опирания прогона на раму воспринимается бобышкой, прибитой к раме гвоздями. Расчетное усилие, передаваемое на бобышку от двух прогонов:

N = 2(nq2lпр)/2 = 20,954774/2 = 1813 Н, где lпр = 4 м – длина прогона, равная шагу рам.

Предварительно принимаем: бобышку высотой hб = 75 мм, гвозди диаметром dгв = 5 мм, длиной lгв = 150 мм. Соединение бобышки с рамой является несимметричным односрезным.

Расчетная длина защемления конца гвоздя в раме:

агв = lгв – hб – 2 – 1,5dгв = 150 – 75 – 2 – 1,55 = 65,5 мм > 4dгв = 45 = 20 мм.

Расчетная несущая способность гвоздя на один шов сплачивания принимается наименьшей из значений, найденных по формулам:

Тu = 2,5dгв2 + 0,01а2 (кН), но не более 4dгв2 (кН);

Тс = 0,35cdгв (кН); Та = 0,8аdгв (кН), здесь а и с – соответственно меньшая и большая длина защемления гвоздя в соединяемых элементах.

Имеем: а = агв = 65,5 мм и с = hб = 75 мм, т.к. hб = 75 мм > агв = 65,5 мм;

Тогда: Тu = 2,50,52 + 0,016,552 = 1,054 кН > 40,52 = 1 кН, Tu = 1 кН;

Тс = 0,357,50,5 = 1,312 кН;

Та = 0,86,550,5 = 2,62 кН.

Наименьшая расчетная несущая способность Т = 1 кН.

Необходимое число гвоздей крепления бобышки: nгв = N/Т = 1813/1000 = 1,813;

Принимаем 6 гвоздей, при расстановке гвоздей принимаем расстояния:

S1 между осями гвоздей вдоль волокон древесины и от гвоздя до торца элемента:

не менее 15dгв = 155 = 75 мм;

S2 между осями гвоздей поперек волокон древесины и S3 от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки элемента:

не менее 4dгв = 45 = 20 мм;

Крепление прогонов к раме выполняем гвоздями через брусок b x h = 50 x 50 мм.

Статический расчет рамы.
Статический расчет рамы на действующую нагрузку выполнен на ПВЭМ с использованием программы ЛИРА. Рама воспринимает постоянную, временную снеговую и ветровую нагрузки.
Усилия в раме от постоянной и снеговой нагрузок.
Постоянная расчетная нагрузка от собственного веса несущих и ограждающих конструкций здания на 1 погонный метр рамы при шаге рам 4 м (см. таблицу 2):

q = (264 + 160 + 259)4= 2732Н/м;

Снеговая расчетная нагрузка на 1 погонный метр рамы (см. таблицу 2):

p = 15004= 6000 Н/м;

В расчете используем нагрузки, умноженные на коэффициент надежности по уровню ответственности здания n = 0,95:

nq = 0,952732 = 2595 Н/м;

np = 0,956400 = 5700 Н/м.
Нагрузки, действующие на раму, имеют одинаковый характер. Для определения внутренних усилий в рамедостаточно произвести расчет рамы только на единичную нагрузку = 1 кН/м, расположенную на половине пролета, а затем пропорционально вычислить значения усилий для постоянной и снеговой нагрузок в табличной форме.

Определение изгибающих моментов в сечениях 1..10 рамы при загружении левой половины пролета единичной нагрузкой q = 1 кН/м. Вертикальные опорные реакции:

RA = (3/8) l = (3/8) 121 = 7,875 кН;

RB = (1/8) l = (1/8) 121 = 2,625 кН.

Распор HA = HB = l2/(16f) = 1212/ (166,425) = 4,29 кН.

Изгибающие моменты подсчитаем по формуле

Mn = RA xn - xn2 / 2 - HAyn

где n – номер сечения; xn и yn – координаты сечений (точек) расчетной оси

M1 = 7,8750 - 102 / 2 - 4,29 1,034 = -4,44 кНм

M2 = 7,8750,75 - 10,752 / 2 - 4,29  3,229 = -8,23 кНм

M3 = 7,8752,684 - 12,6842 / 2 - 4,29 4,469 = -1,63 кНм

M4 = 7,8753,801 - 13,8012 / 2 - 4,29 4,57 = -3,11 кНм

M5 = 7,8754,918 - 14,9182 / 2 - 4,29 5,03 = 5,06 кНм

M6 = 7,8756,035 - 16,0352 / 2 - 4,29 5,309 = 6,54 кНм

M7 = 7,8757,152 - 17,1522 / 2 - 4,29 5,588 = 6,77 кНм

M8 = 7,8758,269 - 18,2692 / 2 - 4,29 5,867 = 5,76 кНм

M9 = 7,8759,386 - 19,3862 / 2 - 4,29 6,147 = 3,49 кНм

M10 = 7,87510,503 - 110,5032 / 2 - 4,29 6,425 = 0 кНм
Определение изгибающих моментов в сечениях 1..10 левой полурамы при загружении правой половины пролета единичной равномерно распределенной нагрузкой = 1 кН/м. Вертикальные опорные реакция:

RA = (1/8) l = (1/8) 121 = 2,625 кН;

Распор HA = l2/(16f) = 1212/ (166,425) = 4,29 кН.

Изгибающие моменты подсчитаем по формуле

Mn = RA xn - HAyn

M1 = 2,6250 - 4,29 1,034 = - 4,44 кНм

M2 = 2,6250,75 - 4,29  3,229 = -11,88 кНм

M3 = 2,6252,684 - 4,29 4,469 = -12,12 кНм

M4 = 2,6253,801 - 4,29 4,57 = -9,62 кНм

M5 = 2,6254,918 - 4,29 5,03 = -8,67 кНм

M6 = 2,6256,035 - 4,29 5,309 = -6,94 кНм

M7 = 2,6257,152 - 4,29 5,588 = -5,2 кНм

M8 = 2,6258,269 - 4,29 5,867 = -3,46 кНм

M9 = 2,6259.386 - 4,29 6,147 = -1,73 кНм

M10 = 2,62510,503 - 4,29 6,425 = 0 кНм

Вычисленные в раме изгибающие моменты при одностороннем ее загружении единичной равномерно распределенной нагрузкой слева и справа сведены в таблицу. Изгибающие моменты в раме при единичной нагрузке на всем пролете получены алгебраическим суммированием изгибающих моментов, определенных в соответствующих сечениях при одностороннем загружении.

Подсчет изгибающих моментов в сечениях в сечениях рамы от постоянной и снеговых нагрузок выполнен в таблице 3.
Усилия в раме от ветровой нагрузок.
Ветровую нагрузку, действующую на раму, устанавливаем в соответствии с разделом

6 “Ветровые нагрузки” СНиП (Нагрузки и воздействия).

Город Екатеринбург находится во III ветровом районе. Для здания, находящегося на городской территории, тип местности – В.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки m на высоте z над поверхностью земли, п.6.3. СНиП (Нагрузки и воздействия), m = 0kc. Нормативное значение ветрового давления для II района 0 = 0,38 кПа. Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, для типа местности В, при высоте здания в коньке z = 5 м < 6,425 м < 10 м принимаем k = 0,65, п.6.5 СНиП (Нагрузки и воздействия).

Аэродинамические коэффициенты с принимаем по п.6.6 СНиП (Нагрузки и воздействия).

При  = 14, h1 /l = Hк /l = 3,8/21 = 0,18, b/l = 44/21 = 2,1 (b – длина здания), согласно

схеме 2 приложения 4 СНиП (Нагрузки и воздействия), имеем:

ce = 0,8; ce1 = -0,1 (найден по интерполяции), ce2 = -0,4; ce3 = -0,5.

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке f = 1,4 (п.6.11). Расчетное значение ветровой нагрузки:  = mf = m = 0kcf ;

Для упрощения вычислений усилий в раме ветровую нагрузку, действующую нормально к скатам кровли, согласно схемы 2 прил. 4 СНиП (Нагрузки и воздействия) заменяем ее вертикальной и горизонтальной составляющими. Расчетные величины ветровой нагрузки на 1 пог. метр рамы при ветре слева:
1 = 0kcef B = 0,30,650,81,44= 0,87 кН/м;

2 = 0kce3f B = 0,30,65(-0,5)1,44= 0,55 кН/м;

= 0kce1f BSin  = 0,30,65(-0,1)1,44Sin 14 = 0,026 кН/м;

3y = 0kce1f BCos  = 0,30,65(-0,1)1,44Cos 14 = 0,11 кН/м;

= 0kce2f BSin  = 0,30,65(-0,4)1,44Sin 14 = 0,1 кН/м;

4y = 0kce2f BCos  = 0,30,65(-0,4)1,44Cos 14 = 0,42 кН/м,

где В = 4 м – шаг рам.
Знак аэродинамических коэффициентов се учтен при приложении ветровой нагрузки в расчете по программе ЛИРА. Расчетные нагрузки при выполнении статического расчета умножаем на коэффициент n = 0,95.

Таблица 3

1   2   3   4


Таблица 1 Координаты точек расчетной оси
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации