Курсовой проект - Деревянное одноэтажное здание - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Деревянное одноэтажное здание
скачать (700.8 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc934kb.08.01.2008 09:18скачать
n2.dwg

n1.doc



Министерство образования Республики Беларусь

белорусский национальный технический университет

Строительный факультет

Кафедра «Металлические и деревяннвые конструкции»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

на тему: «ДЕРЕВЯННОЕ ОДНОЭТАЖНОЕ ЗДАНИЕ»

по дисциплине: «КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС»

Выполнил: студент группы 112143 Чумаков И. М.


Минск 2008
Проверил: Иванов В.А.

РЕФЕРАТ

Стр. 33 ; рис. 12 ; табл. 5 ; библ. наименований 8

АРКА, КОЛОННА, РАСЧЕТ, НАГРУЗКА, СТОЙКА, УЗЕЛ

В курсовом проекте произведен расчет деревянных конструкций поперечной рамы здания. Определены расчетные и нормативные нагрузки на покрытие и поперечную раму здания.

Подобрано сечение арки. Выбраны конструктивные решения и рассчитаны узлы арки. Скомпоновано сечение колоны, которое обеспечивает прочность колоны и общую устойчивость. Осуществлена компоновка и расчёт покрытия здания.

Перечень графического материала: 3 листа формата А2.

Содержание


ВВЕДЕНИЕ 4

1. Краткая характеристика объекта. 5

2. Компоновка здания. 6

3. Расчет клеефанерной панели покрытия 6

3. Конструирование и расчет трехшарнирной стрельчатой арки 13

3.1. Определение геометрических характеристик 13

3.2. Сбор нагрузок на арку 16

3.3. Статический расчет арки. 20

4. Подбор сечениия арки 22

5. Расчёт конькового узла 24

6. Расчёт опорного узла 26

7. Расчёт колонны 29

ЛИТЕРАТУРА 33

Введение

В данном курсовом проекте рассматривается расчёт и конструирование техническое здание с использованием деревянных конструкций. Основным несущим элементом здания является стрельчатая трёхшарнирная клеедощатая арка.

Арки стрельчатого очертания выполняют обычно клееными из многослойного пакета гнутых плашмя досок. Клееные арки криволинейного очертания – один из наиболее эффективных типов современных деревянных конструкций заводского изготовления. Они отличаются лёгкостью, небольшим числом сборочных элементов и соединений, экономичностью и архитектурной выразительностью.

Исходя из удобства транспортирования и монтажа, обычно отдают предпочтение трёхшарнирным аркам, состоящим из двух отдельных, изогнутых по дуге окружности, клееных полуарок. В стрельчатой арке имеется в коньковом шарнире перелом оси.

1. Краткая характеристика объекта


Склад для хранения минеральных удобрений расположен в г. Пинске. Здание теплое, класса III, температурно-влажностный режим в условиях эксплуатации деревянных конструкций Б1.

Основные несущие конструкции покрытия – трехшарнирные клееные арки стрельчатого очертания. Пролет арок 26 м, шаг арок – 4.2 м. Кровля –клеефанерные панели. Район строительства по снеговой нагрузке – IБ, по ветровой нагрузке – I.



Рис. 1 Поперечный разрез склада

2. Компоновка здания

Рис. 2 Компоновочная схема






3.Расчёт утеплённой клеефанерной панели покрытия


Размеры панели в плане 1,155  4,18 м; обшивки из фанеры клееной грабовой, марки ФСФ сорта В/BB по ГОСТ 3916 (п.6.2.1.1 [1] ); рёбра из досок липы. Клей марки ФР-12 (п.6.3.3, прил.В [1]). Утеплитель – минеральная вата плотностью 100 кг/м3. Пароизоляция из полиэтиленовой плёнки толщиной 0,2 мм. Кровельные материалы – рулонные (3 слоя рубероида). Район строительства – г. Пинск (снеговой район – I). Класс условий эксплуатации – 3.

Компонуем рабочее сечение панели. Толщину фанеры принимаем 8 мм.

Направление волокон наружных шпонов фанеры и в верхней и в нижней обшивках должно быть продольным для обеспечения стыкования листов “на ус” и для лучшего использования прочности фанеры. Для рёбер используем доски 25  100 мм, которые после сушки и четырехстороннего фрезерования станут размером 20  90 мм. Находим расчётный пролёт панели:

Высота панели .Каркас панели принимаем из 5-х про­дольных рёбер.

Проверим на местный изгиб от монтажной нагрузки Fd = 11,2 = 1,2 кН верхнюю обшивку панели. Находим расстояние между рёбрами в осях:.


Рис.3 Расчётная схема обшивки при действии на неё монтажной нагрузки
Изгибающий момент в обшивке

.
Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:


Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:



- расчетное сопротивление фанеры изгибу из плоскости листа (т.6.11 [1]);

- коэффициент условий работы (т.6.4 [1]).

На плиту действуют постоянные и временные нагрузки. Постоянные возникают от веса кровли, собственного веса плиты, а временные – от снегового покрова. Определим наиболее нагруженную плиту.



Рис. 4
Панель А: gdА = gd + qd sin67,3 = 0,5+1,1750.923 1,545 кН м

Панель Б: gdБ = gd + qd sin40 = 0,5 +1,1750.643 = 1,08 кН м
Панель А самая загруженная, значит при расчете принимаем её.

Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединяются на клею с поперечными ребрами, которые располагаются по торцам и в середине пролета.

Продольные кромки панелей при установке стыкуются с помощью специально установленного шпунта из брусков, прикрепленных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных панелей.

Далее определим нагрузки на панель. Подсчёт сводим в таблицу.



Таблица 1


Подсчёт нагрузок на 1 м2 покрытия




Состав покрытия

Нормативная нагрузка, кПа



Расчётная нагрузка, кПа

1

Три слоя рубероида на битумной мастике

0,120

1,3

0,156

2

Фанерные обшивки 0,008·2·7

0,112

1,1

0,123

3

Дощатые продольные рёбра с учётом брусков продольных стыков

0,043

1,1

0,047

4

Дощатые поперечные рёбра

0,0065

1,1

0,007

5

Утеплитель – минеральная вата

= 200 кг/м3



0,062

1,2

0,074

6

Пароизоляция

0,020

1,2

0,024

Итого постоянная нагрузка

0,363

-

0,431

7

Снеговая нагрузка

0,8

1,6

1,28

Итого полная нагрузка

1,1625




1,711
Коэффициент надежности по нагрузке ?f = 1.6, т.к. (по п. 5.7 [2]). Полная нагрузка на 1 м панели:

;



Далее выписываем расчётные характеристики фанеры по [1]. В зависимости от условий эксплуатации значения расчетных сопротивлений фанеры следует умножать на коэффициенты (табл.6.4 [1]), а также на и (требования п.6.1.4.4.2 и 6.1.4.4.7).

- расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа (т.6.11 [1]);

- расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа (т.6.11 [1]);

- расчетное сопротивление скалыванию в плоскости листа (т.6.11 [1]);

- расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа (т.6.11 [1]);

- модуль упругости для древесины при расчете по предельным состояниям второй группы вдоль волокон (п.6.1.5.1 [1]);

- модуль упругости при расчете по первой группе предельных состояний (п.6.1.5.2 [1]),

- расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон (т.6.5 [1]);

;

-модуль упругости фанеры (т.6.12 [1]);

- расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон (т.6.5 [1]);

Расчет геометрических характеристик сечения панели.

Так как , то расчетная ширина фанерных обшивок будет (п.7.3.1.10 [1]).



Рис.4 Поперечное сечение клеефанерной панели покрытия


Приведенный момент инерции поперечного сечения панели:



Приведенный момент сопротивления поперечного сечения панели:



Далее проверяем панель на прочность. Максимальный изгибающий момент в середине пролёта:



Напряжения в растянутой обшивке:

; (п.7.3.1.9 [1])

,

где – коэффициент, учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры в растянутом стыке (п.7.3.1.9 [1]);

. - коэффициент надежности по ответственности (СНиП 2.01.07-85 прил.7).

Недонапряжение:
Теперь проверяем сжатую фанеру на устойчивость:

(ф-ла 7.63 [1]);

Находим коэффициент продольного изгиба фанеры. Расстояние в свету между продольными рёбрами составляет . Тогда будем иметь:

, тогда ; (п.7.3.1.11)



Недонапряжение составит:

Проводим расчёт на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины продольных рёбер):

(ф-ла 7.67 [1]);

Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:



Расчётная ширина клеевого соединения в данном случае:



Расчетная поперечная сила:

Далее найдём касательные напряжения:



Проверяем панель по прогибу.

Приведенный модуль упругости панели для второй группы предельных состояний:





, (ф.-ла 8.1 [1])

где =1 - для балок постоянного сечения (п.8.3 [1])

=22,5 - коэффициент, учитывающий влияние деформации сдвига от поперечной силы (табл.8.2[1])

=0,106 м – наибольшая высота сечения

Относительный прогиб панели :

Предельный прогиб составляет . Т.о. .

Недонапряжение:

Запроектированная панель удовлетворяет требованиям по прочности и жёсткости.

3. Конструирование и расчёт трёхшарнирной арки стрельчатого очертания.
В качестве основных несущих конструкций покрытия склада приняты арки из клееной древесины. Металлические элементы конструкции выполняют из оцинкованной стали. По аркам укладывают разрезные прогоны из брусьев. В средней части покрытия вдоль всего склада расположена галерея для транспортера. Опорами арок служат железобетонные фундаменты.
3.1. Геометрические характеристики арки
Длина хорды полуарки:





Rн =

sin(?/2)=l0/2*R=18,4/2*25,7=0,358

?= 41,954

Длина дуги полуарки:





 - угол наклона хорды полуарки к горизонту.



Определим угол наклона касательной в коньке к горизонту. Для этого нам необходимо определить координаты центра радиуса кривизны относительно центра окружности:



Рис.5
, т.к. l/2 = f , то a = b



25,72 = (13+ a)2 + a2

660,49 = 169 + 26a + a2 + a2

2a2 + 26a –491,49 = 0

D = b2 – 4ac = 676 - 42491,49 = 4607,92



Отрицательный корень уравнения в данном случае будет равен:


Для удобства расчета разобьем полуарку на 5 отрезков сечениями 0 – 5. Найдем длину этих отрезков. Примем за начало координат левый опорный шарнир арки.

Определим длину отрезков:

, где

Si – длина i-го отрезка;

S – длина дуги полуарки;

5 – число отрезков.


Координаты центра радиуса (кривизны) полуарки:





Координаты расчетных сечений 0 – 5:

, где

(n – номер сечения).

Расчеты координат расчетных сечений будем вести в форме таблицы 3. "Расчетные сечения".

Таблица 2. "Расчетные сечения"



сеч.

n ? 1

? n

cos ? n

sin ? n

Rcos ? n

Rsin ? n

xn

yn

0

1

2

3

4

5

0

8,4

16,8

25,2

33,6

42

24,023

32,414

40,804

49,194

57,584

65,974

0,913

0,844

0,757

0,6535

0,536

0,407

0,407

0,536

0,6535

0,757

0,844

0,913

23,464

21,961

19,455

16,795

13,775

10,46

10,46

13,775

16,795

19,455

21,961

23,464

0

1,783

4,019

6,679

9,699

13,014

0

3,312

6,332

8,992

11,228

13


Определим зону L = 2 xc , где  50. Для этого определим x50 и y50:

R*sin40=25,7*0.643=16,52 yk=16.52-a=16,52-10,47=6,05

R*cos40=25,7*0,766=19,6862 xk=x5-(19.6862-a)=13-(19,6862-10,47)=3,7838

Рис. 6

3.2. Сбор нагрузок на арку.

Сбор нагрузок на арку будем вести в форме таблицы 2 "Нагрузки на арку". Коэффициент перехода от веса вышележащих конструкций к нормативной нагрузке:

P2=P3=2,03 кН/м

, где

S – длина дуги полуарки, м;

f – стрела подъёма, м.

P1=0,947 кН/м

Рис. 7 P4=0,541 кН/м


Таблица 3. "Нагрузки на арку"

Вид нагрузки


Вес

покрытия

кН/м2


k

Нормат.

нагрузка

gн, кН/м2

Расчетная


gd,

кН/м2

1

2

3

4

6

Постоянная:

Плита


0,3625

0,431


1,45

1,45


0,5242



0,623

Итого:







0,5242

0,623

Временная:

Снеговая:











0,8*1,6=1,28


В таблице снеговая нагрузка:



Собственный вес арки:



Постоянная равномерно-распределенная нагрузка:



Отношение её к нормативному весу снегового покрова:



Т.о. полная нагрузка на арку:



, где

n = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;

p0 = 0,23кН/м2 – скоростной напор ветра для I района /3/

Коэффициент изменения напора ветра с изменением высоты.

c1 = 0,7; c2 = -1,2; c3 = -0,4 - аэродинамический коэффициент /3/

Боковые зоны ветрового давления ограничены точками имеющими ординату:

y = 0,7f = 0,713 = 9,1 м.

Итак, ветровая нагрузка будет равна:

P1 = kp0nB = 0,71,00,231,44,2 =0,9467 кН/м

P2 = P3 = 1,21,250,231,44,2 = 2,0286 кН/м

P4 = 0,41,00,231,44,2 =0,541 кН/м

Угол ? = 240 > 150. Согласно схемам 1б приложения 3 СНиП 2.01.07-85 расчет несущих конструкций покрытия в виде стрельчатых арок необходимо вести с учетом следующих вариантов снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность покрытия:

1. Равномерно распределенная по средней части арки в интервале между точками, где касательные к дуге образуют с горизонтальной плоскостью углы не более 500

s = s0?fnB=0.8*1*1.6*0.95*4.2=5.107 кН/м

2. Распределенная по левой полуарке с =0.75 а на правой с = 1.25

sл = s0?fnB=0,8*0,75*1,6*0,95*4,2=3,83 кН/м

sп = s0?fnВ=0,8*1,25*1,6*0,95*4,2=6,384 кН/м

Схема нагружения арки:



Рис.8 Схема нагрузок на арку

3.3. Статический расчет арки.

Статический расчет арки производится с помощью инженерной программы SCAD. Исходными данными для расчета служат схема загружений и координаты расчетных сечений арки.

№сеч

Постоянная

Нагрузка от снега №1

Нагрузка от снега №2

Нагрузка от ветра

Комбинации усилий

пол

пр. слева

пол

пр. справа

весь

пролет

пол

пр. слева

пол

пр. справа

весь

пролет

слева

справа

М(+)­

М(-)

1

7.48

7.24

-18.74

-11.5

5.43

-23.43

-18

28.77

-10.43

39.889

-22.994

2

19.35

48.75

-28.35

20.4

22.56

-35.44

-12.88

35.52

-19.69

95.193

-30.267

3

29.94

50.55

-28.35

22.2

36.56

-35.44

1.12

18.9

-30.08

92.445

-29.028

4

23.18

41.4

-18.74

22.66

31.05

-23.43

7.62

-3.88

-25.04

56.948

-20.443

5

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6

23.18

-18.74

41.4

22.66

-14.06

51.76

37.7

-25.04

-3.88

66.272

-16.222

7

29.94

-28.35

50.55

22.2

-21.26

63.18

41.92

-30.08

18.9

103.812

-22.647

8

19.35

-28.35

48.75

20.4

-21.26

37.59

16.33

-19.69

35.52

85.149

-23.886

9

7.48

-18.74

7.24

-11.5

-14.06

9.05

-5.01

-10.43

28.77

41.518

-18.773



Таблица 4Комбинация усилий


Формула нахождения продольной силы в сечении арки:

N = Q sin n + H cos n
для сечения 7:

x7 = 19,321 м; 7 =49,194; sin 7 = 0,757; cos 7 = 0,653.
Для вертикальных нагрузок определяем значения балочных и поперечных сил от:

собственного веса:



;
снеговая на правой полуарке:

;
полная:



Суммарный распор от тех же загружений:

H = 20,315 +15,3216*09 =34,10444 кН.

Т.о. N7 =18,467*0,757+34,10444*0,6535 = 36,265кН.

Т.о. для сечения 7:

M7 = 103,812 кНм ; N7 = 36,265 кН.
Для сечения в коньке:

xк = 13 м; к =65,974; sin к = 0,9134; cos к = 0,4072.

;

;

;

;

;

Т.о. в коньковом сечении:

Nк = 54,49 кН;

Для сечения в опоре:

о =24,023; sin о = 0,4071; cos о = 0,9134.

;

;

;

;

;

Т.о. в опорном сечении :

Nо = 54,49 кН;


4. Подбор сечения арки.
Для изготовления арок принимаем пиломатериал из древесины липы I I сорта толщиной 3,3 см. Коэффициент условий работы kmod= 0,85 табл. 6.4 /1/.

Расчетное сопротивление сжатию и изгибу:

Fc,o,d= fm,y,d= fc,o,dkmodktkhkkrkx , где
kt = 1 см. п. 6.1.4.4.2. /1/

kmod = 0.85 см. п. 6.1.3.1. /1/

kh = 0.942 см. п. 6.1.4.4.3. /1/

k = 1 см. п. 6.1.4.4.4. /1/

kr = 1 см. п. 6.1.4.4.5. /1/

kx = 0.8 см. табл. 6.6 /1/
Т.о. fc,o,d= fm,y,d= 130.8510.942110.8 =8.33 МПа.

Проверка прочности производится по формуле

, см. формулу 7.31 /1/

Примем площадь сечения арки 1866 см.

Ainf= 1188 см2 ;

формула 7.30 /1/



формула 7.22 /1/





формула 7.32 /1/

формула 7.13 /1/ т.к.  < rel

формула 7.15 /1/

=300*8.3273=2498.184 п. 6.1.5.2 /1/



, где

ld = 0,5Sa =0,537,6 = 18,8 м – расчетная длина арки, табл. 7.10 /1/

iрадиус инерции сечения.

Т.о.





Итак проверка прочности:



Недонапряжение: 2,4%

т.о. проверка по прочности выполнена.

Расчет на прочность сечения с отрицательным моментом н требуется, т.к. он меньше положительного. Проверим это сечение на устойчивость плоской формы деформирования по формуле 7.35 /1/

, где





формула 7.24 /1/

lm расстояние между опорными сечениями элемента;

h высота сечения; h = 66 см;

kf = 1;

b2 – квадрат ширины поперечного сечения; b = 18см.





Таким образом:



Вывод: дополнительных раскреплений арок не требуется.

5. Расчёт конькового узла


Рис. 9 . Схема конькового узла арки

Максимальные усилия , действующие в опорном узле:

M = 0, Q0= 40,7132 кН, N = 54,44 кН;

Требуемая площадь опорной части арки:

Asup = = = 0,0485 м2 = 485 см2

Площадь опорной части арки, при принятой конструкции узла составляет:

Asup = 40*18 = 720 см2 >485 см2

Следовательно, прочность на смятие обеспечена.

Каждая пара уголковых накладок левой и правой полуарки соединяется одним болтом диаметром d = 16мм, что обеспечивает возможность поворота полуарок.

Болты, скрепляющие уголковые накладки с аркой, и шарнирные болты воспринимают поперечную силу, возникающую в коньковом узле.

Равнодействующее усилие, воспринимаемое одним болтом, который соединяет накладки с аркой:

T = = = 21,58 кН

Угол наклона равнодействующего усилия к горизонтали

tg ? = = = 0,5; ? =26,56°

Угол наклона равнодействующего усилия к направлению волокон древесины арки (угол смятия):

?см = ?+ ? = 24 + 26,56 = 50,565°

Несущая способность двухсрезного болта из условия смятия древесины, определяется по формуле:

Rd.1 = fh.1.d*t1*d*k?,

где fh.1.d = fh.1.d *kx *kmod= 8*1*0,85 = 6,8 МПа;

t1 = 5,0 см

d = 2,0см

k? = 0,64 (табл. 9.3[1])

Rd.1 = 6,8*5*2*10-4*0,64 = 4,352 кН
Rd.2 = fh.2.d*t2*d*k?,

fh.1.d = fh.1.d *kx *kmod=5*1*0.85=4.25 МПа

t2 = 18 см

Rd.2 = 4,25*18*2*10-4*0,64 = 9,8 кН

Несущая способность двухсрезного болта из условия изгиба болта определяется по формуле:

Rd.2 = 2*fn.d*d2*(1+?n.max)*,

где fn.d = fn.d *kx *kmod =18*1*0,85=12,24МПа;

?n.max = 0,6236 (п.п. 9.4.6.2 [1])

Rd.2 = 2*12,24*22*(1+0,6236)* = 6,36 кН,

Rd = min(Rd.1,Rd.2,Rn.d) = 4.352 кН

Требуемое количество болтов: N=

Примем 4 шт. (d=2см, А=3,14см)

Следовательно, прочность обеспечена.

Стяжные болты принимаем диаметром d = 16 мм (A =2,01 см2).

Напряжение среза в болтах :

? = = = 53,7 МПа < 130 МПа

Прочность обеспечена.

6. Расчёт опорного узла

Рис.10 . Схема опорного узла арки



Рис.11 . Схема работы опорного узла арки

Максимальные усилия , действующие в опорном узле:

M = 0, Q = 76,2 кН, N =69,73 кН;

Расчётное сопротивление смятия древесины вдоль волокон fv.0.d =1,0,25 МПа (табл. 6.5 [1]).

Требуемая площадь опорной части арки:

Asup = = = 0,068 м2 = 680 см2

Площадь опорной части арки, при принятой конструкции узла составляет:

Asup = 40*18 = 720 см2

Следовательно прочность на смятие обеспечена.

Стальные накладки из двух равнополочных уголков 250х20мм крепим к арке двумя болтами диаметром d=16мм.Болты размещены на расстоянии e1=20 см от торца арки. Расстояние между болтами принимаем e2 = 20 см.

Из условия равновесия сил (пренебрегая трением) находим, что на один болт будут действовать силы (см. рис )

T1== =18.061 кН и T2 = = = 36,122 кН.

Равнодействующее усилие, воспринимаемое одним болтом,

T = = 40,386 кН

Угол наклона равнодействующего усилия к направлению волокон древесины арки (угол смятия): tg?см = = = 0,5; ?см =26,56 ? 27°

Несущая способность двухсрезного болта из условия смятия древесины, определяется по формуле:

Rd.1 = 2*fh.1.d*t*d*k?,

где fh.21d = fh.1.d *kx *kmod= 8*1*0,85 = 6,8 МПа;

t1 = 5,0 см

d = 2 см

k? = 0,93 (табл.9.3[1])

Rd.1 = 6,8*5*2*10-4*0,93 = 6,324 кН

Rd.2 = fh.2.d*t*d*k?,

где fh.2d = fh.2.d *kx *kmod= 5*1*0,85 = 4,25 МПа;

t2 =18 см

d = 2 см

k? = 0,93 (табл.9.3[1])

Rd.2 =4.25*18*2*10-4*0,93 = 14,23 кН

Несущая способность двухсрезного болта из условия изгиба болта определяется по формуле:

Rn.d=fn.d*d2*(1+?n.max)*,

где fn.d = fn.d *kx *kmod =18*1*0.85=12.24МПа;

?n.max = 0,6236 (п.п. 9.4.6.2 [1])

Rn.d = 4,25*22*(1+0,6236)* = 7,666 кН,

Rd = min(Rd.1,Rd.,Rn.d) = 6,324 кН

Требуемое количество болтов: N=

Примем 4 шт. (d=2см, A=3.14см)

Следовательно, прочность обеспечена.

Анкерные болты принимаем диаметром d = 16 мм (A =2,01 см2).

Напряжение среза в болтах : ? = = = 100,462 МПа < 130 МПа

Прочность обеспечена.


7. Расчёт колонны.

Выполним расчёт пристенной дощатоклеенной колонны. Высота колонны L = 13 м. На колонну действует распределённый горизонтальный ветровой напор и внецентренно приложенная распределённая нагрузка от стеновых конструкций

Рис. 12 . Расчётная схема колонны




Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки в зависимости от высоты над поверхностью земли определяют по формуле:

wm = wokc?f ,

wo — нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства. Согласно СНиП 2.01.07-85 город Пинск расположен в I – ом ветровом районе, wo  0,23 кПа;

k коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты здания;

с — аэродинамический коэффициент; c  0,8  для наветренной стороны;

f = 1,4 — коэффициент надежности для ветровой нагрузки (п. 6, 11 [1]);
Определим ординаты фактических эпюр расчётной погонной нагрузки на раму на высоте 5, 10, 20 м для напора и отсоса при направлении действия ветровой нагрузки слева.

qw = wokc?fB, кН/м
Ветровые нагрузки

Таблица 5

h, м

k

Напор qw, кН/м

5,0

0,5

0,541

10,0

0,65

0,703

13

0,71

0,768

20,0

0,85

0,92

Отобразим эпюру ветровых давлений на колонну при действии ветра, определив промежуточные значения интерполяцией :



Рис. 13 . Расчётная схема колонны на действие ветровой нагрузки
Найдем эквивалентную равномернораспределенную нагрузку на раму с наветренной стороны:



где М = 59,12 кН*м – момент от эквивалентной нагрузки.

Нагрузка от стеновых конструкций состоит из нагрузки от стеновых панелей.Нагрузка от стенового ограждения определим по формуле:

P = B*Pп*?f

где Н=22 м – высота колонны;

В=4.2 м – шаг колонн;

P = 4.2*0,431*1,3= 2,353 кН/м

Эксцентриситет приложения нагрузки от стенового ограждения принимаем e = 5 см.

Максимальный изгибающий момент в середине колонны от ветровой нагрузки:

Mq = = = 27,73 кН*м;

Изгибающий момент в этом же сечении от действия стенового ограждения:

Mp = = = 0,765 кН*м;

Расчётный момент Md =28,5 кН*м;

Продольная нагрузка на колонну от стенового ограждения:

Np = = = 30.583 кН

Для склейки колоннны используем доски h1 х b = 33 х 250 мм

Принимаем число досок равным 11. Тогда площадь поперечного сечения колонны составит Ad = 11*3,3*25 = 907,5 см2. Нагрузка от собственного веса колонны составит: 907,5*10-4*13*600*10/1000 = 7,08 кН. Тогда расчётная сжимающая сила Nd = 30,583+7,08 = 38,305 кН.

Выполним проверку прочности сечения колонны, относительно оси X.

Согласно СНБ 5.05.01 п.п. 7.1.4.2 проверку прочности центрально сжатых элементов необходимо проводить по формуле:



kc = = = 0,11,

где ?rel = = = 63,425;

?x = = = 131,5;

ix = = = 7,2 см;

Ix = h*b3/12 = 36,3*253/12 = 47265,63 см4;

E0,nom = 300*fc.0.d = 300*11,44 = 2652 МПа

fc.0.d = fc.0.d*kmod*kx*kh*k? = 13*0,85*0,8*1*1 = 8,44 МПа.



Выполним проверку прочности сечения колонны, относительно оси Y.

Согласно СНБ 5.05.01 п.п. 7.1.9.1 проверку прочности сжато-изгибаемых элементов необходимо проводить по формуле:



В нашем случае fd = fc.0.d = fm.d = 8,44 МПа.



Iy = b*h3/12 = 25*36,33/12 = 99650 см4; Wy.d = Iy*2/h = 99650*2/39,6 = 5490 см3.

iy = = = 10,48 см;

?y = = = 90,563;

kc = = = 0,245;

kc.m = = 0,797



Условие выполняется.
ЛИТЕРАТУРА

1. СНБ 5.05.01-2000. «Деревянные конструкции».-М.: 2001.

2. СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия».-М.:1986.

3. СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия» (Дополнения. Разд. 10. Прогибы и перемещения).-М.:1988.

4. СНБ 5.05.01-2000. «Деревянные конструкции».-М.: 2001.

5. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. -М.:Стройиздат,1977.

6. «Индустриальные деревянные конструкции»

под ред. Ю.В.Слицкоухова, Москва,Стройиздат,1991.

7. «Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс» В.Е.Шишкин, Москва, Стройиздат, 1974

8. СНиП II-23-81 «Стальные конструкции. Нормы проектирования»-М.:1990




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации