Курсовой проект - Деревянное промышленное здание - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Деревянное промышленное здание
скачать (586.5 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc950kb.18.10.2010 22:08скачать
n2.dwg
n3.dwg
n4.doc37kb.18.10.2010 22:08скачать
n5.doc21kb.18.10.2010 22:08скачать

n1.doc

  1   2




ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 Студент Кудрявцева Н.В. Группа ЗВ-649 .

 Здание 1- пролетное. Длина здания L = 60 м.

 Пролет l 1 12 м; шаг l 2 6 м

 Высота до низа конструкций 4,6 м

 Несущие конструкции треугольная ферма .

 Вид покрытия настил по прогонам Стены здания навесные панели .

 Район строительства г. Калуга .

Содержание расчетно-пояснительной записки


-         Определение геометрических  размеров сооружения и элементов конструкций.

-         Определение нормативных и расчетных нагрузок.

-         Расчет покрытия (настил, прогоны или клеефанерные плиты)

-         Статический и конструктивный расчеты основных несущих конструкций

-         Проектирование элементов и узлов основных несущих конструкций.

-         Краткие указания по монтажу и изготовлению элементов покрытия.

-         Мероприятия по защите конструкций от гниения и возгорания.

Перечень графического материала


     Стадия КД.  Схема расположения основных конструкций (стропильные конструкции, прогоны, щиты, панели, связи, стойки). Поперечный разрез. Продольный разрез. Карнизный узел. Коньковый узел. Узел сопряжения стойки с фундаментом. Узлы крепления элементов покрытия к основным несущим конструкциям. Спецификация сборных элементов. Примечание.

     Стадия КДД. Расчетная схема основной несущей конструкции. Рабочий чертеж основной несущей конструкции. Спецификация элементов. Примечания

Задание выдал преподаватель                             Видинеева М. Ф.

Кафедры ПГС              

1 ВВЕДЕНИЕ
Современные темпы развития промышленного и гражданского строительства требуют широкого применения различных конструкционных материалов. Одним из путей улучшения структуры применяемых материалов, а также снижения металлоемкости строительства является внедрение конструкций из дерева и пластмасс. Деревянные конструкции, особенно заводского изготовления, в основном отвечают требованиям надежности и долговечности в условиях агрессивных химических воздействий и повышенной сейсмичности.

Наиболее рациональными областями применения деревянных конструкций являются здания, в атмосфере которых присутствуют слабоагрессивные газы, пыль или аэрозоли. В промышленности это предприятия по производству минеральных удобрений, электролитные цехи цветной металлургии, здания нефтяного и целлюлозно-бумажного производства. В сельском хозяйстве — это животноводческие помещения (коровники, свинарники, птичники), а также склады минеральных удобрений. Деревянные конструкции эффективны в условиях рассредоточенного строительства, так как для их перевозки и монтажа не требуются механизмы и машины повышенной грузоподъемности. В зданиях общественного значения  спорт- и кинозалы, выставочные павильоны, крытые рынки при больших пролетах эффективно применение клееной древесины, где малый собственный вес конструкций играет важную роль. Интерьер таких зданий получается более выразительным.
Курсовой проект по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» является важной частью подготовки инженера-строителя по специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство». Цель проекта  — закрепить теоретические знания студентов, дать необходимые навыки проектирования зданий с несущими и ограждающими конструкциями на основе древесины, научить самостоятельной работе с технической и учебной литературой по данному предмету.

2 Компоновка конструктивных элементов
Разработка курсового проекта начинается с компоновочных работ, включа­ющих в себя:

 — план здания с разбивкой сетки колонн (схематический продольный и поперечный разрезы здания с указанием основных размеров);

 — определение размеров ригеля;

 — схемы связей;

 — схему торцевого фахверка.

Для бескрановых зданий разбивочные оси колонн совмещают с их геометрическими осями. Ширина плит покрытия должна быть согласована с учетом свеса кровли не менее чем на 50 см.

Каркас здания представляет собой сложную пространственную конструкцию. Ее обычно расчленяют на следующие элементы:

а) основные несущие конструкции:

— балки, арки с затяжками или фермы, опирающиеся шарнирно на защемленные в фундамент стойки;

— рамы или арки, с непосредственным опиранием на фундамент;

б) ограждающие конструкции покрытия (панели или щиты из досок по прогонам);

в) стеновое ограждение (панельное или щитовое);

г) стойки торцевого фахверка;

д) горизонтальные и вертикальные связи.
Каркас здания должен обеспечивать передачу действующих горизонтальных и вертикальных нагрузок на фундаменты по кратчайшему пути. Здание, выполненное только из одних плоских несущих конструкций, является геометрически изменяемым.

Для обеспечения пространственной жесткости здания конструкции соединяются при помощи горизонтальных и вертикальных связей. Кроме того связи служат для обеспечения устойчивости сжатых элементов конструкции, а также для восприятия и передачи горизонтальных нагрузок, например, от ветра на торцы здания обеспечивают устойчивость конструкций во время монтажа. Схема расстановки связей представлена на рис. 2.1.

Вертикальные связи 6 плоскости стоек 1 устанавливают по торцам здания и через 20…30 м по длине. В случае применения решетчатых колонн связи ставят в плоскости обеих ветвей. Оголовки колонн соединяются между собой обвязкой 5. Эти связи предотвращают возможное смещение оголовка колонн. Вертикальные связи 3 в покрытии размещают между каждой парой ферм в плоскости средних и опорных стоек или раскосов, а при пролетах более 24 м — и в четвертях пролета. Эти связи предотвращают возможное смещение ригеля от вертикали. Вертикальные связи устанавливаются попарно в арках и рамах, если при проверке плоской формы деформирования не обеспечивается необходимая устойчивость сжатой кромки элемента.

Горизонтальные связи покрытия 4 ставятся в плоскости верхних сжатых поясов ферм, арок, рам и балок у торцов здания и через 20…30 м по длине. Они обеспечивают устойчивость сжатого пояса конструкции. При шаге несущей конструкции 3…4 м связи имеют вид раскосных ферм, при шаге 2 м и менее — полураскосную решетку, а при шаге более 4 м — применяется крестовая решетка. Раскосные и полураскосные связи выполняются из брусьев, крестовые — из металлических тяжей. Если в покрытии применены дощатые или фанерные щиты с раскосами или клеефанерные панели, жестко крепленые с верхним поясом ригеля, то установка связей 4 не обязательна.


Торцевой фахверк является несущим элементом торцевой стены здания. Он воспринимает вертикальную нагрузку от собственной массы ограждающей конструкций торцевой стены, горизонтальную ветровую нагрузку, а иногда еще и нагрузку от части покрытия, включая массу снега. Торцевой фахверк выполняется из системы стоек, ригелей (распорок) и крестовых или раскосных связей. При высоте 6…6,5 м стойки фахверка могут быть выполнены из брусьев, при большей высоте их делают клеедеревянными или решетчатыми.

Крепление элементов связей осуществляется при помощи болтов или гвоздей.



3 Ограждающие конструкции

Ограждающие конструкции предназначены для отделения внутренних помещений здания от внешней среды, в зависимости от назначения здания. Ограждения выполняются утепленными, построечного изготовления. При построечном изготовлении покрытия устраивают из отдельных элементов: прогонов, настила.

Изгибаемые элементы покрытий рассчитываются по прочности и прогибу. Деревянные настилы служат для поддержания кровли и утеплителя. Основным фактором, определяющим выбор кровельного материала, является уклон кровли. Также учитывается влияние агрессивной среды, если она может воздействовать на материал кровли. Выбор состава кровли производится по СНиП П-26-76 «Нормы проектирования. Кровли».
3.1. Настилы

Деревянные настилы целесообразно изготавливать щитовыми. Настилы бывают сплошными и разряженными. Существует два типа сплошных настилов: двойной перекрестный и однослойный настил.

Двойной перекрестный настил состоит из двух слоев досок. Верхний  — защитный (сплошной) слой досок толщиной 16…22 мм и шириной не более 100 мм укладывают под углом 45…60 к нижнему рабочему настилу и крепят к нему гвоздями. Рабочий настил делают разряженным. Расстояние между досками для лучшего проветривания должно быть не менее 20 мм. Доски рабочего настила принимаются 19…32 мм согласно расчету. Опирание рабочих досок для повышения жесткости должно быть не менее чем на три опоры.

Длина щитов принимается из условия опирания на прогоны, не более 3…4 м, ширина — из условия простоты перевозки и монтажа в пределах 1,5…2 м.
Расчет настилов
Деревянные настилы и обрешетки рассчитывают на поперечный изгиб по схеме двухпролетной балки на два сочетания нагрузок:

а) на действие равномерно распределенной нагрузки от собственного веса и снега проверяют на прочность и прогиб;

б) на действие равномерно распределенной нагрузки от собственного веса покрытия и сосредоточенного груза в одном пролете Р = 1,2 кН проверяют только на прочность.


Подсчет нагрузок Таблица 1





п/п


Наименование нагрузок

Нормативная

нагрузка,

кН / м2

Коэффициент

надежности

по нагрузке,

Расчетная

нагрузка,

кН / м2


1


2
3


4

5

6


Постоянная нагрузка

Гидроизоляционный ковер (трехслойный рубероидный ковер на мастике)

Цементно-песчаная стяжка ()

Утеплитель «Пеноплекс»

(=0,35кН/м3;)

Пароизоляция

Рабочий настил

(?=600кг/м3; b=22мм; h=100мм; Lp=1,5м)

Защитный настил (?=600кг/м3; = 16 мм)


0,09
0,36


0,035

0,06


0,01
0,096


1,3
1,3


1,3

1,3


1,1
1,1


0,117
0,468


0,046

0,078


0,011
0,106

Итого по покрытию:

0,651




0,826

7

Снеговая нагрузка

(для III снегового района)


1,28


1,4


1,8

ИТОГО:

1,931




2,626

Угол наклона кровли находится в 1/6 пролета фермы:

tg =0,33 =18,2 0

cos =0,950

Нормативная нагрузка на 1 погонный метр:

cos = 1,931*0,950= 1,83 кН/м.

Расчетная нагрузка на 1 погонный метр:

qx = (gx + sx) cos = 2,626*0,950 = 2,50 кН/м.
П е р в о е с о ч е т а н и е — максимальный изгибающий момент М1 возникает над средней опорой и определяется выражением

,

где l — расстояние между прогонами.

М1 = = 1,1 кН*м

Определяем требуемый момент сопротивления W1 досок рабочего настила по формуле:

,

где Rи = 13 МПа — расчетное сопротивление древесины (сосна II-го сорта) изгибу, по таблице 3

- коэффициент надежности здания по назначению

см3

Требуемая толщина досок настила, при ширине b = 100 см:

=2,1 см
Окончательно сечение 1 доски настила назначается по сортаменту - (100*25) мм

Момент сопротивления 1доски настила:

=10,4 см3

Количество досок рабочего настила на 1м:

h= шт

Шаг досок настила (см. приложение 2):

a=

Относительный прогиб настила:

,

где I = — момент инерции сечения доски рабочего настила;

I=130,2 см4

Е = 10 000 МПа =103 кН/см2 — модуль упругости древесины.

- предельный прогиб настила по табл. 16 [1]




В т о р о е с о ч е т а н и е нагрузок — максимальный изгибающий момент М2 возникает на расстоянии 0,43l от крайней опоры и определяется:
М2= 0,07gxl2 + 0,207Рxl,
где gx = g*cos = 1,047*0,945 = 0,998 кН/м – нормальная составляющая постоянной нагрузки;

Монтажная нагрузка Рx = 1,2 кН при двойном перекрестном настиле передается на ширину рабочего настила, равную 0,5 м:
Рх = 2 Р cos = 2*1,2*0,954 = 2,289 кН
М2 = 0,07*0,998*1,52 + 0,21*2,289*1,5 = 0,878 кН*м
Проверка прочности рабочего настила по формуле:
,

где W2= — момент сопротивления принятой толщины досок,

n = 8 – количество досок рабочего настила,

W2 = = 83,8 см3

mн = 1,2 (табл. 6 [1] ) и mn = 1,2 ( табл. 4 [1] ) — коэффициенты условий работы ;

?n = 0,95 — коэффициент надежности здания по назначению

кН/см2.

Прочность досок рабочего настила обеспечена.
3.2 Прогоны
Прогоны воспринимают нагрузки от настилов и передают их на верхние кромки несущих конструкций. Прогоны укладывают вдоль ската шагом 1,5 м. Прогоны работают на косой изгиб и выполняются неразрезными. Неразрезные прогоны выполняются из спаренных досок, поставленных на ребро, которые стыкуются вразбежку. Неразрезные прогоны по расходу материала более выгодны, чем однопролетные. Их применяют в покрытиях с преобладающей равномерно распределенной нагрузкой во всех пролетах, устанавливают в скатных перекрытиях при незначительных уклонах под рубероидную кровлю. Расчеты прогонов производятся на прочность и прогиб в зависимости от принятой схемы.

Расчет многопролетных неразрезных прогонов

Подсчет нагрузок Таблица 2

№ п/п


Наименование нагрузок

Нормативная нагрузка,

кН/м2

Коэффициент

надежности

по нагрузке,



Расчетная

нагрузка,

кН/м2

1

2
3

Вес покрытия

Собственный вес прогонов

(?=600кг/м3; bxh=225x200мм)

Вес связей

0,651
1,2

0,05



1,1

1,05

0,826
1,32

0,053

Итого

1,901




2,199

4

Снеговая нагрузка

1,28

1,4

1,8

Итого

3,181




4,0


Прогоны, расположенные на скате кровли, работают на изгиб в двух плоскостях, поэтому расчет прогонов производится с учетом косоизгибаемости:


Вертикальная нагрузка на прогон определяется по формуле:

,

где gk – расчетная нагрузка от веса 1 м2 кровли;

b – расстояние между прогонами (шаг прогонов);

qp – расчетная нагрузка от веса прогона.

Нормативная вертикальная нагрузка на прогон:

= 4,92 кН/м2

Расчетная вертикальная нагрузка на прогон:

= 6,17 кН/м2

Составляющие нагрузки qx и qy равны:

qx = q*cos ; qy = q*sin .

Составляющие нормативной нагрузки на прогон:

кН/м2 кН/м2

Составляющие расчетной нагрузки на прогон:

qx = кН/м2 qy = кН/м2
1. Составляющие расчетного изгибающего момента, возникающего на промежуточной опоре, определяются по формуле:

; .

кН*м; кН*м.
2. Проверка на прочность прогона при косом изгибе производится по формуле:

,

где Wx и Wy - моменты сопротивлений поперечного сечения прогона, определяются по формуле:



При принятых размерах сечения прогона () мм (см. приложение 3), моменты сопротивлений равны:

см3;

Rи = 1,4 кН/см2 – расчетное сопротивление древесины изгибу

Прочность прогонов обеспечена.
3. Относительный прогиб, наибольший в крайних пролетах, определяется по формуле:

,

где I = Ix =Iy см4 – момент инерции сечения прогона;

- предельный прогиб настила

При косом изгибе прогиб прогонов определяется по формуле:



см;

см;

см;


4. Определяем количество гвоздей в конце каждой доски по одну сторону стыка (см. приложение 3):

,

где — расстояние от опоры до ближайшего гвоздевого забоя по одну сторону стыка;

Тmin — наименьшая несущая способность односрезного гвоздя (кН), определяемая согласно табл.17 [1].

Принимаем диаметр гвоздя dгв = 7 мм, тогда

Хгв =

Длина защемления гвоздя:

lзащ = h – h1 – 2мм – 1,5dгв = 250 – 125 – 2 –= 112,5 мм;

lзащ мм;

Несущая способность гвоздя работающего на изгиб:

кН,

где mв = 1

кН;

Несущая способность несимметричного односрезного соединения, работающего на смятие в более тонких элементах:

кН,

где kн = 0,36 – коэффициент для односрезных соединений

Несущая способность несимметричного односрезного соединения, работающего на смятие в более толстых элементах:

кН;
Расчет ведется при наименьшей несущей способности односрезного гвоздя:

Тmin = кН:

шт, принимаем 7 гвоздей.


4 Несущие конструкции
Фермы относятся к сквозным конструкциям. Основным достоинством их является рациональное распределение материала, благодаря чему расходуется меньше древесины, чем в конструкции сплошного сечения.

Пространственная жёсткость покрытия в период эксплуатации обеспечивается па­нелями кровли, которые образуют жёсткую пластину в плоскости ската крыши. Кроме того, необходимо поставить горизонтальные связи, воспринимающие и ветровую нагрузку. Го­ризонтальные связи образуют в плоскости верхних поясов несущих конструкций ферму, которая передаёт действующие в её плоскости усилия на продольные стены.

4.1. Геометрический расчёт фермы



Рекомендуемая расчётная высота фермы:

Длина ската верхнего пояса:

Длина панели верхнего пояса:

Длина панели нижнего пояса:

Длина раскосов:

=18,2°

4.2. Статический расчет

Определение нагрузок

Максимально возможные усилия могут возникнуть от следующих комбинаций нагрузок:


Сбор нагрузок на ферму




п/п


Наименование нагрузок

Нормативная

нагрузка кН/мІ

Коэффициент

надежности

по нагрузке,

?f

Расчетная

нагрузка,

кН/мІ




Постоянная от покрытия










1

Гидроизоляционный ковер (трехслойный рубероидный ковер на мастике)

0,09

1,3

0,117

2

Утеплитель – «Пеноплекс»

(=0,35кН/м3;)

0,035

1,3

0,046

3

Пароизоляция

0,06

1,3

0,078

4

Рабочий настил

(?=600кг/м3; b=22мм; h=100мм; Lp=1,5м)

0,01

1,1

0,011

5

Защитный настил (?=600кг/м3; = 16 мм)

0,096

1,1

0,106

6

Собственный вес прогонов

(?=600кг/м3; bxh=225x200мм)

1,2

1,1

1,32

7

Собственный вес фермы

0,16

1,1

0,176




Итого по покрытию:

1,65




1,85

8

Снеговая нагрузка (для III снегового района)

1,28

1,4

1,8




полная

2,93




3,65


При сборе нагрузок необходимо учитывать собственный вес конструкции:

,

где кс.в. - коэффициент собственного веса фермы;

gH - величина нормативных нагрузок от массы покрытия;

SH — величина нормативных нагрузок от снега.



Расчетная постоянная нагрузка на 1 м фермы:



Нагрузка на узел верхнего пояса: Р = 43,8 кН
4.3. Определение усилий в элементах фермы и подбор сечений

Усилия в элементах фермы определяем методом вырезания узлов.

Верхний пояс

Верхний пояс рассчитываем как сжато-изгибаемый стержень, находящийся под действием внецентренно приложенной нормальной силы и изгибаемого момента от поперечной нагрузки панели. Расчётное усилие в опорной панели (снег на всём пролёте).

кН

Максимальный изгибающий момент в панели от внеузловой равномерно распределенной нагрузки определяем с учетом, что на верхний пояс приходится половина собственного веса фермы:



Для уменьшения изгибающего момента в панели фермы создаем внецентренное приложение нормальной силы, в результате чего в узлах верхнего пояса возникают разгружающие отрицательные моменты.

Значение расчетного эксцентриситета вычисляем из условия равенства опорных и пролетных моментов в опорной панели верхнего пояса фермы:



Принимаем эксцентриситет приложения нормальной силы во всех узлах верхнего пояса е = 0,03, тогда разгружающий момент для опорной панели будет:



Принимаем сечение верхнего пояса в виде клеёного пакета, состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов II сорта(ГОСТ 24454-80) сечением 40x175 мм. После фрезерования черновых заготовок по пластам на склейку идут чистые доски сечением 33x175мм. Клеёный пакет состоит из 10 досок общей высотой 10х33=330мм. После склейки пакета его ещё раз фрезеруют по боковым поверхностям. Таким образом, сечение клеёного пакета составляет 160х330мм.

Площадь поперечного сечения:

Момент сопротивления:

Принимаем расчётные характеристики древесины второго сорта по табл.3 СНиП II-25-80. Расчётное сопротивление изгибу и сжатию: Rи=Rc=15MПa

Расчёт на прочность сжато-изгибаемых элементов производят по формуле:



Для шарнирно-опёртых элементов при эпюрах изгибающих моментов параболического и прямоугольного очертания, какое имеет место в нашем случае, Mg определяют по формуле:

,

где ;

Гибкость панели верхнего пояса в плоскости действия момента при lp=4,75м:



<70

Тогда коэффициенты:







Расчётный изгибающий момент:

кН∙м

Напряжение в панели АС:



Так как панели кровли крепятся по всей длине верхнего пояса, то проверку на устойчивость плоской фермы деформирования не проводим.

Усилие в коньковой панели CD:


Принимаем то же сечение, что и в опорной панели.

Коэффициенты:





Расчётный изгибающий момент:



Напряжение в панели CD:



Нижний пояс

Расчетное усилие в нижнем поясе:



Нижний пояс фермы выполняют из уголков стали марки Вст Зпп2-1 Ту 14-1-3023-80. Необходимая площадь сече­ния пояса:

,

здесь

где значение берут по табл. 51, а коэффициент условия ра­боты = 0,9 согласно табл. 6, п. 5 СНиП 11-23-81.

Принимаем 2 уголка 63x40x6.



Во избежание большого провисания нижнего пояса фермы устраивают дополнительную подвеску из круглой стали d = 12 мм. В этом случае пролет нижнего пояса будет:

м

Радиус инерции принятых уголков 1х=0,0199м.

Гибкость нижнего пояса:

,

где = 400 — предельная гибкость металлического нижнего пояса.

Раскос

Расчётное усилие в раскосе:



Сечение раскоса принимают из клеёного пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса - 160мм. Высоту сечения раскоса принимают из пяти досок толщиной 33мм после фрезерования; общая высота пакета .

Гибкость раскоса:



>70



Напряжение в сжатом раскосе с учётом устойчивости:



Стойка
Усилие в стойке: V=P=43,8 kH

Принимаем стойку из круглой стали.

,

здесь

где значение берут по табл. 51, а коэффициент условия ра­боты = 0,9 согласно табл. 6 п. 5 СНиП 11-23-81; здесь коэффициент 0,8 учитывает снижение расчётного сопротивления при наличии нагрузки.

Принимаем d=16мм;

4.4. Расчёт и конструирование узловых соединений
Опорный узел

Опорный узел выполняют из листовой стали марки ВСтЗкп 2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Упорная плита

Плиту с рёбрами жёсткости, в которую упирается верхний пояс фермы, рассчитывают на изгиб приближённо как однопролётную балку с поперечным сечением тавровой фермы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота опорной плиты должна составлять, где hв.п. - высота сечения верхнего пояса.

Ширину опорной плиты принимают по ширине сечения верхнего пояса.

Площадь поперечного сечения:

Статический момент поперечного сечения относительно оси :



Расстояние от оси до центра тяжести сечения:



Момент инерции сечения относительно оси х:



Момент сопротивления:



Напряжения смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту:



Принимаем пролёт упорной плиты, равным расстоянию между вертикальными листами в осях 1п=140мм. Изгибающий момент:



Напряжение изгиба в плите:

,

где = 220MПa - расчётное сопротивление стали согласно табл.51 СНиП II-23-81.

Опорная плита

Горизонтальную опорную плиту рассчитываем на изгиб под действием напряжений смятия её основания как однопролётную балку с двумя консолями.

Опорная реакция фермы (снег на всём пролёте):



Площадь опорной плиты принимаем

Напряжение смятия:



Момент в консольной части плиты:



Момент в средней части плиты:


Требуемый момент сопротивления:



Необходимая толщина плиты:

принимаем толщину плиты ?=10мм

Сварные швы прикрепления поясных уголков к вертикальным фасонкам в опорном узле. Усилие на шов у обушка одного уголка:



Усилие на шов у пера одного уголка:



Длина шва у обушка при :



Длина шва у пера при :



Конструктивно длина шва принята 250 и 200мм.

Сварные швы, прикрепляющие пластинки ребра упорной плиты к вертикальным фасонкам. Усилие на одну пластинку:



Необходимая длина шва при :



Имеется 1ш=2(60+60)=240мм > 122.6мм

Вертикальная стенка металлического вкладыша имеет высоту и ширину такие же, что и упорная плита и рассчитывается на изгиб как трёхпролётная неразрезная балка под действием напряжений смятия от упора торца верхнего пояса.

Напряжение смятия торца верхнего пояса:



Изгибающий момент пластинки вкладыша шириной 10мм определяют по формуле:

(согласно п.5.22 СНиП II-23-81),

где l— расстояние между ребрами вкладыша.



Необходимый момент сопротивления:



Требуемая толщина стенки:

Принимаем толщину стенок вкладыша ?=8 мм.

Узловой борт, передающий усилие от раскоса на вкладыш работает на изгиб:



Необходимый момент сопротивления:



Требуемый диаметр болта:

Принимаем болт d = 26 мм; F = 530 мм2. При этом напряже­ние смятия болта

(табл. 58 СНиП II-23-81).

Напряжение среза болта: (табл. 58 СНиП II-23-81).

Раскосы соединяются с верхним и нижним поясом металли­ческими пластинками-наконечниками сечением 10x100 мм. Ме­таллические пластинки работают на продольный изгиб на длине, равной расстоянию от центра узлового болта до места упора деревянной части раскоса.

Свободная длина пластинок - наконечников 10=280мм;

Гибкость пластинок-наконечников: ;

Коэффициент продольного изгиба =0,474 (табл.72 СНиП II-23-81).

Напряжение сжатия в пластинках-наконечниках:

,

где 0,8 - коэффициент условия работы для >60 (табл.6 СНиП II-23-81).

Пластинку, в которую упирается деревянный раскос, рассчитывают на поперечный изгиб приближённо, как простую балку с сечением тавровой формы, так же, как и в упорной плите опорного узла.

В данном случае

Напряжение смятия торца раскоса:

Изгибающий момент:

Напряжение изгиба:

Составляющая усилия раскоса, перпендикулярная верхнему поясу, воспринимается упором в верхний пояс нижней пластинки узлового вкладыша.



Напряжение смятия поперёк волокон верхнего пояса под пластинкой вкладыша.

(см. табл.3 СНиП II-25-80).

Изгибающий момент в консоли нижней пластинки шириной 10мм:



Необходимый момент сопротивления:



Требуемая толщина пластины:



Принимаем толщину пластинки 10мм.

Средний узел нижнего пояса

В среднем узле уголки нижнего пояса соединяются пластинками сечением 10х100мм. В центре пластины находится отверстие для узлового болта. Площадь ослабленного сечения стыковой накладки:



Напряжение в стыковой накладке:



Длина шва приварки нижнего пояса к стыковым накладкам при ,

1ш=146мм>90.14мм (см. расчёт опорного узла).

Прикрепление стойки к нижнему поясу

Усилие в стойке V=44.88kH. Принята стойка из круглой стали d=27мм. Крепление стойки к узловому болту происходит с помощью приваренных концевых планок сечением 10х100мм. Площадь сечения концевых планок с учётом ослабления от узлового болта:



Напряжение в планках:



Длина сварного шва при ,



Конструктивно принимаем 1ш=100мм.

Узловой болт при загружении фермы по всему пролёту работает на изгиб от усилия в стойке и равнодействующих вертикальных составляющих усилий в раскосах, равных по величине усилию в стойке. Плечо сил в этом случае:



Изгибающие моменты в болте:



При нагружении фермы временной нагрузкой на половине пролёта узловой болт работает на изгиб от горизонтальной составляющей усилия работающего раскоса, равной разности усилий в поясах нижнего пояса. В этом случае плечо сил:

(усилие в стойке при этом нагружении меньше, чем в предыдущем случае).

Узловая нагрузка от временной (снеговой) нагрузки:



Разность усилий:



Изгибающий момент в болте:



Необходимый момент сопротивления:



Требуемый диаметр болта:

Принимаем болт d=36мм.

Коньковый узел

В коньковом узле между концами панелей верхнего пояса установлен металлический вкладыш. Смятие торца верхнего пояса:



Металлическую стенку вкладыша рассчитывают на изгиб как консольную балку под действием напряжений смятия от упора торца верхнего пояса. Изгибающий момент консольной части стенки вкладыша шириной 10мм:



Момент в средней части:



Необходимый момент сопротивления:



Требуемая толщина стенки вкладыша:



Принимаем ?=10мм.

Уголок-шайбу стойки рассчитывают на изгиб:

,

где 1 - расстояние между рёбрами вкладыша.

Требуемый момент сопротивления:



Принимаем уголок размером 63x63x6 мм.

Число болтов определяем по формуле:









Принимаем 8 болтов.

5 Расчёт дощатоклееной колонны

Расчет стоек производится на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (см. рисунок).

Предварительный подбор сечения колонны

Задаются гибкостью стойки. Предельная гибкость ?=120.

Расчетную длину стойки в плоскости рамы принимаем l0 = 2Н, из плоскости - l0 =Н.



Расчетная схема стойки



Принимаем, что для изготовления колонн используют доски шириной 225 и толщи­ной 40 мм. После острожки толщина досок составит 40-7=33 мм. Ширина заготовочных блоков составит bк = 200 мм. С учётом принятой толщины досок после острожки высота се­чения колонн будет:





5.1. Определение нагрузок на стойку

На стойку действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. Вертикальные: вес покрытия (Gп), ригеля (Gр), вес стойки (Gк), вес стенового ограждения (Gст). Горизонтальная: ветровая (ветер слева qWa, Wa; ветер справа qWот, Wот).

Подсчет нормативной и расчетной нагрузок сводим в таблицу.

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка

Вертикальная:










Постоянная от покрытия

По прогонам

Собственный вес фермы

Снеговая нагрузка (III снеговой район)

Навесные стены

Собственный вес колонн

0,651

1,25

0,16

1,28

0,31

1,96


1,1

1,1

1,4

1,12

1,1

0,826

1,37

0,176

1,8

0,347

2,15

Итого:

5,61




6,66

Ветровая нагрузка (горизонтальная):

, где

Для здания размером в плане 12x60м:

При b/l=60/12=5>2=>

При h/l=4,6/12=0.38<0.5=>

При ;












0,23

1,4

0,32



0,144

1,4

0,201

При =>












0,122

1,4

0,171



0,077

1,4

0,107

ИТОГО:

6,18




7,46

Ветровая нагрузка, передаваемая от покрытия, расположенного вне колонны:





Нагрузка от ветра:





5.2. Определение усилий в стойке

Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем в виде балки, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Она является дважды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное принимаем продольное усилие в ригеле.

Стойка представляет собой статически неопределимую систему. Решая данную задачу методом сил, в качестве неизвестного принимают реакцию R.



где Rв — реакция, возникающая от действия ветровой нагрузки.

Rст — реакция, возникающая от стенового ограждения.



,

где ест — эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки от стенового ограждения.

Изгибающий момент на уровне верха фундамента:

,

где МВ — момент от ветровой нагрузки;

Мст — момент от стенового ограждения.




  1   2


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