Курсовая работ - проектирование производственного отапливаемого сооружения в г. Псков - файл n2.doc

Курсовая работ - проектирование производственного отапливаемого сооружения в г. Псков
скачать (132.9 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.dwg
n2.doc312kb.23.05.2011 14:39скачать

n2.doc

Калининградский Государственный Технический Университет
Кафедра Промышленного и Гражданского Строительства


Курсовой проект Курсовой проект защищен

допущен к защите с оценкой ____________

Руководитель: Пименов В.А. Руководитель: Пименов В.А.

_______ «___________» 2011 _______ «___________» 2011

Курсовой проект

по дисциплине «Деревянные конструкции»
Пояснительная записка
КП 46.290300.ПЗ


Нпрямая соединительная линия 3ормоконтролер Работу выполнила

студентка гр. 07-СТ-4

прямая соединительная линия 1прямая соединительная линия 2 2011 г. Курышева А.В.

Калининград 2011














ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4


























Производственное неотапливаемое здание

в г. Пскове













Должность

Фамилия

Подп

Дата


Преподав.

Пименов В.А.






КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА
И ПЛАСТМАСС.


Стадия

Лист

Листов

Студент

Курышева А.В






КП


2

21



























Пояснительная записка
Кафедра СТГВ


























Содержание.

Введение……………………………………………………………………..3
  1. Исходные данные…………………………………………………………4

  2. Ограждающие конструкции…………………………………………5

  3. Расчет ригеля рамы………………………………………………….11

  4. Статический расчет рамы.

    1. Сбор нагрузок ………………………………………………….14

    2. Определение усилий в стойках рамы…………….16

5. Конструктивный расчет стойки………………………………..17

6. Расчет опорного узла………………………………………………19

  1. Расчет карнизного узла…………………………………………..20

Список используемой литературы ……………………………21






ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


3



ВВЕДЕНИЕ
Двухшарнирные деревянные рамы являются одним из наиболее распространенных типов несущих конструкций. Они нашли широкое применение в большинстве производственных и общественных зданий. Рамы состоят из вертикальных стоек, соединенных ригелем, что позволяет легко устраивать вертикальные стеновые ограждения и элементы покрытия. Двухшарнирные деревянные рамы бывают, как правило, однопролетными при пролетах 12-30м. По статической схеме их относят к статически неопределимым рамам, имеющим жестко или шарнирно закрепленные стойки.

Наибольшее распространение получили двухшарнирные деревянные рамы с жестко защемленными стойками. Наличие таких стоек выявляет целый ряд достоинств в индустриальности, транспортировании и возможности раздельного монтажа стоек и ригелей. Двухшарнирные деревянные рамы с жестко защемленными стойками относятся к рамам заводского изготовления и выполняются, как правило, дощатоклеенными.





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


4



1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
Целью данного курсового проекта является проектирование производственного отапливаемого сооружения в дереве. Проектируемое здание расположено в городе Пскове. По статической схеме поперечника оно представляет собой двухшарнирную раму со сплошным ригелем. Пролет рамы по осям 21м. Длина здания – 42 м. Высота стойки от верха фундамента на отметке +0,30 до нижней кромки ригеля – 9,6 м. Шаг рам – 6 м.

Материал несущих конструкций – воздушно-сухая сосна II сорта и фанера клееная берёзовая марки ФСФ сорта ВВ/С.

Кровельное ограждение беспрогонное холодное. Материал кровли – асбоцементная волнистая.








ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


5
2. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ.
2.1. РАСЧЕТ ПАНЕЛИ ПОКРЫТИЯ.

Основные размеры панелей:

Сечение продольных и поперечных ребер принимаем по сортаменту 150х45мм. После острожки 144х40мм.

Основные расчетные характеристики:

  1. Геометрические характеристики сечения.

Так как проектируемое здание является отапливаемым, то панель покрытия имеет тавровое строение.

а) Расчетная ширина фанерных обшивок

l=4800мм >6·a=6·472=2832мм,

a- расстояние между продольными ребрами по осям

bрасч=0,9·b=0,9·1500=1350мм

б) Коэффициент привидения

для ребер np=Ep/Ebф;

np=10000/9000=1,11

для нижней растянутой

фанерной обшивки nф=Eфн/Ebф

nф=9000/9000=1
в) Приведенная площадь сечения

Fпр= Fфв+ Fфн· nф+Fp· np

Fпр=9·1350+7·1350·1+144·40·1,11=27994 мм2

г) Положение нейтральной оси.

Y0=(Fф.в.·y1+Fф.н.·nф.н.·y2+Fр·nр·y3)/(Fф.в.+Fф.н.·nф.н.+Fр·nр)=(9·1350·76,5+7·1350·75,5+0)/(9·1350+7·1350+144·40·1,11)=58,7мм

д) Статический момент сечения относительно нейтральной оси

Sпр=y0·Fпр; Sпр=58,7·27994=1643247,8 мм2

е) Приведенный момент инерции

Iпр=Ix0=bрас.·bв.з./12+bрас.·bн.з.·nф.н./12+Fф.в.·(y1-y0)2+Fф.н.·nф.н.·(y2+y0)2+ bр·h3р·nр/12+Fр·nр·y20=1350·93/12+1350·9·(76,5-58,7)2+ 1350·73/12+7·1350·1·(75,5+58,7)2+40·144·1,11·58,72=1,96·108 мм4





  1. ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

    Лист


    6
    Сбор нагрузок.

Расчетные и нормативные нагрузки, действующие на панель представлены в таблице 1.


Наименование нагрузки

Нормат.

нагрузка

кН/м2

Грузов.

площ.

м

Нормат.

нагруз.

кН/м

Коэф.

над-ти

Расчетн.

нагруз.

кН/м

Собственный вес панели.

Продольные ребра

4·0,144·0,04·500·9,8/1,5

0,075

1,5

0,113

1,1

0,1243

Поперечные ребра

12·0,04·0,144·0,472·500·

9,8/(4,8·1,5)

0,022

1,5

0,033

1,1

0,037

Гидроизоляция –1 слой рубероида

0,05

1,5

0,0075

1,1

0,00975

Верхняя фанерная обшивка 0,009·700·9,8

0,062

1,5

0,093

1,1

0,102

Стыковые бруски 2·0,072·0,044·500·9,8/1,5

0,021

1,5

0,031

1,1

0,034

Кровля

Дощатый настил (25мм)


0,123

1,5

0,184

1,1

0,202

Волнистые асбестоцементные листы

54/200 - 7,5 с учетом нахлестки

0,22

1,5

0,33

1,2

0,396

 постоянной нагрузки

0,611




0,78




0,889

Снеговая

1

1,5

1,5

1,4

2,1

Полная нагрузка q

1,611




2,28




2,989


Полная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению ?n=0,95 и уклона кровли (?=30°С)

qр=q· ?n·соs ?

qр=2,989· 0,95·соs 30°=2,8 кН/м






  1. ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

    Лист


    7
    Проверка панели на прочность.

а) Проверка растянутой нижней фанерной

обшивки на устойчивость

? =M·nф.н./Wпр.  mф.·Rф.р.,

где М=qp·lp2/8 – расчетный изгибающий момент

М=2,8·4,82/8=8,06 кН·м

mср=0,6 – коэффициент, учитывающий снижение расчетных сопротивлений в стыках фанерной обшивки;

Rф.р.=14 МПа – расчетное сопротивление фанеры растяжению;

Wпр=Iпр/(y2+y0)= 1,96·108/(76,5+58,7)=1449704 мм2

Wпр– приведенный к фанере момент сопротивления сечения.

=8,06·103·1/1,449704·10-3=5,56 МПа  0,6·14=8,4МПа

б) Проверка верхней сжатой фанерной обшивки на устойчивость:

=М/ф·Wпр  Rф.с.

Rф.с.=12 МПа – расчетное сопротивление фанеры сжатию;

ф – коэффициент, зависящий от соотношения между ребрами в свету (а=432мм) к толщине фанеры (фв=9 мм);

Так как а/фв=432/9=48  50, то ф=1-(а/фв)2/5000 

ф=1-482/5000=0,539

Wпр=1,96·108/(76,5-58,7)=11011236 мм3=11, 011236·106 мм3

=8,06·103/0,539·11, 011236·10-3=1,35 МПа  12 МПа

Устойчивость верхней фанерной стойки обеспечена.

в) Проверка верхней сжатой фанерной обшивки на местный изгиб от

сосредоточенной силы Р=1,2кН.

=Мрас/W  Rф.п.в.·m,

где Мрас=Р·а1/8– расчетный изгибающий момент;

Мрас.=1,2·0,472/8=0,0708 кН·м=70,8 Н·м

W=·ф.в.2/6

W=1·0,0092/6=13,5·10-6 м3

W- момент сопротивления обшивки шириной =100см

R ф.п.в.= 6,5МПа – расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек волокон.

=70,8/13,5·10-6=5,24 МПа < 6,5·1,2=7,8 МПа

Прочность верхней фанерной обшивки обеспечена.

г) Проверка клеевого шва фанерной обшивки на скалывании в месте примыкания ее к ребрам.

=Q·Sпр/Iпр ·bрас  R, где

Q= qp·lр/2=2,8·4,8/2=6,72 кН –расчетная поперечная сила

Sпр= Fфв·уфв– приведенный статистический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси.

Sпр=1·135(7,65-5,87)=75,84 см3=0,758·10-4м3

bрас=n·bр- расчетная ширина сечения равная суммарной ширине ребер каркаса





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


8
bрас=4·0,04=0,16м

Rск=0,8 МПа- расчетное сопротивление фанеры скалыванию вдоль волокон наружных слоев.

=6,72·103·0,0758·10-3/1,96·10-4·0,16=0,016 МПа<0,8МПа

Прочность клеевого шва обеспечена.
4. Определение относительного прогиба фанеры.

f/lр=5·qн·lр3/384·Есрв·Iпр=5·2,28·103·4,83/384·900·107·1,96·10-4=

=0,00186< f/l=1/250=0,004
2.2. Расчет стеновой панели.

Основные размеры панели:

После острожки 144х40мм.
Основные расчетные характеристики:

1.Геометрические характеристики сечения.

Так как проектируемое здание является отапливаемым, то панель покрытия имеет коробчатое строение.

а) Расчетная ширина фанерных обшивок

l=4800мм >6·a=6·472=2832мм,

a- расстояние между продольными ребрами по осям

bрасч=0,9·b=0,9·1500=1350мм

б) Коэффициент привидения

для ребер np=Ep/Ebф;

np=10000/9000=1,11

для нижней растянутой

фанерной обшивки nф=Eфн/Ebф

nф=9000/9000=1
в) Приведенная площадь сечения

Fпр= Fфв+ Fфн· nф+Fp· np

Fпр=9·1350+7·1350·1+144·40·1,11=27994 мм2





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


9
е) Приведенный момент инерции

Iпр=Ix0=bрас.·bв.з./12+bрас.·bн.з.·nф.н./12+Fф.в.·(y1-y0)2+Fф.н.·nф.н.·(y2+y0)2+ bр·h3р·nр/12+Fр·nр·y20=1350·93/12+1350·9·(76,5-58,7)2+ 1350·73/12+7·1350·1·(75,5+58,7)2+40·144·1,11·58,72=1,96·108 мм4


  1. Сбор нагрузок.

Расчетные и нормативные нагрузки, действующие на стеновую панель представлены в таблице 2.


Наименование нагрузки

Нормат.

нагрузка

кН/м2

Грузов.

площ.

м

Нормат.

нагруз.

кН/м

Коэф.

над-ти

Расчетн.

нагруз.

кН/м

Продольные ребра

4·144·0.04·500·9,8/1,5

0,075

1,5

0,113

1,1

0,1243

Поперечные ребра

12·0,04·0,144·0,472·500·

9,8/(4,8·1,5)

0,022

1,5

0,033

1,1

0,037

Гидроизоляция –1 слой рубероида

0,05

1,5

0,0075

1,1

0,00975

Верхняя фанерная обшивка 0,009·700·9,8

0,062

1,5

0,093

1,1

0,102

Стыковые бруски 2·0,072·0,044·500·9,8/1,5

0,021

1,5

0,031

1,1

0,034

 постоянной нагрузки

0,413




0,484




0,532

Ветровая нагрузка (1 район)

qow= Wo·к·с=0,23·0,515·0,8

к=0,515 (для типа местности В и h здания

5,5 м)

с=0,8- аэродинамич. коэфф-т

W0=0,23кН/м2


0,028


1,5


0,042


1,4


0,056

Полная нагрузка q

0,441




0,526




0,588

Полная нагрузка с учетом коэффициента надежности по назначению ?n=0,95 qр=q· ?n=0,588·0,95=0,559 кН/м

-




ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


10



  1. Проверка панели на прочность.

а) Проверка растянутой нижней фанерной

обшивки на устойчивость

? =M·nф.н./Wпр.  mф.·Rф.р.,

где М=qp·lp2/8 – расчетный изгибающий момент

М=0,559·4,82/8=1,61 кН·м

mср=0,6 – коэффициент, учитывающий снижение расчетных сопротивлений в стыках фанерной обшивки;

Rф.р.=14 МПа – расчетное сопротивление фанеры растяжению;

Wпр=Iпр/(y2+y0)= 1,96·108/(76,5+58,7)=1449704 мм2

Wпр– приведенный к фанере момент сопротивления сечения.

=1,61·103·1/1,449704·10-3=1,11 МПа  0,6·14=8,4МПа

б) Проверка верхней сжатой фанерной обшивки на устойчивость:

=М/ф·Wпр  Rф.с.

Rф.с.=12 МПа – расчетное сопротивление фанеры сжатию;

ф – коэффициент, зависящий от соотношения между ребрами в свету (а=432мм) к толщине фанеры (фв=10мм);

Так как а/фв=432/9=48  50, то ф=1-(а/фв)2/5000 

ф=1-482/5000=0,539

Wпр=1,96·108/(76,5-58,7)=11011236 мм3=11, 011236·106 мм3

=1,61·103/0,539·11, 011236·10-3=0,273 МПа  12 МПа

Устойчивость верхней фанерной стойки обеспечена.

г) Проверка клеевого шва фанерной обшивки на скалывании в месте примыкания ее к ребрам.

=Q·Sпр/Iпр ·bрас  R, где

Q= qp·lр/2=0,559·4,8/2=1,34 кН –расчетная поперечная сила

Sпр= Fфв·уфв– приведенный статистический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси.

Sпр=1·135(7,65-5,87)=75,84 см3=0,758·10-4м3

=1,34·103·0,0758·10-3/1,96·10-4·0,16=0,003 МПа<0,8МПа

Прочность клеевого шва обеспечена.
4. Определение относительного прогиба фанеры.

f/lр=5·qн·lр3/384·Есрв·Iпр=5·0,526·103·4,83/384·900·107·1,96·10-4=

=0,00009< f/l=1/250=0,004





  1. ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

    Лист


    11
    Расчет ригеля рамы.


Балку проектируем прямоугольного сечения из панелей, уложенных плашмя и отстроганных по пластам досок, склеенных фенальным водостойким клеем ФР-50.

По конструктивным требованиям ширину балки принимаем b=19см

Доски принимаем по сортименту 200х40мм (после острожки 190х36мм).


1.Сбор нагрузок:

Расчетные и нормативные нагрузки, действующие на балку представлены в таблице 3.


Наименование нагрузки

Нормат.

нагрузка

кН/м2

Грузов.

площ.

м

Нормат.

нагруз.

кН/м

Коэф.

над-ти

Расчетн.

нагруз.

кН/м

Панель покрытия

0,413

4,8

1,982

1,2

2,379

Кровля

0,198

4,8

0,951

1,3

1,236

 постоянная нагрузка

0,611




2,933




3,615

Снеговая нагрузка

1

4,8

4,8

1,4

6,72

Собственный вес балки

qсвн=(qн+Sн)/1000/(Ков·l-1)

qсвн=(0,611+1)/1000/(5·21-1)=0,169кН/м

Ксв=5-коэффициент собственного веса балки

l=21 м – пролет балки

qн=0,611кН/м3-нормативная нагрузка от веса покрытия



0,169


4,8


0,812


1,1


0,893

Полная нагрузка q







8,545




11,228

Расчетная нагрузка, действующая на балку с учетом коэффициента надежности по назначению ?п=0,95

q=11,228·0.95=10,667 кН/м





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


12
2. Подбор сечения балки.

Для крайних зон сечения балки принимаем древесину второго сорта с расчетными сопротивлениями Ru = 15 МПа; Rск=1,5МПа.

Подбираем опорное сечение из условия прочности при скалывании:

-поперечная сила Q=q·l/2= 10,667·21/2=112 кН

-требуемая высота опорного сечения

hо.тр.=3·Q/2·b·Rск=3·112/2·0,19·1,5·103=0,59 м

Принимаем hо.тр.= 0,592м (16 слоев)

-высота сечения в середине пролета

h=hо.тр+l/2·10=0,592+21/2·10=1,612м

Принимаем h=1,628м (44 слоя).


3. Проверка принятого сечения балки.

В балке переменной высоты расчетные сечения, где действуют максимальные нормальные напряжения, не совпадают с серединой пролета, где действует максимальный изгибающий момент. Это объясняется тем, что момент сопротивления сечения здесь уменьшается от середины пролета к опорам быстрее, чем изгибающий момент.

Расстояние х от опоры до сечения, где действуют максимальные нормальные напряжения:

х=l·hо /2·h=21·0,592/2·1,628=3,83м

Величина изгибающего момента в расчетном сечении:

Мх=q·х(l-х)/2=10,667·3,83(21-3,83)/2=347 кН·м

Высота расчетного сечения:

hх=hо.тр.+(h- hо.тр )·(2·х/l)=0,592+(1,628-0,592)·(2·3,83/21)=0,97м

Момент сопротивления расчетного сечения:

W= b·h2/6=0,19·0,972/6=0,0298м3

Расчетное сопротивление:

R=Ru·m·mсл, где:

mб – коэффициент условий работы, зависящий от высоты сечения.

При h=0,97м m=0,86

mсл - коэффициент условий работы, зависящий от толщины слоя.

При hсл=36мм mсл=0,98

R=15·0,86·0,98=12,64 МПа

Напряжение в расчетном сечении:

=Мx/W=347·103/0,0298=11,64МПа<12,64МПа

Прочность принятого сечения балки обеспечена.

Проверим прогиб балки: f/l=(f0/l·k)·(1+c·(h/l)2) , где:

f0=(5/384)· qн·l4/Е·I – прогиб балки с постоянной высотой сечения;

qн=8,545 кН/м - нормативная нагрузка;

I =b·h3/12 – момент инерции сечения балки в середине пролета.

I= 0,19·1,6283/12=0,0683 м4

f0= 5·8,545·103·214/384·10000·107·0,0683=0,0032 м





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


13
К=0,15+0,85·(h0/h) - коэффициент, учитывающий переменность сечения.

К=0,15+0,85·0,592/1,628=0,459

С= 15,4+3,8·(h0/h) - коэффициент, учитывающий деформацию сдвига

С= 15,4+3,8·0,592/1,628=16,78

f/l=(0,0032/21·0,459)·(1+16,78 (1,628/21)2)=0,0004 < 1/300=0,0033

Проверим устойчивость плоской формы деформирования:

=М/м·Wбр  Ru,

где м=140·b2·kф/lp·h - коэффициент для изгибательных элементов прямоугольного сечения, шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг центральной оси.

кф=1 – коэффициент, зависящий от формы эпюры пригибающих моментов на участке lp=1,5м

м=140·0,192·1/1,5·1,628=2,07 > 1

=347·102/2,07·0,0298=1,56 МПа < 12,64МПа

Устойчивость плоской формы деформирования балки обеспечена.
В результате расчета подобрана балка прямоугольного сечения из пакета досок 200х40мм (после строжки 190х36мм). В середине пролета балка собирается из 44 слоев, а на концах – из 16 слоев.

Принятые сечения балки в пролете и на опорах удовлетворяют требованиям прочности, жесткости и поперечной устойчивости, поскольку при этом соблюдается условие.

h/b= 1,628/0,19=7,58 < 8,5






  1. ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

    Лист


    14
    Статистический расчет рамы.


4.1. Сбор нагрузок.

Для двухшарнирных дощатоклеенных рам характерно действие следующих видов нагрузки - постоянной (собственный вес покрытия) и временной (снеговой и ветровой).

Так как соединение ригеля со стойкой шарнирное, то в этом случае стойки воспринимают действующие на ригель вертикальные нагрузки в виде сосредоточенных сил, приложенных к верхнему срезу стойки по направлению ее оси.

Конструктивная схема рамы.



Расчетная схема рамы:







ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


15
Постоянная нагрузка рассматривается в виде:

а) Постоянного расчетного углубления на стойку:

Рстq=(qкрр+qсвп)·(l/2)·В, где:

qкрр=0,753кН/м2 – расчетная нагрузка от веса кровли;

qпсв=0,186кН/м2 – собственный вес балки.

В=4,8м – шаг рам

Рстq=(0,753+0,186)·21/2·4,8=47,3кН

б) Давления от собственного веса стойки

Pстсв=hст·bст·Hст·n·g·др, где

hст и bст-соответственно высота и ширина сечения стойки

hст=(1/15)·l=21/15=1,4м

hст/bст  5  bст hст/5=1,4/5=0,28м

Нст=5,5м -высота стойки.

др=500кг/м3 -объемный вес древесины:

Рстсв=1,4·0,28·5,5·500·1,1·9,8=11,6кН

в) Расчетного давления от стенового ограждения:

Рстог=qстог·(Нстоп)·В, где:

qстог=0,454 кН/м2-расчетная нагрузка от веса стенового ограждения

Ноп=0,592 м-высота опорной части ригеля

Рстог=0,454(5,5+0,592)·4,8=13,28 кН

Снеговая нагрузка на покрытие:

Рстсно·n·(l/2)·B,где:

P0=1кН/м2-вес снегового покрова для III снегового района

n=1,4-коэффициент перегрузки:

Рстсн=1·1,4·21·4,8/2=70,56кН

Ветровая нагрузка:

-активная сторона

Рствво·n·c·B=0,23·1,4·0,8·4,8=1,236 кН/м

W=Pво·n·c·Hp·B= 0,23·1,4·0,8·1,628·4,8=2,013 кН

Pво=0,23кН/м2-скоростной ветровой напор

n=1,4-коэффициент перегрузки

с=0,8-аэродинаиический коэффициент для активной стороны

Нр=1,628м-высота ригеля в середине пролета

-реактивная сторона

Рствґ=- Рво·n·c·B= -0,23·1,4·0,6·4,8=0,927 кН/м

W=- Рво·n·c·Hp·B=-0,23·1,4·0,6·1,628·4,8=-1,51 кН

c=0,6 –аэродинамический коэффициент для заветренной стороны.





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


16
4.2. Определение усилий в стойках рамы.

Цель статического расчета двухшарнирной дощатоклеенной рамы заключается в определении усилий (M,Q, N) от действующих нагрузок в самом напряженном сечении стоек – в опорной части. Рама является однажды статически неопределимой. За лишнее неизвестное принимают продольное усилие Х в ригеле. Неизвестные усилия определяют отдельно от следующих видов загружения:

-от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля:

Xвриг= -(W-W)/2=-(2,013-1,51)/2=-0,252кН

-от ветровой нагрузки, приложенной к стойкам:

Xств=-3·(Нст·(Рствств))/16 =-3·5,5(1,236-0,927)/16=-0,32кН

-от стенового ограждения:

Xстог=-9·(Мстогст)/8, где

Мстог= - Рстог·е; е=hст/2+hог/2+h1=1,4/2+0,16/2+0=0,78м

Мстог=-13,28·0,78=-10,36кН·м

Xстог=-9·10,36/8·5,5=-2,12кН

Находим усилия в левой и правой стойках в уровне защемления в фундаменте.

Изгибающие моменты:

а) левая стойка:

Мл=((W-Xригв-Xств)·Нст+(Рств·Нств)/2)·к+Xстог·Нстстог

к=0,9-коэффициент, учитывающий дополнительные сочетания нагрузок:

Мл=[(2,013-0,252-0,32)·5,5+(1,236·5,5)2/2]·0,9+2,12·5,5-10,36= =29,23кН·м

б) правая стойка:

Мпр=((W+Xригв+Xств)·Нст+(Рствґ·Нств)/2)·к-Xстог·Нстстог= =[(1,51+0,252+0,32)·5,5+(0,927·5,5)2/2]·0,9-2,12·5,5+10,36=20,7кН·м
Поперечные силы:

а) левая стойка

Qл=(W-Xригв-Xств+Pств·Hст)·k+Xстог=(2,013-0,252-0,32+1,236·5,5)·0,9+2,12 =9,535кН

б) правая стойка:

Qпр=(W+Xригв+Xств+Pств·Hст)·k-Xстог=(1,51+0,252+0,32+0,927·5,5)·0,9-2,12 =4,34кН

Продольная сила.

На обоих стойках продольные силы одинаковы.

N=Nл=Nпр=Pqстстсвстогстсп·к=47,3+11,6+13,28+70,6·0,9=135,7 кН

Окончательные расчетные усилия в опорной части стойки принимаем по максимуму (для правой стойки):

Мрасл=29,23кН·м

Qрас=Qл=9,535кН

Nрас=N=135,7кН





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


17
5. Конструктивный расчет стойки.
Данный расчет сводится к прочности и устойчивости принятого сечения стойки как сжато-изгибаемого элемента.

Предварительно подбираем сечение стойки (hст, bст), исходя из конструктивных требований:

hст=l/15=21/15=1,4м; bст  hст/5=1,4/5=0,28м

Учитывая g=45мм, уточняем высоту сечения стойки:

hст=g·ng=45·32=1440мм=1,44м

Геометрические характеристики сечения стойки:

а) площадь сечения:

F=hст·bст=1,44 ·0,28=0,4032 м2

б) момент сопротивления сечения относительно оси х:

Wx=bст·hст2/6=0,28·1,44/6=0,0672м3

в) момент инерции сечения относительно оси х:

Ix=hст·bст3/12=0,28·1,442/12=0,04838 м4

Проверка прочности:

=Nрас/F+Мрас /·Wx  Rc

Rc=mсл·m· Rc=0,9·0,95·15=12,825 МПа

=1-(Nрас/·F·Rc)-коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента.

 - коэффициент продольного прогиба (зависит от )

В плоскости изгиба

x=l0x/rx=l0x/0,289·hcт=2,2·5,5/0,289·1,44=29,08

=1-а·(/100)2

а - коэффициент, принимаемый для древесины 0,8

x=1-0,8(29,08/100)2=0,932

=1-135,7·103/0,932·0,4032·12,825·106=0,972

=135,7·103/0,4032+29,23·103/0,972·0,0672=0,784 МПа

Rc=12,825МПа

Прочность стойки обеспечена.
Проверка сечения стойки на устойчивость из плоскости изгиба

(по оси у):

=Nрас/F·y  Rc

l0y=y·Hст=1·5,5=5,5м

ry=Iy/F=bст3·hст/12·bст·hст=0,289·bст

у=l0y/ry=l0y/0.289·bст=5,5/0,289·0,28=70,97 >70

у=А/у2=3000/(70,97)2=0,596

А- коэффициент, принимаемый для древесины 3000:

=135,7·103/0,4032·0,596=1,56МПа < Rc=12,825Мпа

Устойчивость сечения стойки из плоскости изгиба обеспечена.






ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


18



Проверка клеевого шва стойки на прочность:

=Qрас·S/·Ix·b  Rск

Rск=1,5МПа-расчетное сопротивление древесины скалыванию

S=bст·h2ст/8-статический момент изгибаемой части сечения относительно нейтрального слоя поперечного сечения

S=0,28·1,442/8=0,0725 м3

b=0,6м - расчетная ширина сечения

=9,535·102·0,0725/0,972·0,04838·0,6=0,01МПа  1,5МПа

Прочность клеевого шва стойки обеспечена.
В результате расчета принята стойка с поперечным сечением 0,28х1,44м составлена из 32 слоев.





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


19
6. Расчет опорного узла.
Так как пролет рамы l=21м, то опорный узел стойки, жестко защемленной в фундамент, решается с помощью установки на стойках стальных траверс для крепления анкерных болтов.

Наибольшие растягивающие усилия, возникающие в болтах:

Npасоп=(Рстq+ Рстог+ Рстсв)·n1/n

Npасоп=(47,3+13,28+11,6)1,1/1=79,4 кН

Мрасоп=[(W-Xвриг-Xвст)·Hcт+ Рств·Hcт2/2+Xогст·Hcт· n1/n-Мстог· n1/n]·1/

Мрасоп=[(2,013-0,252-0,32)·5,5+ 1,24·5,52/2+2,12·5,5· 1,1/1-0,78· 1,1/1]· 1/0,972=39,74 кН·м

max=-Nрасоп/bст·hн+6· Мрасоп/ bст·hн2

min=-Nрасоп/bст·hн-6· Мрасоп/ bст·hн2

hн=hст+6·ст=1,44+6·0,045=1,71-высота сечения стойки на опоре.

max =-79,4/0,28·1,71+6·39,74/0,28·1,712=0,13 МПа

min=-79,4/0,28·1,71-6·39,74/0,28·1,712=-0,46 МПа

Участки эпюры напряжений равны

С=max· hн /(max+min)=-0,67м ; а= hн/2-С/3=1,71/2+0,67/3=1,08м

У= hн- С/3-S; S=3·ст; У=1,71-0,67/3+0,135=1,62м

Усилия в анкерных болтах

Z=(Мрасоп- Npасоп·а)/у=(39,74-79,4·1,08)=46,01 кН

Площадь поперечного сечения болта

Fб= Z/Rрб·nб

nб- количество анкерных болтов с одной стороны стойки

Rрб- расчетное сопротивление анкерных болтов на растяжение

Fб=46,01·103/2·16·103=1,45 см2

Принимаем диаметр анкерных болтов dб=16 мм

Максимальный изгибающий момент в стальной траверсе

Мmax=Z·(lт-bcт/2)/4=46,01·( 0,296 - 0,28/2)/4=1,8 кН·м

lт= bcт+ dб=0,28+0,016=0,296

Из условия размещения анкерных болтов принимаем уголок траверсы 70х70х7 (ГОСТ 8509-93) с Ix=42,98 см4, z0=1,99см.

Проверяем траверсу на прочность

?тmax(bуг- z0)/Ix
bуг- ширина полки уголка, R-расчетное сопротивление стали уголка.

?т=1,8·102(7- 1,99)/42,98=19 кН/см2<22 кН/см2

Прочность клеевого шва: =Z/bрас·hш  Rскср,

hш- длина приклейки дополнительных досок

bрас=0,6·b=0,6·0,28=0,17м – расчетная ширина сечения стойки

Rскср= Rск/(1+?· hш/у)=1,5/(1+0,125·0,32/0,07)=0,95 МПа – среднее

расчетное сопротивление клеевого шва на скалывание.

=46,01·103/0,17·0,32=0,8 МПа< 0,95 МПа

Прочность клеевого шва обеспечена.





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


20
7. Расчет карнизного узла.
Карнизный узел в двухшарнирных дошатоклеенных рамах характерен шарнирным примыканием к стойке балки покрытия. В мере опирания ставится обвязочный брус, ширину которого находят из условия смятия древесины балки поперек волокон в опорной плоскости:

об=А/b·Rсм90, где

А=112 кН – опорная реакция балки.

Rсм90=3МПа – расчетное сопротивление смятию древесины поперек волокон.

b=0,19м – ширина балки.

об =112·103/0,19·3·106=0,196 м

Принимаем об=200мм

Высоту обвязочного бруска назначаем: hоб=220мм

Проверяем: hоб, как распорки вертикальных связей между стойками при [ ]=200 и при расстоянии между балками В=450см

hобгр=В/·r=450/200·0,289=7,8см < hоб=22см





ПЗ.КП.КД.КГТУ-07-СТ4

Лист


21



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.


  1. Будасов Б.В., Каминский В.П. Строительное черчение: Учеб. Для

вузов –М.: Стройиздат., 1990-464с.

  1. Гринь И.М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет.-Киев: Высшая школа. 1975-

280с.

  1. Дарков А.В. и др. Строительная механика. –М. Высшая школа. 1976-

800с.

  1. Конструкции из дерева и пластмасс. Примера расчета

конструктирования. – Киев: Высшая школа. 1981 – 392с.

  1. СниП 2.01.07-75. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия –

М. Стройиздат. 1976-59с.

  1. СНиП II-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции.-

М.Стройиздат.1982-65с.

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