Курсовая работа - Стропильная система жилого здания - файл n1.docx
Курсовая работа - Стропильная система жилого зданияскачать (1678.5 kb.)
Доступные файлы (4):
n1.docx
Содержание:
Исходные данные по проекту 3
Расчет стропильной системы 4
Список используемой литературы 20
Исходные данные по проекту
Проектирование стропильной системы для жилого здания, расположенного в городе Сыктывкар. Несущие конструкции покрытия – стропильная система из цельных материалов, проектируем из следующих сборочных элементов: обрешетки, стропильных ног, прогонов, стоек, подкосов, крестовых схваток, ригелей, мауэрлатов, кобылок.
Снеговая нагрузка (расчетная) – S
0 = 3,2кПа –V снеговой район. [2]
Ветровая нагрузка – W
0 = 0,23 кПа – I ветровой район. [2]
План здания:
Расчет стропильной системы
Расчет элементов сборных наклонных стропил
Исходные данные
Кровля из профилированной стали толщиной 0,6 мм, уложенной по деревянной обрешетке.
Уклон кровли 21є.
Снеговой район V . Нормативный снеговой покров
Материал конструкций: древесина хвойных пород 2 сорта по ГОСТ 8486-86* с размерами по ГОСТ 24454-80*.
Расчет стропильной ноги
Таблица 2.1.2.1 - Сбор нагрузок на 1 погонный метр стропильной ноги
№ п/п | Конструктивные элементы и нагрузки | Нормативная нагрузка,  |  | Расчетная нагрузка,  |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Постоянные нагрузки |
1 | Профнастил НС35-1000-0,6 Т=0,6 мм, Н=35 мм | 6,4 | 1,05 | 6,72 |
2 | Обрешетка  | 2,5 | 1,1 | 2,75 |
3 | Собственный вес стропильной ноги: | | | |
|  | 12,5 | 1,1 | 13,75 |
Итого: | 21,4 | - | 23,22 |
2. Временные нагрузки |
4 | Полное значение снеговой нагрузки: | | | |
 | 224 | 1,43 | 320 |
Итого полная: | 245,4 | - | 343,22 |
Примечания:

- коэффициент надежности по нагрузке, определяемый по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»;

- плотность древесины ели согласно СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»;
Рис. 2.1.2.1 Расчетная схема стропильной ноги
Стропильные ноги при углах наклона кровли

рассчитываются как балки с наклонной осью. В этом случае постоянную нагрузку, вычисленную на 1м
2поверхности (ската) кровли делят на

, приводя ее к нагрузке на 1 м
2 плана покрытия.
Постоянная нагрузка:
где:

- горизонтальная проекция расчетной постоянной нагрузки,

;

- расчетная постоянная нагрузка,

;

- угол наклона кровли,

.
Снеговая нагрузка:
где:

- горизонтальная проекция расчетной снеговой нагрузки,

;

- расчетная снеговая нагрузка,

;

- угол наклона кровли,

.
Расчет производится по программе «Балка». Для этого необходимо ввести координаты опор и задаться нагрузкой. На рисунке показала эпюра моментов при действии расчетной постоянной нагрузки от профилированного настила, обрешетки и собственного веса стропильной ноги.
Рис. 2.1.2.2 Эпюра моментов Му от действия постоянных нагрузок.
Таблица 2.1.2.2 - Значения моментов от действия постоянных нагрузок
Х, м | Изгибающий момент  |
0,000 | 0,000 |
0,650 | -0,053 |
1,210 | -0,013 |
2,600 | -0,253 |
4,521 | 0,206 |
6,815 | -0,449 |
9,180 | 0,247 |
11,315 | -0,319 |
12,955 | 0,016 |
13,315 | 0 |
На рисунке показала эпюра моментов при действии расчетной снеговой нагрузки.
Рис. 2.1.2.3 Эпюра моментов Му от действия снеговой нагрузки.
Таблица 2.1.2.3 - Значения моментов от действия снеговых нагрузок.
Х, м | Изгибающий момент  |
0,000 | 0,000 |
0,650 | -0,724 |
1,210 | -0,185 |
2,600 | -3,495 |
4,521 | 2,835 |
6,815 | -6,183 |
9,180 | 3,411 |
11,315 | -4,394 |
12,955 | 0,221 |
13,315 | 0 |
Стропильная нога сконструирована из досок и имеет переменное сечение по длине. Кобылка из одной доски, остальная часть стропильной ноги из двух и одной досок, стыкуемых в третьем пролете.
Определим геометрические характеристики сечения стропильной ноги:

,
где:

- момент сопротивления поперечного сечения элемента,

;

- ширина сечения, м;

-высота сечения, м.

,
где:

- момент инерции поперечного сечения элемента,

;

- ширина сечения, м;

-высота сечения, м.
Консоль и первый пролет из доски сечением 50х150мм:
Четвертый пролет из доски 50х250 мм:
Второй пролет и часть третьего из двух досок сечением 50Ч250 мм соединенных между собой прокладками сечением 50Ч250 мм, длиной 250 мм, через 800-1000 мм.
Проверку прочности (I группа предельных состояний) осуществляем согласно п. 4.9 [СНиП II-25-80] по формуле 17:

,
где

- напряжение при изгибе,

;

- расчетный изгибаемый момент,

;

- расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента,

;

- расчетное сопротивление изгибу для древесины хвойных пород 2 сорта п. 3.1 [СНиП II-25-80].
Проверку прогиба (II группа предельных состояний) осуществляем максимальному моменту по формуле:

,
где

- полная нормативная нагрузка.

- модуль упругости древесины, кгс/см
2;

- момент инерции поперечного сечения элемента,

;

- изгибаемый участок стропильной ноги, м;

- угол наклона кровли,

.
Проверка консоли:

.

<

.

<

.
Проверка второго пролета из двух досок сечением 50Ч250 мм соединенных между собой прокладками:

<

.

<

.
Проверка четвертого пролета из доски сечением 50Ч250 мм:

.

<

.

<

.
Расчет прогона
Рис. 2.1.3.1 Шаг прогонов.
Посчитаем ширину грузовой площади, приходящуюся на прогоны:
1 прогон:
2 прогон:
Далее рассчитываем первый прогон как с наибольшей шириной грузовой площадьи нагружения

.
Сбор нагрузок, статический расчет.
Исходя из конструкции покрытия к данным представленным в таблице 2.1.2.1, добавим собственный вес прогонов и помножим на ширину грузовой площади.
Таблица 2.1.3.1 - Сбор нагрузок на 1 погонный метр прогона.
№ | Конструктивные элементы и нагрузки | Нормативная нагрузка, кгс/м2 | f | Расчетная нагрузка, кгс/м2 | ширинса груз. площади, м | Нормативная нагрузка, кгс/м | f | Расчетная нагрузка, кгс/м |
1. Постоянные нагрузки |
1.1 | постоянная нагрузка от профнастила, обрешетки, стропильной ноги. | 21,4 | - | 23,22 | 4,667 | 99,87 | - | 108,37 |
1.2 | прогон (брус 150х200 мм) | - | - | - | - | 15 | 1,1 | 16,5 |
2. Временные нагрузки |
2.1 | Полное значение снеговой нагрузки,  | 224 | 1,43 | 320 | 4,667 | 1045,4 | 1,43 | 1493,44 |
Итого: | 1160,27 | - | 1618,31 |
Сечение прогона – брус 150Ч200 мм. Прогон консольно-балочный. Стыки-шарниры размещаем по парно через пролет, выполняя их косым прирубом с одним болтом. Длину консоли в пролетах с шарнирами назначаем равной
При

консольно-балочные прогоны рассчитывают по равнопрогибной схеме. По этой схеме максимальные изгибающие моменты возникают на промежуточных опорах:

,
где:

- равномерно-распределенная нагрузка,

;

- наибольший шаг стоек, м.
Расчет проведем момента при наибольшем шаге стоек

. Так как

то сечение прогона рассчитывается на косой изгиб.
Нормальная составляющая к скату:

,
где:

- равномерно-распределенная нагрузка,

;

- угол наклона кровли,

.
Скатная составляющая (вдоль ската кровли):

,
где:

- равномерно-распределенная нагрузка,

;

- угол наклона кровли,

.
Тогда:
Расчетное значение нагрузок:
Нормативное значение нагрузок:
Моменты над вторыми с края опорами (расчетные):
Определяем геометрические характеристики сечения прогона:
Проверка прочности и жесткости прогонов.
Расчет на прочность элементов цельного сечения при косом изгибе проводим согласно п. 4.12 [СНиП II-25-80] формуле 20:

,
где: М
х и М
у - составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения,

;
Wx и
Wу - моменты сопротивлений поперечного сечения нетто относительно главных осей сечения, м
3.
Проверку прогиба (II группа предельных состояний) при косом изгибе выполняем по формуле (для равнопрогибной схемы работы прогона):

,
где

и

- составляющие прогиба для главный осей сечения,

.

,
где:

- равномерно-распределенная нагрузка,

;

- модуль упругости древесины, кгс/см
2;

- момент инерции поперечного сечения элемента,

;

- изгибаемый участок стропильной ноги, м.
Для крайних прогонов:
тогда

- предельный относительный прогиб определяем по табл. 19 п. 10. 7. [СНиП II-25-80]
Сечение удовлетворяет проверке прочности (I группа предельных состояний) и жесткости ( II группа предельных состояний).
Расчет стойки
Рис. 2.1.4.1 - Схема опирания стоек.
Определим наибольшую ширину грузовой площади нагружения стропильной ноги:
Сбор нагрузок, статический расчет.
Исходя из несущих конструкций к данным представленным в таблице 2, добавим собственный вес стропильной ноги и помножим на ширину грузовой площади.
Таблица 2.1.4.1 - Сбор нагрузок на грузовую ширину стропильных ног.
№ | Конструктивные элементы и нагрузки | На прогон | Ширена груз. площади, м | На стойки |
Нормативная нагрузка, кгс/м | f | Расчетная нагрузка, кгс/м | Нормативная нагрузка, кгс | f | Расчетная нагрузка, кгс |
1. Постоянные нагрузки |
1.1 | постоянная нагрузка | 114,87 | - | 124,87 | 2,145 | 246,396 | - | 267,846 |
1.2 | Стойка (брус 150х150 мм) | - | - | - | - | 35,44 | 1,1 | 38,98 |
2. Временные нагрузки |
2.1 | Полное значение снеговой нагрузки,  | 1045,4 | 1,43 | 1493,44 | 2,145 | 2242,383 | 1,43 | 3203,43 |
Итого: | 2524,219 | - | 3510,25 |
Сечение стойки – брус 150Ч150 мм, длина стойки 3150 мм. Закрепление концов шарнирное. Стойка работает, как центрально-сжатый элемент постоянного цельного сечения.
Расчет производим по формулам п 4.2. [СНиП II-25-80]:
Нна прочность

,
где:

- расчетная продольная сила;

- сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

- площадь поперечного сечения элемента нетто.
На устойчивость:

,
где:

- расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;

- коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно;

- расчетная площадь поперечного сечения элемента, принимаемая равной:
Рис. 2.1.4.2 Расчетная схема стойки
на прочность
на устойчивость

<

.
Расчет узлов
Коньковый узел
Расчетная длина защемления конца гвоздя в пробиваемом насквозь крайнем элементе:

<

работу конца гвоздя не учитываем.
Расчетная несущая способность гвоздя на срез со стороны пробиваемого гвоздем крайнего элемента

:
Расчетная несущая способность гвоздя на срез со стороны непробиваемого насквозь крайнего элемента:
Построим эпюру действия поперечных сил от действия постоянных и временных сил при
Рис. 2.1.5.1 - Эпюра поперечной силы Q.
Число гвоздей:
Рис. 2.1.5.2 Коньковый узел
Узел опирания на мауэрлат
Расчетная длина защемления конца гвоздя в непробиваемом насквозь крайнем элементе:

<


работу конца гвоздя не учитываем.
Расчетная несущая способность гвоздя на срез со стороны пробиваемого гвоздем крайнего элемента

:
Расчетная несущая способность гвоздя на срез со стороны непробиваемого насквозь крайнего элемента:
Число гвоздей:
Рис. 2.1.5.3 Узел опирания на мауэрлат
Список используемой литературы
СНиП II-25-80 Деревянные конструкции М. Стройиздат 1982г.
СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», Москва, 1996 г.
Шишкин В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс. М. Стройиздат 1974г.
Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. под ред. Иванова В.А. Киев 1981г.
28
20