Проектирование дощатоклееных конструкций несущего каркаса одноэтажного промздания

Derevyashki_3_12_final.dwg

Конструктивная схема расположения несущих элементов покрытия
Утепленная клеефанерная плита покрытия
Гнутоклееная полурама Р1 каркаса здания
Спецификация деревянных элементов на раму Р1
Спецификация металлических элементов на раму Р1
Выборка основных материалов на здание
Кафедра "Металлических и деревянных конструкций
Расчет и конструирование ограждающих и несущих досчатоклееных конструкций одноэтажного промышленного здания.
План каркаса здания. Клеефанерная плита покрытия. Гнутоклееная полурама Р1. Узел 1 (опорный). Узел 2 (коньковый). Спецификации.
Материал деревянных элементов - сосна II сорт
влажностью W=12%. 2. Материал стальных изделий сталь С245. 3. Клей - фенольно-резорциновый ФРФ-50К. 4. Сборку выполнять электродами 342А. 5. Фанера влагостойкая шлифованная березовая ФСФ сорт ВВВ.
Гнутоклееная полурама
Металлические элементы

Kursovoy_3_12.docx

Расчет клеефанерной плиты покрытия
Расчет гнутоклееной трехшарнирной рамы
Проверка устойчивости плоской формы деформированной рамы
Расчет опорного узла
Расчет конькового узла
Приложение. 1. Графическая часть
Пролет рамы L=18 м. Шаг рам В=39 м.
Высота рамы в карнизном узле Нкарн=39 м.
Длина здания Lзд = 9B=351м
Угол уклона кровли: 16 градусов.
Вес утеплителя: 115 кНкуб.м.
Температурно-влажностные условия эксплуатации t-W% 1. II класс ответственности здания.
РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ
)Исходные данные для расчета панели:
a)Размеры в плане: 148 ×388
c)Каркас ребер – сосна II сорт
e)Утеплитель – минераловатные плиты
РУФ БАТТС 70×600×1000 мм; γут = 115 кНм3
Пароизоляция Ютафол Н 110 (110 гм2)
f)Кровельный материал – мягкая черепица KATEPAL (8 кгм2).
)Компоновка рабочего сечения плиты.
Толщина фанерных обшивок:
Продольные ребра – по сортаменту принимаем доски 40×150 мм после четырехстороннего фрезерования габариты досок составят 32×142 мм.
Расчётный пролёт панели:
)Проверка верхней фанерной обшивки на местный изгиб
Расстояние между рёбрами в осях:
Расстояние между рёбрами по внутренним кромкам:
Изгибающий момент в обшивке:
Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:
Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:
)Сбор нагрузок на панель
Наименование нагрузки
Продольные рёбра каркаса
Поперечные рёбра каркаса
Итого постоянная нагрузка
Временная нагрузка: Снеговая*
Итого: полная нагрузка
Полная погонная нагрузка:
* Принята в соответствии с рекомендациями к изменению №1 СП 20.13330.2011 (ОАО «НИЦ «Строительство» – ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) п.4 .
где ce – коэффициент сноса снега с покрытия;
ct – термический коэффициент
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие
Sg – нормативное значение ВСП на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимаемое в соответствии с 10.2.
Пункт 10.2 изложен в следующей редакции: «Нормативное значение веса снегового покрова Sg на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимается в зависимости от снегового района Российской Федерации по данным таблицы 10.1.
)Определение геометрических характеристик сечения.
Расчётная ширина фанерной обшивки:
Приведенный момент инерции панели:
Приведенный момент сопротивления панели:
Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:
)Статический расчет панели.
Максимальный изгибающий момент:
)Расчет по I группе предельных состояний.
1.Проверка прочности нижней обшивки.
Напряжение в нижней растянутой обшивке:
2.Проверка устойчивости верхней обшивки:
Напряжение в сжатой обшивке:
3.Проверка на скалывание по клеевому шву.
Расчётная ширина клеевого соединения:
Касательные напряжения:
)Расчет по II группе предельных состояний.
Расчетный прогиб панели:
Предельный прогиб панели:
Рис.1. Клеефанерная плита покрытия.
РАСЧЕТ ГНУТОКЛЕЕНОЙ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ
Исходные данные для расчета рамы.
Расчётный пролет рамы: L=15 м.
Высота карнизной части: Нкарн = 3.9 м.
II класс ответственности здания.
Температурно-влажностные условия эксплуатации: t–W% 1.
Собственный вес покрытия: 0367 кНм2; 0408 кНм2.
Материал рамы – доски 19х160мм сосна II сорт.
Определение геометрических размеров рамы.
Высота рамы в коньке:
Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля и стойки:
Максимальный изгибающий момент будет в среднем сечении гнутой части рамы которое является биссектрисой этого угла тогда:
Центральный угол гнутой части рамы в градусах и радианах:
Длина стойки от опоры до начала гнутой части:
Длина гнутой части:`
Длина ригельной части рамы:
Определение нагрузок на раму
Нормативное значение собственного веса рамы:
для пролёта 18 м (5÷9 для пролётов 12÷30м)
Таблица №2. Сбор нагрузок на раму
Собственный вес покрытия с учётом уклона
Собственный вес рамы
Итого полная нагрузка
Полная расчётная погонная нагрузка
Принята в соответствии с рекомендациями к изменению №1 СП 20.13330.2011
Статический расчет рамы.
Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты х у точки с максимальным изгибающим моментом:
Изгибающий момент М и продольная сжимающая сила N в данной точке:
Подбор сечения криволинейного участка рамы
Расчетное сопротивление сжатию и изгибу для сосны II сорта:
Требуемую высоту сечения hтр можно определить приближенно по величине изгибающего момента:
Требуемое количество слоев:
Принимаем 46 слоев по 19 мм:
Геометрические характеристики принятого сечения:
Высота рамы в опорном сечении: :
Высота рамы в коньковом сечении:
Окончательно принимаем:
Проверка биссектрисного сечения рамы.
Коэффициенты условий работы к расчетным сопротивлениям
При значении отношения
Расчетное сопротивление древесины сосны 2 сорта сжатию и изгибу:
Расчетное сопротивление древесины сосны 2 сорта растяжению:
Изгибающий момент по деформированной схеме:
Расчётный момент сопротивления с учётом влияния кривизны:
Напряжение по сжатой внутренней кромке:
Напряжение по растянутой наружной кромке:
ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОСКОЙ ФОРМЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ РАМЫ
Точку перегиба моментов т.е. координаты точки с нулевым моментом находим из уравнения моментов приравнивая его нулю:
Тогда расчетная длина растянутой зоны имеющей закрепления по наружной кромке равна:
Расчетная длина сжатой зоны наружной (раскреплённой) кромки ригеля (т.е. закреплений по растянутой кромке нет) равна:
Таким образом проверку устойчивости плоской формы деформирования производим для 2-х участков.
Проверка устойчивости производится по формуле:
Гибкость всего элемента относительно оси у
Коэффициент продольного изгиба
Коэффициент φM для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях
Площадь расчетного сечения
Расчетный момент сопротивления поперечного сечения
Показатель степени n=2 т.к. на данном участке нет закреплений растянутой зоны.
Находим максимальный момент и соответствующую продольную силу на расчетной длине 36 м при этом горизонтальная проекция этой длины будет равна:
Максимальный момент будет в сечении с координатами х2 и у2:
Продольная сила в сечении с координатой х2
Гибкость всего элемента относительно оси x
Коэффициент (по табл. 9 СП для hmax=60 см)
Коэффициент учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента определяемый по формуле
Момент по деформируемой схеме:
Подставляем полученные значения в формулу проверки устойчивости плоской формы деформирования:
РАСЧЕТ ОПОРНОГО УЗЛА
Вертикальная опорная реакции:
Горизонтальная опорная реакция:
Площадь поперечного сечения в опорном узле:
Требуемая высота диафрагмы (из расчёта на смятие рамы поперёк волокон от действия распора):
Принимаем высоту диафрагмы hд=160 мм.
Требуемый момент сопротивление вертикальной диафрагмы:
Этому моменту сопротивления должен быть равен момент сопротивления определенный по формуле:
Для крепления башмака к фундаменту принимаем анкерные болты d = 20 мм имеющие следующие геометрические характеристики ГОСТ 24379.0-2012:
Анкерные болты работают на срез от действия распора:
- срезывающее усилие:
Напряжение среза определим по формуле:
Условие прочности анкерных болтов выполняется.
Рис. 3. Общий вид опорного узла.
РАСЧЕТ КОНЬКОВОГО УЗЛА
Проверка торца рамы на смятие.
Площадь торца рамы в коньке:
Расчетное сопротивление древесины смятию под углом 14 градусов:
Проверка торца рамы на смятие:
Расчет и конструирование конькового узла:
Поперечная сила в коньковом узле при несимметричной снеговой нагрузке:
Усилия действующие на болты присоединяющие накладки к поясу:
Ширина накладок: ; принимаем . Принимаем болты диметром d= 16мм.
Расчетная несущая способность 1 среза 1 нагеля:
где толщина крайних элементов;
для стальных нагелей диаметром 16 мм по табл.21.
Смятие крайних элементов-накладок при угле смятия 90°:
Смятие среднего элемента рамы при угле смятия 90°– α = 90°–16° = 74°:
где толщина средних элементов.
Расчетная несущая способность одного болта на один рабочий
- необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду:
количество болтов в дальнем от узла ряду:
Принимаем расстояние между болтами вдоль волокон:
Расстояние между болтами поперек волокон:
Расстояние от края накладки до болтов поперек волокон:
Изгибающий момент в накладках:
Момент инерции накладки ослабленной двумя отверстиями диаметром 20 мм:
Момент сопротивление накладки:
Напряжение в накладках:
Рис.4. Общий вид конькового узла.
)СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-25-80).
)СП 16.13330.2011Стальные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-23-81*).
)СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия (Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*).
)Примеры расчета рамных конструкций. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс». Москва 2013.
)Примеры расчета ограждающих конструкций. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов обучающихся по направлению «Промышленное и гражданское строительство». Москва 2013.
)Конструкции из дерева и пластмасс. Учебник. Филимонов Э.В. Гаппоев М.М. Гуськов И.М. Издательство АСВ 2010г.