Одноэтажное промышленное здание (с пристроем)

рисунки в пояснительную.dwg

КП-02069964-СК-542-08
рис. 3.5 сечение элементов
рис.5.1 расчётная схема балки
рис. 3.3 сечение элементов нижнего пояса фермы
рис. 5.3 внешняя стойка подсобного помещения
рис. 5.5 внутренняя стойка подсобного помещения
рис. 4.1 стойка основного цеха
рис. 4.2 опорный узел стойки основного цеха
Брус верхнего пояса 231х170
рис. 3.11 узел верхнего пояса
рис. 5.2 каркас подсобного помещения
Брус раскоса 264х170
Брус нижнего пояса 132х170
рис. 3.10 узел нижнего пояса фермы
Узел нижнего пояса фермы
рис. 3.9 опорный узел фермы
Брус раскоса 132х170
рис. 3.12 узел нижнего пояса фермы
рис. 3.13 узел нижнего пояса фермы
рис. 5.4 опорный узел стойки

в пояснит по дереву.dwg

КП-02069964-270102-148-09
Одноэтажное промышленное здание
Геометрическая схема фермы
Каркас подсобного помещения
Спецификация элементов
слоя гидростеклоизола по клеящей мастике
Клеефанерная плита покрытия б=88
Клеедеревянный прогон б=200
Клеедеревянная балка б=594
Металлодеревянная ферма
Утепленная клеефанерная плита покрытия
Брус нижнего пояса 132х170
Брус раскоса 165х170
Брус верхнего пояса 198х170
Каркас подсобного помещения
Стойка клеедеревянная
Балка клеедеревянная
Прогон клеедеревянный
Панель покрытия клеефанерная
Неравнополочный уголок
Pавнополочный уголок
Равнополочный уголок
Ферма металлодеревянная

Пояснилово по дереву Климкина.doc

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Архитектурно - строительный факультет
Кафедра строительных материалов и технологий
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине: "Конструкции из дерева и пластмасс"
на тему: "Одноэтажное промышленное здание
Автор курсового проекта:Климкин Э.Ф.
Специальность: 270102 «Промышленное и гражданское строительство»
Обозначение курсового проекта: КП-02069964-270102-597-09
Курсовой проект защищенОценка
Проектирование и расчет ограждающих конструкций покрытия5
1Конструктивное решение5
2Расчетная схема панели6
3Сбор нагрузок на панель7
4Расчетные характеристики материалов8
5Статический расчет панели и геометрические характеристики
поперечного сечения8
6Проверка плиты на прочность и жесткость10
Проектирование и расчет однопролетного клеедеревянного прогона11
Проектирование и расчет полигональной металлодеревянной фермы 14
1Расчетная схема и сбор нагрузок на ферму14
2Подбор сечений и проверка напряжений в стержнях фермы15
3Расчет и конструирование узлов фермы21
Расчет и конструирование клеедеревянной стойки27
Расчет подсобного помещения31
1.Расчет клеедеревянной балки31
2.Расчет и конструирование внешней клеедеревянной стойки под-
3.Расчет и конструирование внутренней клеедеревянной стойки
подсобного помещения38
Список использованных источников40
Курсовой проект одноэтажного промышленного здания разработан на основе задания на проектирование.
Одноэтажное промышленное здание предназначено для строительства в г. Владимир со следующими климатическими условиями: расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для III снегового района - 18 кПа (табл. 4 прил. 5 [2]); нормативное значение ветрового давления для I ветрового района - 023 кПа (табл. 5 прил. 5 [2]).
Одноэтажное промышленное здание длиной 96 м состоит из двух помещений: основного цеха пролетом 30 м и высотой 8 м и подсобного помещения пролетом 18 м и высотой 6 м.
Конструкция покрытия представляет собой утепленные клеефанерные панели уложенные на клеедеревянные прогоны. По панелям устраивается рулонная кровля из гидростеклоизола. Несущими конструкциями покрытия основного цеха являются полигональные металлодеревянные фермы пролетом 30 м. Для удобства и большей точности статический расчет фермы выполнен с помощью ПК «Лира 9.4». Несущими конструкциями покрытия подсобного помещения являются дощато-клееные односкатные балки прямоугольного сечения пролетом 18 м имеющие уклон i=l:12. Опорами основных несущих конструкций покрытий служат клеедеревянные стойки переменного (основной цех) и постоянного (подсобное помещение) сечений. Они имеют жесткое соединение с фундаментом из бетона класса В20. Стены промышленного здания предусмотрены из стеновых клеефанерных панелей которые крепятся к стойкам.
Таким образом все основные конструкции примененные при разработке проекта одноэтажного промышленного здания являются конструкциями заводского изготовления и отвечают условиям сборного строительства.
Проектирование и расчет ограждающих конструкций покрытия
1 Конструктивное решение
В качестве несущих элементов ограждающих покрытий принимаем утепленные клеефанерные панели покрытия уложенные на клеедеревянные прогоны.
Панель имеет длину l= 3 м ширину b = 15 м две фанерные обшивки 4 продольных и 3 поперечных ребра. Поперечное сечение панели принимаем коробчатой формы (рис. 1.1 а б).
Рис. 1.1. Клеефанерная ребристая панель покрытия:
а — план панели 15 б - поперечное сечение панели; в - расчетное сечение панели; 1 — фанерная обшивка; 2 — продольные несущие ребра; 3 - поперечные ребра; 4 - утеплитель; 5 - пароизоляция; 6 -вентиляционный продух в торцах
Каркас панели выполнен из сосны II сорта по ГОСТ 8486-86*Е; обшивки из плоских листов фанеры ФСФ сорта ПШ по ГОСТ 3916.1-89; клей марки ФРФ-50.
При стандартной ширине листов фанеры 1525 мм с учетом обрезки кромок ширину панелей по верхним и нижним поверхностям принимаем 1490 мм что обеспечивает зазор между панелями 10 мм. В продольном направлении длина панели принимается 2980 мм при зазоре между панелями 20 мм.
Кровлю принимаем трехслойной из рулонных материалов (гидростеклоизол) по клеящей мастике толщиной 3 мм плотностью 1100 кгм3.
Утеплитель - теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем; пароизоляция - полиэтиленовая пленка толщиной 02 мм.
Обшивки толщиной 9 мм предварительно состыковываются по длине.
Продольные ребра после фрезерования верхних кромок принимаем равными 70x25 мм влажностью (10±2)%.
2 Расчетная схема панели
Расчет панели производим по прочности и прогибам при изгибе по схеме однопролетной шарнирно опертой балки (рис. 1.2 а).
На местный изгиб между продольными ребрами обшивки рассчитываются на нормальную составляющую сосредоточенного груза от веса человека Р=1 кН условно распределенной на ширине 1 м по схеме балки жестко заделанной на опорах (рис. 1.2 б).
Рис. 1.2. Расчетные схемы панели:
а - при расчете по прочности и прогибам; б - при расчете обшивки па местный изгиб
3 Сбор нагрузок на панель
Нагрузки на панель приведены в таблице 1.
Нормативная нагрузка qH кНм2
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка qp кНм2
Вес рулонной кровли из трёх слоёв гидростеклоизола
Вес фанерных обшивок ФСФ:
где 700 кгм3 – плотность фанеры
Вес продольных и поперечных рёбер:
где 500 кгм3 плотность сосны
Вес утеплителя (теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем)
Вес пароизоляции (полиэтиленовая пленка)
Примечание. На панель действует снеговая равномерно распределенная нагрузка
с полным расчетным значением s = 1.8 кНм2. Т.к. 0.8 то =1.6 и нормативная нагрузка составляет: кНм2 (п.5.7*[2])
Верхний пояс фермы имеет полигональное очертание но наибольшая нагрузка будет приходиться на панель имеющую наименьший уклон в нашем случае при а = 0° cos 0°=1.
Полная нагрузка на 1 м панели:
нормативная qн = 1.487 1.5 cos0° = 2.23 кНм
расчетная qp = 2.233 1.5 cos0° = 3.35 кНм.
4 Расчетные характеристики материалов
Для фанеры ФСФ сорта IIIII толщиной = 9 мм имеем:
вдоль волокон наружных слоев:
-расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа Rф.р.=14 МПа;
-расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа Rф.с.=12 МПа;
-расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа Rф.и.=16 МПа;
-расчетное сопротивление скалыванию в плоскости листа Rф.ск.=0.8 МПа;
поперек волокон наружных слоев:
-расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа Rф.р.=9 МПа;
-расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа Rф.с =8.5 МПа;
-расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа Rф.и. =6.5 МПа;
модуль упругости Еф=9000 МПа.
Для древесины ребер имеем:
модуль упругости Едр=10000 МПа.
5 Статический расчет панели и геометрические характеристики
Расчетная схема панели при проверке ее по прочности и прогибам при изгибе - однопролетная шарнирно опертая балка (рис. 1.2а).
Расчетный пролет панели с учетом длины опорного участка не менее 5.5 см составляет:
=2.98-0.06 = 2.92 м.
Максимальный изгибающий момент в середине пролета панели с учетом II уровня ответственности здания:
Максимальная поперечная сила с учетом II уровня ответственности здания:
Расчетная схема верхней обшивки – однопролётная заделанная на опорах балка пролётом равным расстоянию между пластями соседних продольных ребер:
Тогда расстояние между продольными рёбрами по осям а=46+2.5=48.5 см.;
l=292 см>6а=648.5=291 см. Согласно п. 4.25 [1] при l>6a расчетную ширину фанерных обшивок следует принимать (Рис. 1.1 в):
bрасч=0.9b=0.9149=134.1 см
Расчетные характеристики клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке учитывая отношение:
Положение нейтральной оси симметричного сечения:
У0=0.5h=0.58.8=4.4 cм
Приведенный момент инерции поперечного сечения панели:
Момент сопротивления поперечного сечения панели:
Приведеный статический момент фанерной обшивки относительно центра тяжести сечения:
Момент сопротивления фанерной обшивки шириной 100 см.:
6 Проверка плиты на прочность и жесткость
Напряжения в нижней растянутой обшивке:
кНм2=3.7 МПа≤Rф.р.kф=140.6=8.4 Мпа
При отношении расстояния с между продольными рёбрами к толщине обшивки ф: коэффициент устойчивости фанеры
Тогда: кНм2=7.7 МПа≤Rф.с.=12 Мпа
Усилия в верхней обшивке при местном изгибе определяем как в балке заделанной по концам:
Напряжения от изгиба верхней обшивки сосредоточенной силой:
кНм2=4.9 МПа≤Rф.и.90mн=6.51.2=7.8 Мпа
Проверка нижней обшивки на растяжение при изгибе:
кНм2=8.1 МПа≤Rф.р.=14 Мпа
где mф – коэффициент учитывающий ослабление фанеры при стыковке.
Напряжение скалывания клеевых швов между слоями фанеры (в пределах ширины продольных рёбер):
кНм2=0.546 МПа≤Rф.ск=0.8 Мпа
Прогиб с учетом II уровня ответственности здания при qр=223 кНм=0.0223 кНсм и Еф=9000 Мпа=900 кНсм2:
где fu - предельный прогиб панели согласно п. 10.7 [2].
Следовательно клеефанерная панель имеет прогибы от нормативных нагрузок не превосходящие допускаемых и ее несущая способность по отношению к расчетным нагрузкам имеет дополнительные запасы.
Проектирование и расчет однопролетного
клеедеревянного прогона
Прогон проектируем цельнодеревянным т.к. перекрываемый им пролет имеет длину 6 м.
Прогон расположен поперек скатов покрытия и опирается на основные несущие конструкции - полигональные фермы поставленные с шагом 6 м.
На прогон действуют изгибающие нагрузки от собственного веса покрытия и снега.
Расчетная схема прогона - однопролетная шарнирно опертая балка работающая на косой изгиб представлена на рис. 2.1.
Прогон прямоугольного сечения пролетом в осях 5.8 м (с учетом опирания). Для изготовления прогона применяем сосновый брус II сорта с влажностью до 9%. Рассчитываем прогон находящийся в коньковом узле фермы. Угол его наклона к горизонту а = 0° cos 0° =1.
Расчетная нагрузка от кровли и веса снега при ширине грузовой площади полосы 3 м:
qp = (0.433+1.8)0.953 = 636 кНм.
Нормативная нагрузка от кровли и веса снегового покрова при ширине грузовой площади полосы 3 м:
qн = (0.362+1125)0.953 = 424 кНм.
Нормативная нагрузка от собственного веса прогона:
где kс.в. – коэффициент собственного веса kс.в.=(3 6) – табл.1 [3].
Тогда расчетная нагрузка на прогон от кровли веса снега и собственного веса:
qр = 6.36+0.0441.13=650 кНм.
нормативная нагрузка на прогон от кровли веса снега и собственного веса:
qн = 424+0.0443=437 кНм.
Максимальный изгибающий момент в середине пролёта прогона с учетом II уровня ответственности здания:
Максимальная поперечная сила в середине пролёта прогона с учетом II уровня ответственности здания:
Прогон изготавливаем из бруса прямоугольного сечения шириной b=20 см. Требуемую высоту прогона определяем из условия:
где Rи=15 Мпа=1.5кНсм2 – расчетное сопротивление изгибу для деревянных элементов. Принятая высота удовлетворяет принятому сечению бруса.
Момент сопротивления поперечного сечения прогона:
Нормальные напряжения в прогоне при изгибе:
кНсм2=125 МПа≤Rи=15 Мпа
Расчет прогона на скалывание от действия над опорами максимальных поперечных сил. Статический момент сечения равен:
Момент инерции сечения равен:
кНсм2=0.536 МПа≤Rск=1.5 Мпа
Прогиб с учетом II уровня ответственности здания при qн = 4.37 кНм=0.0437 кНсм и Eдр=10000 Мпа=1000 кНсм2
где - предельный прогиб прогона согласно п.10.7[2].
Следовательно цельнодеревянный прогон имеет прогибы от нормативных нагрузок не превосходящие допускаемых и его несущая способность по отношению к расчетным нагрузкам имеет небольшой запас.
Проектирование и расчет полигональной
металлодеревянной фермы
1 Расчетная схема и сбор нагрузок на ферму
Несущими конструкциями покрытия являются полигональные металлодеревянные фермы. Пролет фермы - 30 м шаг несущих конструкций -6м стрела подъема = 5м.
Расчетная схема фермы показана на рисунке 3.1.
Рис. 3.1. Расчетная схема фермы
Расчетная сосредоточенная нагрузка на ферму от собственного веса и веса покрытия:
где qp - расчетная нагрузка от веса кровли панелей покрытия и прогонов
qp = 0.433+0.044-1.1 = 0.481 кНм2;
qсвн - нормативная нагрузка от собственного веса фермы при kс.в. =3 - коэффициент собственного веса kс.в. =(3 5) - табл. 1 [3]:
L =30 м - пролет фермы;
b ~ Зм - расстояние между узлами верхнего пояса фермы.
Тогда кН в крайних узлах фермы F12=5.345 кН.
Расчетная сосредоточенная нагрузка на ферму от веса снегового покрова:
кН в крайних узлах фермы
Расчет усилий в стержнях полигональной фермы производим с помощью ПК «Лира 9.4.». Расчетные схемы фермы с нумерацией элементов и узлов а также результаты расчета сведенные в таблицу РСУ приведены в приложении А.
2 Подбор сечений и проверка напряжений в стержнях фермы
Подбор сечения элементов верхнего пояса выполняется в следующем порядке.
Максимальная продольная сила сжатия N=-306.048 кН (элементы 16 18). Принимаем сечение из древесины II сорта из досок шириной b = 17 см. Расчетное сопротивление древесины сжатию при b >13 см Rc=15 МПа=1.5 кНсм2 Приближенно требуемая площадь сечения:
где коэффициент 0.6 учитывает влияние изгибающего момента и прогиба в стержнях.
Требуемая высота сечения:
Принимаем сечение bxh=17x231 см
из 7слоёв досок толщиной 3.3 см
после острожки (рис. 3.2.). С учетом
коэффициента высоты сечения mb=1
и коэффициента толщины слоёв
Сжатые деревянные элементы верхнего пояса рассчитываем по прочности и устойчивости при действии продольных сил сжатия N.
Длина =300 см (элементы 16 и 18);
площадь сечения A=bh=1723.1=3927 см2;
радиус инерции сечения
Коэффициент продольного изгиба при = 448 70:
Напряжение: кНсм2=93 Мпа ≤ Rc=15 Мпа
Подбор сечения элементов нижнего пояса.
Нижний пояс фермы растянут (элементы 8142026) поэтому принимаем его сечение из двух неравнополочных уголков (сталь С245 с расчетным сопротивлением растяжению Ry=24 кНсм2 ) уголки устанавливаем большей полкой в плоскости фермы.
Максимальное растягивающее продольное усилие в нижнем поясе N=293607 кН (элемент 1420).
Требуемая площадь сечения одного уголка:
Принимаеем уголок 80х50х5 с Аs=6.36 см2 (рис.3.3.).
Подбор сечения опорных растянутых раскосов.
Опорные растянутые раскосы фермы (элементы 3 31) принимаем сечением из двух равнополочных уголков (сталь С245 с расчетным сопротивлением растяжению Ry=24 кНсм2 ) уголки устанавливаем большей полкой в плоскости фермы. Максимальное растягивающее продольное усилие N=222941 кН.
Принимаеем уголок 50х50х5 с Аs=4.8 см2 (рис.3.4.).
Подбор сечения сжатых раскосов: (элементы 7132127)
Максимальная продольная сила сжатия N=-86784 кН. Принимаем сечение из древесины II сорта из досок шириной b = 17 см. Расчетное сопротивление древесины сжатию при b >13 см Rc=15 МПа=1.5 кНсм2 Приближенно требуемая площадь сечения:
Принимаем сечение bxh=17x132 см из
слоя досок толщиной 3.3 см после
острожки (рис. 3.5.). С учетом
коэффициента высоты сечения mb=1 и
коэффициента толщины слоёв mсл=1
Rс=15 Мпа.Сжатые деревянные
элементы верхнего пояса рассчитываем
по прочности и устойчивости при
действии продольных сил сжатия N.
площадь сечения A=bh=17132=2244 см2;
гибкость Принимаем гибкость равную 100
Коэффициент продольного изгиба при = 100 > 70:
Напряжение: кНсм2=129 Мпа ≤ Rc=15 Мпа
Подбор сечения растянутых раскосов.(элементы 915 1925)
Растянутые раскосы фермы принимаем сечением из двух равнополочных уголков (сталь С245 с расчетным сопротивлением растяжению Ry=24 кНсм2 ) уголки устанавливаем большей полкой в плоскости фермы. Максимальное растягивающее продольное усилие N=68704 кН.
Принимаеем минимальный уголок по сортаменту 45х45х5 с Аs=4.29 см2 (рис.3.6.).
Подбор сечения сжатых стоек: (элементы 251117232933)
Максимальная продольная сила сжатия N=-20735 кН. Принимаем сечение из древесины II сорта из досок шириной b = 17 см. Расчетное сопротивление древесины сжатию при b >13 см Rc=15 МПа=1.5 кНсм2 Приближенно требуемая площадь сечения:
Принимаем сечение bxh=17x165 см из 5 слоёв досок толщиной 3.3 см после острожки (рис. 3.8.). С учетом коэффициента высоты сечения mb=1 и коэффициента толщины слоёв mсл=1 Rс=15 Мпа
Сжатые деревянные элементы верхнего пояса рассчитываем по прочности и устойчивости при действии продольных сил сжатия N.
площадь сечения A=bh=17165=2805 см2;
гибкость Принимаем гибкость равную 40.
Коэффициент продольного изгиба при = 3549 70:
Напряжение: кНсм2=82 Мпа ≤ Rc=15 Мпа
3 Расчет и конструирование узлов фермы
Опорный узел фермы (рис. 3.9) состоит из опорного листа клеедере-вянной стойки и клеедеревянного элемента нижнего пояса соединенных между собой с помощью двух накладок. Таким образом это соединение представляет собой поперечный лобовой упор в котором древесина торца стойки работает на смятие вдоль волокон.
Сечение стойки имеет размеры 165*170 мм в стойке действует продольная сжимающая сила N = -20735 кН. Расчетное сопротивление смятию вдоль волокон для древесины II сорта Rсм=15 МПа. Площадь смятия A=bxh=17165=2805 см2.
Напряжение кНсм2=74 Мпа ≤ Rc=15 Мпа
Металлические накладки выполняются из стали С245 и присоединяются к клеедеревянным элементам с помощью болтов. Диаметр болтов принимаем d=3.6 см двухсрезные nш=2.
Несущая способность болта в одном срезе по изгибу: Ти=1.22.5d2 =1.22.53.62=38.88 кН по смятию древесины: Tc=l.2.0.5cd=l.20.5173.6=37.l кН. Требуемое число болтов для крепления металлических накладок:
Толщину накладок принимаем 8 мм высоту - 100 мм. Проверим прочность накладок на действие сжимающей силы:
Прочность обеспечена.
Опорный лист работает на изгиб как балка на упругом основании. Максимальный изгибающий момент в его сечении при расчетной ширине b=1 см определяем по формуле:
где q1=см=7.4 МПа;q2=Rсм=15 МПа; L1=165 см L2=17 см
Требуемая толщина опорного листа:
Принимаем опорный лист размером: 180х270х3
Для крепления накладок к опорному листу принимаем ручную сварку электродами Э-42 с катетом шва 8 мм.
Стык всех элементов данного узла принимаем на двух накладках (рис. 3.10). Соединение клеедеревянной стойки и клеедеревянного раскоса представляет собой наклонный лобовой упор. В этом соединении необходимо проверить прочность древесины при смятии торца раскоса. Раскос и стойка соединены под углом α =30° в раскосе действует продольная сжимающая сила N=-86784 кН опорный конец раскоса обрезан под углом 30° к его оси. Расчетное сопротивление древесины раскоса смятию вдоль волокон Rс=15МПа поперек волокон - Rc90 =3 МПа под углом α =30° к волокнам:
Площадь смятия А=13.217=2244 см2 .
Напряжение: кНсм2=38 Мпа ≤ Rcα=8.95 Мпа
Торец стойки проверки прочности при смятии не требует т.к. прочность его при смятии вдоль волокон выше.
Конструктивно принимаем 4 болта.
Толщину накладок принимаем 8 мм высоту - 200 мм (для удобства крепления уголков). Проверим прочность накладок на действие сжимающей силы:
Уголки раскоса и металлическогоэлемента нижнего пояса крепим к накладкам с помощью ручной сварки электродами Э-42 с катетом шва 8 мм.
Узел верхнего пояса решается с помощью крепления состоящего из двух деревянных горизонтальных и двух деревянных вертикальных накладок соединяющих два элемента верхнего пояса и элементы верхнего пояса со стойкой соответственно а также клиновидного деревянного вкладыша на винтах.
В этом соединении необходимо проверить прочность древесины при смятии торца элементов верхнего пояса. Элементы соединены под углом α=5° в элементах верхнего пояса действует продольная сжимающая сила N=-306048 кН. Расчетное сопротивление древесины элемента верхнего пояса смятию вдоль волокон Rc=15 МПа поперек волокон - Rc 90=3 МПа под углом α=5° к волокнам:
Площадь смятия А=23117=3927 см2 .
Напряжение: кНсм2=78 Мпа ≤ Rcα=14.9 Мпа
Рассмотрим соединение элементов верхнего пояса с помощью деревянных накладок и болтов.
Принимаем накладки сечением bxh=180x500 мм толщиной 60 мм. Принимаем 2 болта диаметром 20 мм на каждой половине стыка.
Для крепления двух вертикальных накладок к стойке и элементам верхнего пояса принимаем 4 болта диаметром 16 мм накладки 250x100x50 мм. Проверим прочность накладок на действие сжимающей силы.
кНсм2 ≤ Rc=1.5 кНсм2
Клиновидный деревянный вкладыш на винтах рассчитываем на смятие от действия сжимающей силы N от расчетных нагрузок площади смятия А и расчетного сопротивления древесины Rcмα по формуле: =NА≤Rсмα
А=lb=16517=2805 см2- площадь скалывания
=30648280.5=109 МПа≤Rсм84.3=3.03 МПа
Расчет соединений деревянных элементов на скалывание производится на действие скалывающих усилий Т от расчетных нагрузок по формуле:
где Т=N=4147 кН – скалывающее усилие
А=lb=2805 см2- площадь скалывания
Rск=2.1 МПа – расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон.
=41472805=0.147 МПа ≤ Rск=2.1 МПа
Принимаем 4 винта диаметром 16 мм диаметр отверстия в древесине 0.816=12.8 мм. Винты располагаем на расстоянии 516=80 мм=8 см глубина защемления гладкой части 416=64 мм принимаем 7 см.
Расчет и конструирование клеедеревянной стойки
Подберем и проверим сечение клеедеревянной стойки переменного сечения из древесины второго сорта также рассчитаем ее жесткое крепление к фундаменту.
Стойка имеет высоту L=797 м. Принимаем гибкость стойки в направлении действия ветровых нагрузок =70120. Стойка с жестким креплением к опоре и свободным верхним концом имеет расчетную длину Lp= 2.2L = 2.2797=1753 м.
Требуемая высота опорного сечения:
Принимаем доски для склеивания сечением после фрезерования bx=27х2.4 см сечение опорного торца bхh= 27x888 см (37 слоев). В середине торца делается треугольный вырез а=30 см. Сечение крайних площадей опирающихся на фундамент bxhl = 27x294 см. Расстояние между их осями Ll = h-hl = 88.8-29.4 = 594 см. Принимаем сечение верхней части стойки 27x38см. Эксцентриситет действия продольных сил в опорном сечении е= (h-h0)2=(888-38)2 =254см. Сечение стойки показано на рис. 4.1.
На стойку действуют следующие нагрузки:
- от веса покрытия фермы и снеговой нагрузки:
Gст=Vстст=1365 =68 кН
где Vст - объем стойки Vст = (888+38)797272=136 м3.
N = Q+Gст= 20857+6.8 =21537 кН.
Горизонтальные равномерные нагрузки от давления или отсоса ветра w+ и w-. Для г. Владимир wн= 0.23 кНм2 H2L = 797(230) = 0.13 0.5 следовательно: w+=wnkcb=1.20.230.650.86=0.86 кНм
w-=wnkcb=1.20.230.650.66=065 кНм
где k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте; для типа местности В и высоте до 10 м k=0.65
с=08 - аэродинамический коэффициент для наветренных поверхностей с=06 - аэродинамический коэффициент для подветренных поверхностей.
Проверка напряжения в опорном сечении стойки при сжатии с изгибом. Изгибающий момент:
где Н = 316(w+-w-)L = 316(086-065)797=0835 кН.
Расчетное сопротивление сжатию с учетом ширины сечения b>13 см действия ветра mн=12 высоты сечения mб = 0.85 и толщины слоев mсл= 1.07:
Rc= 151.20.851.07=16.37 МПа.
Площади полного А и ослабленного A1 сечений момент инерции I момент сопротивления W радиус инерции i и гибкость:
А=bh=27888=23976 см2;
А1= bh12=272942=15876 см2;
I=b(h3-а3)12=27(8883-303)12=1514761 см4;
W=2Ih=2151476188.8=34116 см3;
Коэффициенты учета переменности сечения Кжn устойчивости φ и влияния деформаций изгиба:
Кжn=0.07+0.93h0h=0.07+0.9338888=0.468
φ =3000 Кжn2=30000.468682=0.303
=1-[N2(3000RcAКжn)]=1-[21537682(30001.637239760.468)]=0.82
Изгибающий момент с учетом деформаций:
Мд=М=820.82=100 кНм.
=NA1+MдW=2153715876+10010034116=828 МПаRc=16.37 МПа.
Проверка устойчивости плоской формы деформирования стойки не требуется поскольку при закреплении ее вертикальными связями через каждые 2 м она обеспечена и опускается. Проверка опорного сечения стойки на скалывание тоже не требуется ввиду отсутствия поперечной силы.
Расчет жесткого крепления стойки к фундаменту.
Расстояние между осями площадей е = 888-30=588 см = 0.588 м.
Максимальная растягивающая сила:
N = Мде-N2=1000.588-215.372=6238 кН.
Расчет крепления с помощью анкерных столиков. Принимаются для крепления столиков к стойке болты диаметром d=2 см двухсрезные nш=2 симметрично работающие при с=b=27 см. Несущая способность болта в одном срезе при учете ветровой нагрузки mн=1.2
По изгибу: Тн=mн2.5d2=1.22.522=12 кН
по смятию древесины Тс=mн0.5bd=1.20.5272=32.4 кН.
Требуемое число болтов для крепления двух столиков:
Требуемое сечение анкерных тяжей по нарезке:
Атр=N(R0.8)= 62.38(240.8)=325 см2.
Принимаются 2 тяжа диаметром d=3.2 см площадью по нарезке А=2.892=578 см2 >Атр=325 см2 .
Опорный узел стойки показан на рис. 4.2.
Расчет подсобного помещения
1. Расчет клеедеревянной балки
Конструкцию кровли и прогонов принимаем как и для основного помещения.
В качестве балки перекрытия принимаем клеедеревянную односкатную
балку прямоугольного сечения пролетом L=12 м утепленного покрытия имеющую уклон i=1:12
cos α=cos 4.76°=0.995
Продольная неизменяемость
покрытия обеспечивается прик-
реплением прогонов к балкам и
постановкой горизонтальных
связей в торцах здания и по е
Геометрическая схема балки показана на рисунке 5.1.
Нагрузки на 1 м2 покрытия приведены в таблице 3.
Вес рулонной кровли из трех
слоев гидростеклоизол
Вес фанерных обшивок ФСФ
Вес пароизоляции (теплоиз.плиты)
Собственный вес балки
Собственный вес балки определен из выражения:
Расчетная нагрузка действующая на балку:
q=(g+s)cosαB=(0.611+1.8)0.9956=1439 кНм
Подбираем опорное сечение из условия прочности на скалывание.
Требуемая высота сечения над опорой:
где b=24 см - ширина доски;
Rcк= 0.15 кНсм2 - расчетное сопротивление древесины скалыванию. Принимаем сечение bxh=24x52.8 см (16 слоев).
Проведем проверку прочности подобранного сечения по нормальным напряжениям:
Момент сопротивления поперечного сечения балки:
Нормальные напряжения в балке при изгибе:
кНсм2≥ Rиmбmск=1.50.931=1.395 кН
где Ru= 15 МПа=1.5 кНсм2- расчетное сопротивление изгибу клееной древесины.
Так как условие не выполнено необходимо увеличить высоту сечения балки.
Принимаем 31 досок тогда hб=31х3.3=102.3 см
Проверяем прогиб балки от нормативных нагрузок:
q=(gн+sн)cosαB=(0.524+1125)0.9956=9.84 кНм=0.098 кНсм
Момент инерции сечения балки:
Модуль упругости древесины Ед= 104 МПа =1000 кНсм.
Балка опирается на стойку посредством дубового вкладыша. Горизонтальные перемещения балки отсутствуют благодаря двум скобам на каждой опоре которые тоже обеспечивают реализацию расчетной схемы балки.
Каркас подсобного помещения представлен на рисунке 5.2.
2. Расчет и конструирование внешней клеедеревянной стойки подсобного помещения
Подберем и проверим сечение клеедеревянной стойки постоянного сечения из древесины второго сорта также рассчитаем ее жесткое крепление к фундаменту.
Стойка имеет высоту L=6м. Принимаем гибкость стойки в направлении действия ветровых нагрузок =80120. Стойка с жестким креплением к опоре и шарнирно-закрепленным верхним концом имеет расчетную длину Lp= 2.2L = 2.26=132 м.
Принимаем доски для склеивания сечением после фрезерования bх=24x3.3 см сечение опорного торца bxh=24x594 см (23 слоя).
В середине торца делается треугольный вырез а=20 см. Сечение крайних площадей опирающихся на фундамент bxh1=24x19.7 см. Расстояние между их осями:
L1=h-h1=594-197=39.7 см. Сечение стойки показано на рис.5.3.
- от веса покрытия прогона балки и снеговой нагрузки:
Gст=Vстст= 08555 =4.27 кН
где Vст - объем стойки Vст = 0.240.5246=0855 м3.
N = Q+Gст= 123.68+4.27=127.95 кН.
Горизонтальные равномерные нагрузки от давления или отсоса ветра w+ и w-. Для г. Владимир
wн= 0.23 кНм2 H2L = 6(218) = 0.17 0.5 следовательно: w+=wnkcb=1.20.230.650.86=086 кНм
где Н = 316(w+-w-)L = 316(086-065)6=0.236 кН.
Расчетное сопротивление сжатию с учетом ширины сечения b>13 см действия ветра mн=1.2 высоты сечения mб = 0.96 и толщины слоев mсл= 1:
Rc= 151.20.961=17.28 МПа.
А=bh=24594=1425.6 см2;
А1= bh12=241922=945.6 см2;
I=b(h3-а3)12=24(59.43-203)12=403169 см4;
W=2Ih=2403169594=135747 см3;
Коэффициент устойчивости φ и влияния деформаций изгиба:
φ =30002=30007662=0.511
=1-[N2(3000RcA)]=1-[127957662(30001.72814256.6)]=0.898
Мд=М=13120.898=1461 кНм.
=NA1+MдW=12795945.6+1461100135747=13.6 МПаRc=17.28 МПа.
Расстояние между осями площадей е = 594-20=394 см = 0.394 м.
N = Мде-N2=14610.394-127952=2689 кН.
Расчет крепления с помощью анкерных столиков. Принимаются для крепления столиков к стойке болты диаметром d=2 см двухсрезные nш=2 симметрично работающие при с=b=24 см. Несущая способность болта в одном срезе при учете ветровой нагрузки mн=1.2
по смятию древесины Тс=mн0.5bd=1.20.5242=28.8 кН.
Атр=N(R0.8)= 2689(240.8)=1.4 см2.
Принимаются 2 тяжа диаметром d=1.4 см площадью по нарезке
А=1.42=2.8 см2 >Атр=14 см2 .
Опорный узел стойки показан на рис. 5.4.
3.Расчет и конструирование внутренней клеедеревянной стойки подсобного помещения
Стойка имеет высоту L=15+6=75м. Принимаем гибкость стойки в направлении действия ветровых нагрузок =80120. Стойка с жестким креплением к опоре и шарнирно-закрепленным верхним концом имеет расчетную длину Lp= 2.2L = 2.275=165 м.
Принимаем доски для склеивания сечением после фрезерования bх=24x3.3 см сечение опорного торца bxh=24x726 см (22 слоя). В середине торца делается треугольный вырез а=20 см. Сечение крайних площадей опирающихся на фундамент bxh1=24x263см. Расстояние между их осями:
L1=h-h1=726-263=46.3 см. Сечение стойки показано на рис.5.5.
Gст=Vстст= 1.35 =65 кН
где Vст - объем стойки Vст = 0.240.7269.75=1.3 м3.
N = Q+Gст= 12368+6.5=13018 кН.
Расчетное сопротивление сжатию с учетом ширины сечения b>13 см действия ветра mн=1.2 высоты сечения mб = 0.96 и толщины слоев
Rc= 150.961=14.4 МПа.
Проверка напряжения в опорном сечении стойки при сжатии.
Гибкость стойки: = Lpi =16500.29726=7837
Коэффициент устойчивости: φ =30002=300078372=0.488
=NA1φ =130182426320.488=21 МПаRc=14.4 МПа.
Условие выполнено прочность обеспечена.
При данном виде загружения стойки растягивающих усилий нет поэтому крепление стойки к фундаменту осуществляется аналогично креплению внешней стойки.
Список использованной литературы:
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. -М.: Стройиздат 1990. -95 с.
СНиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия. - М.: Госстрой СССР 1986.-36 с.
Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: Стройиздат 1986.
Бойтемиров Ф.А. Расчет конструкций из дерева и пластмасс: учеб. пособие для студ. вузов Ф.А. Бойтемиров В.М. Головина Э.М. Улицкая; под ред. Ф.А. Бойтемирова. - 3-е изд. стер. - М: Издательский центр «Академия» 2007. - 160 с.
Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для студентов вузов обучающихся по спец. «Промышленное и гражданское строительство». - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. школа 1990. - 287 с ил.
Шмидт А.Б. Дмитриев П.А. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры Учебное пособие. - М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов 2001. - 292 с ил.
Справочник проектировщика деревянных конструкций А. И. Отрешко. Государственное издательство литературы по стрительству и архитектуре
В.Е. Шишкин Примеры расчёта конструкций из дерева и пластмасс. М. Стройиздат 1974г.
Расчет усилий в стержнях полигональной фермы с
помощью ПК «Лира 9.4.»

Чертеж Климкина.dwg

КП-02069964-270102-СК-597-09
Одноэтажное промышленное здание деревообрабатывающего производства
Геометрическая схема фермы
Каркас подсобного помещения
Спецификация элементов
Утепленная клеефанерная плита покрытия
Каркас подсобного помещения
Стойка клеедеревянная
Балка клеедеревянная
Прогон цельнодеревянный
Панель покрытия клеефанерная
Неравнополочный уголок
Равнополочный уголок
Ферма металлодеревянная
слоя гидростеклоизола по клеящей мастике
Клеефанерная плита покрытия б=88
Клеедеревянный прогон б=495
Клеедеревянная балка б=990
Металлодеревянная ферма
Брус нижнего пояса 132х170
Брус раскоса 132х170
Брус верхнего пояса 231х170
Брус раскоса 264х170
Брус верхнего пояса 198х170