Расчет треугольной распорной системы и ограждающих конструкций

КДИП мв.dwg

Связи по верхнему поясу распорной системы
Треугольная распорная система Т1
Т Р Е У Г О Л Ь Н А Я Р А С П О Р Н А Я
ПОПЕРЕЧНАЯ СХЕМА ЗДАНИЯ
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА
СВЯЗЕЙ И ТРЕУГОЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
М Е Т А Л Л А на 1 ферму
С П Е Ц И Ф И К А Ц И Я
П Р И М Е Ч А Н И Е .
Материал деревянных элементов - сосна II сорта
Склеивание элементов осуществлять клеем ФР 12.
Сталь С 235 ГОСТ 27772-88*.
Гидроизоляция - 2 слоя рубероида.
Сварку стальных деталей выполнять электродами 3 - 42 А.
треугольные распорные системы
С О С Т А В П О К Р Ы Т И Я
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет"
Кафедра "Конструкции из дерева и пластмасс
шпренгельная балка 528мм
утеплитель - Rockwool 150мм
цементная стяжка 50мм
мягкая кровля - техноэласт 15мм
защитный и рабочий настил
Треугольная распорная система и ограждающие конструкции

курсовой КДиП итог.docx

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра конструкций из дерева и пластмасс
на тему: «Расчет треугольной распорной системы и ограждающих конструкций»
Факультет курс группа ИСА-31 зо (ускор.)
Студент Варгулевич М.О.
Консультант Серова Е.Т.
Схема: Треугольная распорная система.
Отношение стрелы подъема несущей конструкции к пролету: fl=14.
Снеговой район: I =08кПа
Шаг несущих конструкций: 56м.
Высота опоры несущей конструкции 69м.
Кровля: металлочерепица вес=5кгм2.
Длина здания – 11шагов конструкций.
Расчет начинаем с расчета рабочего настила. Рабочий настил укладывается под защитный настил и закрепляется на прогонах. Составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1м2.
Наименование нагрузки
Защитный настил толщина 25мм
Рабочий настил 125х50мм
Постоянная нагрузка:
Временная нагрузка-снеговая 1район S0=08 кНм2
Монтажная (сосредоточенная)
При двойном настиле сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500мм рабочего настила. Сочетания нагрузок.
сочетание. Постоянная + снеговая
Нормативная нагрузка qН=0839·05=0420 кНм
Расчетная нагрузка qр=109*05=0545 кНм
сочетание. Постоянная + сосредоточенная.
Расчетная постоянная нагрузка qр=0306*05=0153 кНм
Эпюра моментов от 1 сочетания нагрузок
Момент при 1-ом сочетании нагрузок М=0124кН·м
Эпюра моментов от 2-го сочетания нагрузок
Момент при 2-ом сочетании нагрузок равен сумме моментов от постоянной и сосредоточенной нагрузки М=002+0335=0337кН·м.
Расчет прочности производим на максимальный момент из двух сочетаний нагрузок.
Определяем момент сопротивления сечения рабочего настила
Момент сопротивления сечения одной доски шир 125мм. :
WДОСКИ125=bh26=0125·00526=0000052 м3
Момент сопротивления сечения одной части доски шир 25мм.:
WДОСКИ25=bh26=025·00526=0000010 м3
Момент сопротивления сечения настила на участке 500мм.
WДОСКИ125+WДОСКИ25=0000062 м3
Расчет по первому предельному состоянию.
=MW=337Н·м0000062м3=544МПаR И·mН=14·12=168МПа
Расчетное сопротивление RИ=14МПа.
mн=12 коэффициент учитывающий кратковременность действия нагрузки.
4МПа168МПа Сечение удовлетворяет проверке на прочность.
Расчет на прогиб (2-е предельное состояние)
Момент инерции определяем аналогично определению момента сопротивления.
Момент инерции сечения доски шир. 125мм:
JДОСКИ125=b·h312=0125·005312=00000013м4
Момент инерции сечения доски шир. 25мм:
JДОСКИ25=b·h312=025·005312=000000026м4
Момент инерции сечения настила на участке 500мм:
J= JДОСКИ125+ JДОСКИ25=000000156м4
Относительный прогиб настила: fl=
–предельный относительный прогиб обрешетки при шаге прогонов 135м по интерполяции значений табл. Е.1 свода правил СП 20.13330.2011
Модуль упругости древесины Е=1000МПа.
апас из условия прочности составляет :
Из условия проветривания «теплой» кровли высоту рабочего настила следует принимать не менее 50мм. Оставляем принятое сечение.
Шаг конструкций -56м.
По заданию – прогоны разрезные.
Принимаем сечение прогона из бруса размером 200х100мм
Шаг прогонов – 135м.
Утеплитель ROCKWOOL Лайт
Баттс γ=37кгм3толщиной 200мм.
Пароизоляция Rockwool 70гм2
Прогон 200х100 с шагом 1350мм
Подшивка из досок 25мм
Временная нагрузка-снеговая
Итого полная нагрузка
Нагрузка при шаге прогонов 135м
нормативная qH=1113·135=15 кНм
расчетная qР=1398·135=189 кНм
Расчетные характеристики древесины 2 сорта
Расчетное сопротивление древесины изгибу RИ=15МПа
Модуль упругости древесины Е=10000МПа
Прогон работает на косой изгиб.
Геометрические характеристики сечения:
Момент сопротивления:
WX=bh26=01·0226=000067 м3
WY=bh26=02·0126=000033 м3
JX=b·h312=01·02312=0000067м4
JY=b·h312=02·01312=0000017м4
Проверка прогона на прочность.
Расчетная нагрузка и изгибающий момент при =14 α=2657º.
Сечение удовлетворяет проверке на прочность (I группа предельных состояний)
Расчет по второму предельному состоянию
Проверка прогона на прогиб.
Относительный прогиб прогона
Сечение прогона не удовлетворяет условию по прогибу.
Принимаем сечение прогона 150х200мм
Прогон 150х200 с шагом 1350мм
нормативная qH=1149·135=155 кНм
JX=b·h312=015·02312=00001м4
JY=b·h312=02·015312=0000056м4
Прогиб прогона 150х200 не превышает предельный.
Условие по 2-ому предельному состоянию выполняется.
Расчет треугольной распорной системы
Геометрическую схему системы принимаем по рисунку.
Расчетный пролет lP=21-04=206м.
Высота системы f=5.15м.
Угол наклона верхних поясов: tgα=05 sinα=0447 cosα=0894
Собственный вес рамы определяем при КСВ=66
Утепленная конструкция кровли
Собственная масса системы
Расчетные нагрузки на 1м системы (при шаге несущих конструкций 56м)
-постоянная qp=0982·56=55кНм
-временная (снеговая) S=0784·56=439 кНм
При первом варианте сочетания нагрузок:
Нормальная сжимающая сила в верхнем поясе у опор
Нормальная сжимающая сила в середине верхнего пояса.
Максимальный изгибающий момент от поперечной нагрузки в середине верхнего пояса
При втором варианте сочетания нагрузок:
Нормальная сжимающая сила в верхнем поясе у опоры А.
Нормальная сжимающая сила в середине верхнего пояса у опоры А.
Подбор сечения верхнего пояса
Верхний пояс рассчитывается как сжато-изгибаемый стержень находящийся под воздействием внецентренно приложенной продольной силы и изгибающего момента от поперечной нагрузки.
Рекомендуется принимать высоту сечения верхнего пояса hп=(
Верхний пояс принимаем из клееного пакета. Для склейки используют доски 33х140мм.
Принимаем пакет из 20 досок толщиной 660мм что составляет 131 пролета.
Принимаем эксцентриситет приложения нормальной силы в опорном и коньковом узлах e=160 мм.
Площадь поперечного сечения F=014·066=00924 м2
Момент сопротивления :
Расчетное сопротивление изгибу и сжатию.
A=3000 для древесины согласно п. 4.3 СП
при h=66см mb=096- таблица 9 СП
mсл=1 при толщине доски 33мм таблица 10 СП
КН=αн+(1- αн)= 081+088·(1-081)=0977
Для шарнирно опертых элементов при эпюрах изгибающих моментов параболического и прямоугольного начертания. Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяются по формуле :
Проверяем прочность принятого поперечного сечения от первого сочетания нагрузок.
Мо=131кН разгружающий момент в узлах MН=Nср·e=1139·016=18кН
Действующий изгибающий момент МД=
Напряжения в верхнем поясе
Проверяем прочность принятого поперечного сечения от второго сочетания нагрузок.
разгружающий момент в узлах MН=Nср·e=937·016=15кН
Недонапряжение по одной из проверок должно быть меньше 5%.
Принятое сечение удовлетворяет условию прочности.
Так как верхний пояс по всей длине раскреплен настилом то расчет на устойчивость не проводится ввиду очевидности ее обеспечения.
Подбор сечения нижнего пояса.
Максимальное расчетное усилие в нижнем поясе возникает при первом сочетании нагрузок
Нижний пояс выполняется из двух стальных уголков 45х45х3мм ГОСТ 8509-86
F=265 см2=265· Ix=513см4 Wх=156см3 ri=139см
Проводим проверку принятого сечения на прочность при центральном растяжении по формуле
коэффициент надежности по назначению
Для совместной работы уголков нижнего пояса их необходимо соединить по длине планками из полосы
Наибольшее расстояние между планками
Во избежание провисания нижнего пояса необходимо установить подвески из тяжей 10
Максимальное расстояние между подвесками
Устанавливаем 3 подвески по длине нижнего пояса системы.
Расстояние между подвесками
Расчет и конструирование узлов.
Упорная плита- плита с ребрами жесткости в которую упирается верхний пояс системы. Упорная плита рассчитывается на изгиб. Расчетная схема – однопролетная балка с поперечным сечением тавровой формы.
Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять hw=hв.п.-2·e=660-2·160=340мм.
Ширина упорной плиты принимается по ширине сечения верхнего пояса.
Геометрические характеристики плиты таврового сечения.
Статический момент относительно оси О-О
Расстояние от центра тяжести сечения до оси О-О:
Расстояние от центра тяжести сечения до верхней грани плиты:
Расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести ребра:
Момент инерции поперечного сечения относительно оси Х-Х:
Моменты сопротивления =43620 мм2
Напряжение смятия древесины по площади упора торца верхнего пояса в плиту:
Пролет плиты принимаем равным расстоянию в осях между вертикальными фасонками
Напряжение при изгибе:
Расчет опорной плиты
Опорная плита – горизонтальная плита которая рассчитывается как однопролетная балка с двумя консолями на изгиб под действием напряжения смятия ее основания. Требуемая ширина опорной плиты определяется из условия смятия мауэрлатного бруса поперек волокон.
Принимаем ширину мауэрлатного бруса bбр=150 мм.
Изгибающий момент в консольной части опорной плиты при ширине расчетной полосы 10мм и вылете 60мм.
Изгибающий момент в пролете опорной плиты:
Требуемая толщина опорной плиты:
Принимаем толщину плиты t=12мм.
Сварные швы прикрепляющие ребра жесткости упорной плиты к вертикальным фасонкам.
Усилие приходящееся на одну фасонку:
Требуемая длина шва при толщине Rf=6мм принимается в соответствии с п. 11.2 СП Стальные конструкции. Принимаем размер катета шва kf=0006м
Rwf=180 МПа – расчетное сопротивление шва
Фактическая длина шва при высоте ребер жесткости hp = 5см.
Сварные швы прикрепляющие нижний пояс из уголков к вертикальным фасонкам.
Сила действующая на один уголок:
Н=1019 кН величина распора.
Катет швов на пере и обушке принимаем одинаковой kf=3мм равный толщине полки уголка. Требуемая суммарная длина швов прикрепляющих уголок:
Требуемая длина шва по перу уголка (смотрит вниз)
Требуемая длина шва по обушку уголка (смотрит на нас)
Длина шва должна быть менее ширины мауэрлатного бруса. 01м015м
Расчет стыка нижнего пояса
Длина нижнего пояса распорной системы 206м.
Максимальная длина изготовляемых уголков 117м следовательно необходимо устройство стыка нижнего пояса. Стык нижнего пояса осуществляем с помощью приваренных накладок толщиной 6мм.
Ширина накладки определяется из условия равнопрочности.
Где Ауг=265мм2 площадь сечения уголка 45х45х3
Расчетное сопротивление растяжению проката
Расчетное сопротивление листовой стали =220 Мпа
Минимальная ширина накладки
С учетом сварных швов принимаем ширину накладки 50мм
Принимаем длину сварных швов 01м тогда длина накладок lн=005 +2
Торцы верхнего пояса в коньковом узле подвержены сжимающему воздействию горизонтальной силы . Усилие смятия 1019 кН.
Размеры площадки смятия назначаем из расчета на обеспечение приложения силы сжимающей верхний пояс с тем же эксцентриситетом что и в опорном узле. Для этого в верхней части сечения устраивается зазор высотой h=2 Площадка смятия в коньковом узле. Fсм=014
Смятие в коньковом узле происходит под углом 2657 к волокнам. Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон определяется по формуле.
Напряжение смятия в узле.
При несимметричном загружении снегом лишь одного из скатов конструкции в коньковом узле возникает поперечная сила которая воспринимается парными деревянными накладками на болтах. Величина поперечной силы в узле при несимметричном загружении снеговой нагрузкой :
Где S=439 кНп.м.-расчетная снеговая нагрузка.
Определяем усилия действующие на болты присоединяющие накладки к поясу. Для определения величины усилий выберем расчетную схему. Величина реакции в балке соответствует величине усилий в соответствующем ряду болтов. Составив уравнения равновесия получим :
; R1-Q-R2=0; R2=R1-Q
По правилам установки нагелей отношение между этими расстояниями может быть l1l2=12 или l1l2=13 Принимаем l1l2=13 следовательно l3=2l2
R2=R1-Q=17-113=57 кН
Принимаем диаметр болтов 16мм и толщину накладок 75мм.
Несущую способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия по углом 90 к волокнам согласно табл 2021 СП находим из условий :
Где а-толщина накладки см
a-толщина накладки см
- коэффициент зависящий от диаметра болтов и величины угла между направлением усилия и волокнами древисины накладки по табл 21 СП.
Смятия крайних элементов – накладок с учетом угла между направлением усилия и волокнами древесины рамы (α=90
Смятия среднего элемента – рамы с учетом угла между направлением усилия и волокнами древесины рамы (
где с- ширина среднего элемента – рамы.
Минимальная несущая способность одного болта на один рабочий шов из данных трех условий Тмин=46 кН тогда необходимое кол-во болтов в ряду ближайшему к центру пластины
Кол-во болтов в ряду на краю пластины
Принимаем расстояние между болтами вдоль волокон по правилам расстановки п. 7.18 СП
l17 принимаем l1=120мм тогда l3=240мм. Расстояние от торца накладки до ближайшего ряда болтов . принимаем 120мм.
Таким образом полная длина накладки равна (120+240+120)=960мм
Ширину накладки принимаем
Расстояние от края накладки до болтов S2мм принимаем 50мм
расстояние между болтами S3 принимаем 75мм.
Изгибающий момент в накладках Мн=Q
Момент инерции накладки ослабленной двумя отверстиями
Момент сопротивления накладки
Напряжение в накладках
где 2-количество накладок
Ru=13МПа-расчетное сопротивление древесины изгибу табл.3 СП
Библиографический список.
Свод правил СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85
Свод правил СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80
Свод правил СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-81
Примеры расчета ограждающих конструкций. Методические указания. В.И. Линьков Е.Т. Серова А.Ю. Ушаков Москва МГСУ 2013г.
Пример расчета треугольной распорной системы. Методические указания. В.И. Линьков Е.Т. Серова А.Ю. Ушаков Москва МГСУ 2013г.
Деревянные конструкции Калугин А.В. Москва АСВ 2008г.