• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

КП Деревянные конструкции

  • Добавлен: 23.05.2016
  • Размер: 2 MB
  • Закачек: 2
Узнать, как скачать этот материал

Описание

В данном курсовом проекте требуется запроектировать деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания склада готовой продукции. Также требуется выполнить расчеты следующих конструкций: элементов беспрогонного покрытия, трапециевидной фермы, стойки каркаса и их узлов сопряжения.

Состав проекта

icon
icon
icon 025 Саша.bak
icon Derevyashki 025.docx
icon ферма 025.lir
icon Чертеж.dwg

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Derevyashki 025.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Казанский Государственный Архитектурно-Строительный Университет
Кафедра металлических конструкций и испытания
«Проектирование однопролетного производственного здания»
Статический расчет фермы.7
Подбор сечений элементов фермы.13
Расчет и конструирование основной стойки каркаса.17
Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания.22
Список используемой литературы.23
В данном курсовом проекте требуется запроектировать деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания склада готовой продукции. Также требуется выполнить расчеты следующих конструкций: элементов беспрогонного покрытия трапециевидной фермы стойки каркаса и их узлов сопряжения. После выполненных расчетов следует разработать чертежи всех проектируемых конструкций и узлов сопряжения сборных элементов.
Длина здания L1 – 37.4 м
Длина пролета L - 19 м
Высота стойки каркаса Н – 60 м
Шаг несущих конструкций В – 34 м
Район строительства город - Казань
Поверхностные нагрузки:
Расчетная снеговая – 24 кНм2
Ветровая нагрузка – 030 кНм2
Тепловой режим здания – теплый
Сечение стойки каркаса – сплошная дощато-клееная стойка
Тип конструкции покрытия – беспрогонное
Высоту фермы в середине пролета принимаем равной 4350 мм на опоре 2550 мм строительный подъем 120 мм.
Рис. 1. Схема несущих конструкций.
Размеры панелей в плане – 15 x 34 м
Обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта ВВВ толщиной 8 мм ребра из основных досок второго типа клей КБ-3пароизоляция из плёнки толщиной 0.2 мм .Каркас панели состоит из 4х продольных ребер а=47.7см высотой 17.4 см толщиной 4.6 см. Ширина панели по низу 149смпо верху 147 см.
lp=l*0.99=340*0.99=3366 см
принятая высота панели:
h=0.8+0.8+17.4=19 см
Rфс=140 кгссм2 (14 МПа);Rфс=120 кгссм2 (14 МПа);Rфс=65 кгссм2 (14 МПа); Rскф=8кгссм2(08 Мпа);модули упругости вдоль волокон Eф=90000 кгссм2(9000 МПа); для древесины Rн=130 кгссм2; Rск=16кгссм2; Eд=100000 кгссм2
Таблица 1. Нагрузки на 1м2 панели.
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка
Коэффициент надёж-ности по нагрузке f
Кровля рубероидная трёхслойная
Полная нагрузка на 1 м2 покрытия
Геометрические характеристики сечения:
nф=ЕдЕф=10000090000=111
Приведенная площадь сечения:
Fпр=2bфф+nфbphp=2*135*0.8+(1.11*4.6*17.4)*4=568.5 см2
где hp=174 см; bp=46 см – высота и толщина рёбер.
Приведённый момент инерции (без учёта собственных моментов инерции обшивок) плиты:
Iпр=nфF2фн+Fфвy2фв+ nрFрy2р+nр Iр = 25720см4
Где Fфн= bфр*фн – расчётная площадь поперечного сечения растянутой нижней обшивки;
Fфв= bфр*фн - расчётная площадь поперечного сечения растянутой верхней обшивки;
Fр=4h0b0 – площадь поперечного сечения рёбер
Проверка панели на прочность.
Расчётный изгибающий момент в середине пролёта:
M=ql28=328*1.5*3.3628=694.31 кг*м
Напряжение в растянутой обшивке:
фр=MyнnфIпр=69431*9125720=24.56кгсм2
Устойчивость сжатой обшивки:
фc=Myв Iпр φф =69431*9.125720*0.428=57.4кгссм2Rфс
При расстоянии между рёбрами в свету 43 см и толщине фанеры=08 см; аф=4308=54>50
Тогда φф=1250(а ф2)=1250*082432=0428
Проверяем верхнюю обшивку на местный изгиб сосредоточенной силой как заделанную по концам (у рёбер) балку шириной 100 см:
а=43133Rфн ф2=1.33*65*0.82=55.3 см
Проверяем скалывающее напряжение по клеевому шву фанерной обшивки:
Поперечная сила равна опорной реакции
Q=328*1.5*3.362=826.56 кгс
Приведенный статический момент верхней обшивки относительно нейтральной оси равен:
Sпр=Fфвyфn=135*0.8*9.1=982.8 см3
При расчётной ширине клеевого соединения bp=4*4.6*18.2 см находим касательные напряжения:
=QSпрIпрbp=826.56*982.825720*18.4=171кгссм2
Относительный прогиб панели равен:
fl=5qнl3384EфIпр=5*234.3*15*3363384*90000*25720=0075 смl250=1.18 см
Статический расчет фермы.
Собственный вес несущей конструкции определяем по формуле:
Сбор нагрузок на раму приведен в Таблице 2.Расчет производим в ПК ЛИРА 9.6. Расчетная схема фермы на рис.3 усилия от каждого загружения – в Приложнии 2.
Параметры РСУ и усилия в стержнях от РСУ приведены в таблицах 3 и 4 соответственно.
Наименование нагрузки действующей на ферму
Коэффициент надежности по нагрузке
Собственный вес плиты с утеплителем и рулонной кровли кгм
С учётом коэффициента надёжности по назначению здания n = 0.95 и шага колонн в продольном направлении 3.4 м расчётная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна:
Узловая нагрузка от снега 3.17*3.4*240=2586.72 кг
в крайнем узле 2586.72*0.5=1293.36 кг
От постоянной нагрузки 3.17*3.4*70.34=758.13кг
в крайнем узле 758.13*0.5=379.1 кг
а) Загружение «Собственный вес»
б) Загружение «Снег на всем пролете»
в) Загружение «Снег на половине пролета»
Рис. 3. Расчетная схема фермы: абв - загружения.
Расчетные усилия для подбора сечения:
- верхний пояс –108.641 кН;
- нижний пояс – 16.107 кН;
- раскосы сжатые – 111.790 кН;
- раскосы растянутые – 37.160 кН;
- стойки –32.177 кН.
Подбор сечений элементов фермы.
Подбор сечения верхнего пояса.
Горизонтальные проекции каждой панели верхнего пояса рассматриваем как однопролетные балки с соответствующей схемой загружения. Кроме продольных усилий в панелях возникают изгибающие моменты и поперечные силы.
В качестве расчетной рассматриваем среднюю панель верхнего пояса при действии снеговой нагрузки на всем пролете. Предварительный подбор сечения ведем с учетом продольного усилия N=108.641 кН. Ширина прямоугольного сечения b=9см после фрезерования досок шириной 10см. Требуемую площадь сечения можно определить из выражения:
Fтр=17NRс=17*108.641 15=123.13см2;
где коэффициент 17 учитывает изгибающий момент гибкость и прогибы в стержнях. Rс=15 кНсм2 – расчетное сопротивление древесины хвойных пород 2-го сорта при ширине сечения b>13см.
Требуемая высота сечения:
hтр=123.139=13.68см.
Принимаем верхний пояс в виде клееного разрезного бруса прямоугольного поперечного сечения 9*20см где высота скомпонована из 10 слоев досок толщиной 2см после фрезерования досок сечением 25*10см:
A=b*h=9*20=180 см2;
Предусмотрим разгружающий момент в верхнем поясе за счет эксцентриситета е=7см.
М=(g+S)lн28-Ne=(2.39+802)*3.1728-108.641*007=5.47кНм.
Q=(g+S)lн2=(2.39+8.01)*3.172=16.484 кН.
Проверяем сечение верхнего пояса по нормальным напряжениям при максимальном продольном усилии N=108.641 кН и соответствующем изгибающем моменте М=5.47кНм.
r =029h=029*20=5.8 см.
=1-Nλ2(3000*Rc*A)=1-108.641*552(3000*15*180)=059
Мд=М=547059=927.11кНсм
=NA+MдW=108.641180+927.11600=2.15кНсм2=21.5 Мпа>Rc=15МПа.
Прочность не обеспечена увеличиваем сечение до 9*30 см
r =029h=029*30=8.77 см.
=1-Nλ2(3000*Rc*A)=1-108.641*45.32(3000*15*270)=077
Мд=М=547077=709.8кНсм
=NA+MдW=108.641270+709.81350=0.93кНсм2=9.3 Мпа Rc=15МПа.
Статический момент и момент инерции сечения:
S=bh028=9*3028=1012 см3
J= bh0312=9*30312=20250см4
Проверку устойчивости плоской формы деформирования сжато-изгибаемого верхнего пояса фермы производим с учетом раскрепления его через каждые
φу = 3000 λу2=300057=092
φм = 140b2kф(l0h)=140*92*113(150*30)=3.56 где kф=113
N(φу RcAбр)+( Мд( φм RиWбр))2=
=108.641(092*15*270)+(750(3.56*15*1350))2=0391
т.е. устойчивость плоской формы деформирования верхнего пояса фермы обеспечена.
Подбор сечения нижнего пояса.
Подбираем по наибольшему растягивающему усилию в элементе N=16.107кН
Aтр=N(γcRy)=16.107(095*235)=0.72см2
где γc=095 – коэффициент условия работы Ry=235 МПа=235 кНсм2;
Принимаем сечение из двух равнобоких стальных уголков 2 L70*5 с А=620*2=1240см2.
Подбор сечения раскосов.
Произведем подбор сечения сжатого раскоса (элемент №14 в расчетной схеме см. рис. 3) L=4.465м N=- 111.790 кН.
Принимаем ширину сечения из условия:
Принимаем сечение из 9 досок 2.5х20см толщиной 2 см после фрезерования. Т.о. сечение 18х18см.
φу = 3000 λу2=300085.52=041
Нормальное напряжение сжатия
=N( φуAбр)=111.790(026*324)=0841 кНсм2=8.41МПа15МПа.
Подбор сечения растянутых раскосов ведем по наибольшему усилию в элементе N=37.160 кН
Aтр=N(γcRy)=37.16(095*235)=1.66см2
Подбор сечения стоек.
Произведем подбор сечения стоек по максимальному усилию N=32.177 кН. L= 3.75м. Принимаем стойки квадратного сечения для их равной устойчивости. Высоту сечения принимаем из условия:
Принимаем сечение из 5 досок 2.5х10см толщиной 2 см после фрезерования. Т.о. сечение 9х10см.
φу = 3000 λу2=300014362=014
Из условия определим требуемую площадь сечения: =N( φуAбр)R.
A=N(R*φу)= 32.177 (1.5*0.14)=153.23см2
Примем сечение b=h=14см из 7 слоев досок 25х18см A=196см2.
φу = 3000 λу2=3000712=059
=N( φуAбр)=32.177(059*196)=028 кНсм2=28 МПа15МПа.
Конструирование и расчет узлов.
В опорном узле верхний пояс упирается торцом в стальной башмак состоящий из наклонной диафрагмы приваренной к вертикальным боковым фасонкам. Снизу фасонки приварены к опорной плите. Толщина фасонок 1см. верхний пояс крепится к фасонкам болтами а нижний пояс – сварными швами.
Проверяем натяжение смятия в торце верхнего пояса от сминающей продольной силы N=108.641 кН. Высоту площадки торца определяем c учетом эксцентриситета продольной силы е=7см hсм=h-2e=24-2*7=10см.
=NАсм=108.64190=121кНсм2=12.1 МПа Rсм=15МПа.
Коньковый узел решаем при помощи сварного симметричного вкладыша треугольной формы. Наклон боковых сторон вкладыша обеспечивает продольный упор торцов обеих панелей верхнего пояса фермы. Парные деревянные накладки (70*160*240мм) крепятся конструктивно болтами диаметром 16мм.
Промежуточные узлы верхнего пояса решены с помощью стальных элементов позволяющих воспринимать усилия сжатых раскосов и растянутых стоек. Сжатые раскосы крепятся к узлам при помощи лобовых упоров и конструктивных болтов а растянутые стойки по концам – гайками и контргайками.
Проверку торца сжатого раскоса на смятие производят при действии наибольшего продольного усилия N=111.79 кН. Требуемая площадь смятия Атр=NRс=111.7915=74.52см2. Принятые размеры сечения b=18см h=18см обеспечивают площадь смятия больше требуемой А=bh=18*18=324см2>74.52см2.
Расчет и конструирование основной стойки каркаса.
Поперечник здания представляет собой раму м высотой в шарнирном узле м шагом м. Сбор нагрузок на колонну в таблице 5.
Наименование нагрузки действующей на ферму (с учетом шага ферм 34м)
Нормативное значение ветрового давления по высоте w0=030 кНм2 для данного района строительства. Аэродинамические коэффициенты k1 и k2 определяем по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» в зависимости от типа местности (принимаем тип местности В).
Расчетные погонные нагрузки от ветра:
- наветренная сторона:
w1= w0·γf·k1·с1·B=0.3·1.4·0.6·0.8·34=0.685кНм
- подветренная сторона:
w2= w0·γf·k2·с2·B=0.3·1.4·0.6·0.6·34=0514кНм
Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки на верхней точке колонны:
W1= w0·γf·k1·с1·hриг·B=0.3·1.4·0.6·0.8·435·34=2.98кНм
W2= w0·γf·k2·с2·hриг ·B=0.3·1.4·0.6·0.6·435·34=2.3 кНм
w0 - нормативное значение ветрового давления;
k1= k2=06- коэффициенты учитывающие изменение ветрового давления по высоте;
с1 и с2 - аэродинамические коэффициенты:
Неизвестную реакцию определяем по формуле:
Временная (снеговая) нагрузка на колонну:
Расчет дощатоклееной колонны
Задаемся размерами сечения колонны исходя из предельной гибкости λmax=120 по таблице 4 CНиП II-25-80:
где =22 - коэффициент принимаемый по п. 4.21 СНиП II-25-80 при шарнирном закреплении к жесткому диску покрытия и жестком соединении с фундаментом.
Принимаем размеры досок 40х225 мм. После фрезерования досок сечение одной доски составит 345х200мм.
Поперечное сечение дощатоклееной колонны компонуем из 12 досок. Тогда поперечное сечение колонны с учетом фрезерования досок согласно ГОСТ 7307-75 составит: bкхhк=200х414мм.
Собственный вес колонны:
Nк=bк·hк·l·p·γf=0.2·0.414·6·500·10-2·1.1=2.73кН
Постоянная нагрузка на колонну от ригеля:
Суммарная постоянная нагрузка на колонну:
Полная вертикальная нагрузка:
N0= Nп+ Nb=20.34+75.91=96.25кН
Изгибающий момент у основания колонны:
Поперечная сила у основания колонны:
Геометрические характеристики сечения колонны:
Aбр=bкhк=20·41.4 =828см2=82.8·10-3м2
Радиус инерции сечения:
Гибкость колонны при принятом сечении равна:
Коэффициент продольного изгиба определяется по формуле 8 СНиП II-25-80 так как то:
где - расчетное сопротивление древесины 2-го сорта:
Проверка прочности сечения:
Прочность сечения обеспечена.
Проверка скалывающих напряжений в сечении:
где - прочность древесины 2-го сорта на скалывание.
Прочность сечения на скалывание обеспечена.
Проверка устойчивости плоской формы деформирования сжато-изгибаемой колонны по формуле:
Устойчивость колонны в плоскости обеспечена. Устойчивость из плоскости колонны обеспечивается за счет стенового ограждения фахверка.
Расчет и конструирование крепления колонны к фундаменту.
Для того чтобы вычислить растягивающие усилия в анкерах определяем краевые напряжения в основании колонны:
Размеры сжатой и растянутой зон:
Тогда максимальное растягивающее усилие в анкерах:
Определяем диаметр двух анкеров из условия:
Тогда требуемая площадь анкерных болтов составит:
где - расчетное сопротивление фундаментных болтов из стали растяжению; - коэффицент учитывающий ослабление анкеров резьбой (п. 3.4[1]); - коэффициент учитывающий неравномерность работы двух анкеров (п. 3.4[1]).
Требуемый диаметр анкера:
Принимаем по сортаменту анкер диаметром d=36мм.
Расчет горизонтальных болтов
Диаметр горизонтальных болтов можно определить исходя из условия их расстановки относительно ширины колонны в два ряда:
Принимаем по сортаменту болт диаметром d=24мм.
Несущую способность болта определяем по формулам таблицы 17[1] с учетом ветровой нагрузки mн=12:
Количество двухсрезных горизонтальных болтов равно:
где Np - усилие действующее на накладку. Принимаем 12 болтов располагаем их в три ряда. Тогда длина деревянных накладок будет равна: .
Проверка упорного уголка на изгиб
Погонная нагрузка на уголок:
Расчетный изгибающий момент:
Подбираем уголок из условия: тогда требуемый момент сопротивления уголка:
Принимаем уголок 100х100х16 (W=38.04см3).
Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания.
Защитная обработка и конструктивные меры защиты древесины предусматривают сохранность конструкций при транспортировании хранении и монтаже а также увеличивают их долговечность в процессе эксплуатации.
Конструктивные меры обеспечивают предохранение древесины от непосредственного увлажнения атмосферными осадками грунтовыми и талыми водами промерзания капиллярного и конденсационного увлажнения.
Деревянные конструкции должны быть открытыми хорошо проветриваемыми по возможности доступными для осмотра о возобновления защитной обработки. Опорные части несущих элементов должны быть не только антисептированы но и защищены тепло- и водоизоляционными материалами.
При эксплуатации несущих конструкций в условиях где возможно выпадение конденсата на металлических поверхностях следует принимать меры по предохранению древесины от увлажнения в местах контакта с металлом.
Для защиты несущих и ограждающих конструкций от увлажнения должны применяться лакокрасочные материалы тиоколовые мастики и составы на основе эпоксидных смол.
Химическая защита заключается в пропитке их ядовитыми для грибов веществами – антисептиками.
Тактика защиты деревянных конструкций приведена в таблице 6.
Защита деревянных конструкций от гниения Обрабатываемая поверхность
Поверхность несущих элементов
Нанесение влагозащитного лакокрасочного
Пентафелевая эмаль ПФ-115. Алкидно-карбамидная эмаль МИ-181.
Уретаново-алкидная эмаль УРФ№1128
Места соприкасания несущих деревянных элементов с бетоном камнем металлом
Нанесение тиоколовых мастик или герметиков с последующей гидроизоляцией рулонным материалом
Гиоколовая мастика АМ-05.
Тиоколовые герметики У-30М УТ-32
Деревянные прокладки и другие несущие элементы соприкасающиеся с бетоном камнем металлом
Пропитка в холодных ваннах с предварительным нагреванием и последующей гидроизоляцией рулонным материалом допускается нанесение паст с последующей гидроизоляцией рулонным материалом
Фтористый натрий технический.
Список используемой литературы.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектированияГосстрой СССР. – М.: Стройиздат 1983. – 31 с.
Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: Стройиздат 1986.
Шишкин В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс. . – М.: Стройиздат 1974. – 223 с.
Отрешко О.И. Справочник проектировщика. Деревянные конструкции. – М.: Государственное издательство литературы по архитектуре и строительству 1957. – 263с.
Мельников Н.П. Справочник проектировщика. Стальные конструкции. - М.: Стройиздат 1976. – 330 с.
Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: Учебное пособие для студентов вузов обучающихся по специальности «ПГС». – М.: Высшая школа 1990. – 287 с. ил.

icon Чертеж.dwg

Чертеж.dwg
Все работы выполнять в соответсвии с требованиями: СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции
Сварку производить электродами Э42 по ГОСТ 9467-75*
катет швов по толщине свариваемых элементов.
Выполнить антикоррозийную обработку металлических элементов
Монолитный участок запроектирован из бетона класса В-20. Укладка бетона производиться с обязательным вибрированием.
Опорныестенки лестниц выполнять из керамического кирпича М-100
Данный лист смотреть совместно с листами 1
Технические требования
производственное здание
Расчетная схема фермы
Склеивание элементов фермы и колонны производит на водостойком фенолформальдегидной смоле марки КБ-3 по ГОСТ 20907-75
Материал конструкции сосна 2 сорта с влажностью древесины 8-12%
Все металлические элементы выполнить из стали ВСт3пс
Защита мелалла от корозии окраска эмалью 2 раза
Защита от возгорания пропитка МС и ПЦ
Защита загнивания пропитка составом на основе эпоксидной смолы К-153
Сварка производиться ручным электродом Э42
Размеры досок принимаем по сортаменту хвойных пиломатериалов ГОСТ 24454-80Е
Спецификация к сборной конструкции
Склеивание элементов фермы и колонны производит на водостойком фенолформальдегидной смоле марки КБ-3 по ГОСТ 20907-75;
Растянутые элементы и соединяющие детали выполнить из стали марки ВСт3пс; 3.Сварку деталей выполнить электродами Э42
высота сварного шва h=6мм
кроме оговоренных; 4.Болты специфицируются с гайками
Наименование элемента
Спецификация на металлоизделия
Спецификация на лесоматериалы
Горизонтальные связи
Перемена сечения на 170х220
План покрытия M1:200
Схема конструкции прогона
Растянутые элементы и соединяющие детали выполнить из стали марки ВСт3пс;
Клеефанерная панель покрытия М 1:25
Узел опирания панели
Фанера клееная 3400х1500х8
Утеплитель 441х931х130

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 16 часов 9 минут
up Наверх