• RU
  • icon На проверке: 14
Меню

Курсовая проект "Проектирование дощатоклееных конструкций покрытия и несущего каркаса одноэтажного промышленного здания"

  • Добавлен: 27.10.2022
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Дано:

  1. Исходные данные к курсовой работе: г. Ростов-на-Дону; Пролет здания: 20 м; Шаг конструкции: 4 м; Высота рамы в карнизном узле, м: 5 м; Вес утеплителя, кг\куб.м: 150 ;  Длина здания 40 м.
  2. Перечень графического и иного материала (с точным указанием обязательных чертежей

А1- План М1:100 , поперечная схема здания М1:75, Полурама из прямолинейных элементов М 1:20, клеефанерная плита покрытия М 1:30, узлы М1:20, разрез М 1:100

Состав проекта

icon курсач.dwg
icon курсач.docx
icon чертеж.pdf

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon курсач.dwg

курсач.dwg
Поперечная схема здания М 1:250
Конструктивная схема связей и треугольной системы М 1:250
Треугольная распорная система М 1:30
Коньковый узел М 1:15
Крепление тяжа М 1:10
Узел опирания распорной системы М 1:10
Соединительные планки М 1:5
Древесина -сосна II сорта по ГОСТ 8486-86*Е влажностью (10±2)% 2. Фанера - ФСФ сорта IIIII по ГОСТ 3916.1-89 3. Для изготовления клееных конструкций использовать клей ФРФ-50 4. Утеплитель - теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем 5. Пароизоляция - полиэтиленовая пленка толщиной 0
мм 6. Температурно-влажностные условия эксплуатации по группе А1 7. Металлические элементы
включая затяжку выполнены из стали ВСт3сп5-2 (С 285) 8. Все деревянные элементы обработать комплексным огне-биозащитным составом типа КСД-А 9. Качество древесины в элементах деревянных конструкций должно соответствовать требованиям п.2.2 СНиП II-25-80 10. Первый слой рубероида клеефанерной плиты устанавливается на заводе
два других - на стройплощадке 11. Сварку производить электродами Э42(ГОСТ 9467-75). Типы сварных швов приняты по ГОСТ 5264-80. Катеты сварных швов принимать по наименьшей толщине свариваемых элементов 12. Металлические конструкции окрасить двумя слоями эмали ХС-119 (ГОСТ 21824-76) по грунтовке ГФ-021 (ГОСТ 25129-82)
Клеефанерная плита покрытия М1:20
Распорная система М1:100
Московский Государственный Строительный Университет
НИУ МГСУ 08.03.01-ИПГС-4-5-2022-Конструкции из дерева и пластмасс
Проектирование ограждающих и несущих деревянных
Графическая часть КР
конструкций сооружения
Кафедра металлических и
деревянных конструкций
Конструктивная схема связей и треугольной системы М 1:200
на распорную систему Р-1
Спецификация элементов связей на здание
Материал деревянных конструкций-сосна II сорта
влажностью 12%; 2. Стальные элементы из стали марки С235 ГОСТ 27772-2015; 3. Сварку выполнять электродами типа Э42; 4. Для изготовления клееных конструкций применять клей ФР-12; 5. Все деревянные конструкции поверхности обрабатывать l4
антисептиками и антипиринами;
Спецификация деревянных элементов
Спецификация металличсеких элементов
Подшивка из досок 25 мм
Прогон 150х150 с шагом 1.2 м
Пароизоляция Strotex
Утеплитель ROCKWOOL с шагом 150 мм
Рабочий настил 100х25 с шагом 250 мм
Защитный настил 125х25 (сплошной)
Мягкая черепица RUFLEX
Поперечная схема здания М 1:200
Арматурный стержень ø14
Конструктивная схема связей и треугольной системы М1:200
Треугольная распорная система М1:30
Спецификация деревянных элементов на раму
Клеедеревянная распорная система
Продольные ребра плиты покрытия
Поперечные ребра плиты покрытия
Спецификация металлических элементов на раму

icon курсач.docx

Тип кровли – мягкая кровля (мягкая черепица) RUFLEX 8 кгм2.
Несущие элементы покрытия – рабочий настил и разрезной прогон.
Снеговой район– 2 (г. Ростов-на-Дону).
Шаг конструкций – 4 м.
Режим эксплуатации здания – тёплое. (Утеплитель – теплоизоляция из базальтового волокна ROCKWOOL Light MAT. Плиты - 1000×600 мм).
Расчёт рабочего настила
Принимаем рабочий настил сплошной из досок 100×25 мм 2-го сорта согласно сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 24454-80). Расстояние между осями досок 250 мм. Шаг прогонов – 12 м. Шаг прогонов обычно принимают равным ширине утеплителя (1 или 12 м) + ширина прогона. Плотность древесины γд = 5 кНм3.
Сбор нагрузок на рабочий настил.
Рабочий настил предназначен для укладки по прогонам. По скомпонованному сечению настила составляем таблицу нормативных и расчётных нагрузок на 1 м2. Подсчёт нагрузки на 1 м2 покрытия представлен в таблице 1.1.
Наименование нагрузки
Нормативная нагрузка кНм2
Коэффициент надёжности по нагрузке
Расчётная нагрузка кНм2
Мягкая черепица RUFLEX 8 кгм2.
Защитный настил (сплошной) 125х25мм
Рабочий настил – доска 0100×0025 м с шагом в осях 025 м bн×hн×γДc
Итого постоянная нагрузка
Временная снеговая нагрузка – 2 район.
Итого полная нагрузка
Монтажная (сосредоточенная)
где: д -объемный вес древесины;
bн – ширина сечения рабочего настила;
hн – высота сечения рабочего настила;
с - шаг рабочего настила
Порядок определения временных нагрузок.
Снеговая нагрузка принимается в соответствии со сводом правил СП 20.13330.2016 по СНиП 2.01.01-85*. Нормативное значение снеговой нагрузки принимается на горизонтальную проекцию покрытия для 2 района строительства:
Sо=Cе Ct Sg=1 1 1 10=10 кПа
Ce - коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов принимаемый в соответствии с 10.5-10.9; для покрытий с уклоном кровли 12-20% для однопролетных и многопролетных зданий Ce=0.85. В нашем примере α=18 следовательно согласно п.10.6 Ce=1.0.
Ct=1 - термический коэффициент принимаемый в соответствии с 10.10;
=1 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие принимаемый в соответствии с 10.4;
Sg=10 кПа - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимаемый в соответствии с 10.2
Расчетная снеговая:
Sр=Sо ·γf =10 14=14 кПа
γf=1. 4 - коэффициент надежности по снеговой нагрузке.
Сосредоточенная сила Р=1 кН представляет собой монтажную нагрузку от веса человека с инструментом. Коэффициент надежности по нагрузке γf=1.2 Расчетное значение сосредоточенной силы Рр=Рнγf=1.2 кН.
Порядок определения перераспределения нагрузки от сосредоточенного груза.
При двойном настиле (рабочем и защитном) направленным под углом к рабочему сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500 мм рабочего настила.
В нашем примере двойной настил поэтому полную нагрузку на 1 пог. метр рабочего настила собираем с ширины 05 м:
а) постоянная + снеговая:
нормативная нагрузка qн = 126 ×05=063 кНм.
расчётная нагрузка qр = 168×05=084 кНм.
расчётная нагрузка qрп = 028×05=014 кНм.
Расчёт настила ведём как балки по 2-х пролётной схеме при двух сочетаниях нагрузок. Расстояние между опорами равно шагу прогонов 12 м.
Два сочетания нагрузок:
Постоянная + снеговая.
Постоянная + сосредоточенная сила P = 12 кН.
Расчетные характеристики древесины
Расчетное сопротивление изгибу для сосны 2 сорта отсортированной по сортам:
= 19.5 МПа – расчетное сопротивление сосны 2 сорта;
= 0.66 - коэффициент длительной прочности соответствующий режиму длительности загружения В (таблица 4) СП 64. 13330.2017;
= 1.0 - коэффициент условия работы для 2го (нормальный) условия эксплуатации конструкций определяется согласно п.6.9а СП 64. 13330.2017;
= 1.0 - коэффициент условия работы конструкций эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха ниже плюс 35°С определяется согласно п.6.9б СП 64. 13330.2017;
= 1.0 - коэффициент условия работы для элементов прямоугольного сечения высотой ≤ 50 см определяется согласно п.6.9в СП 64. 13330.2017;
= 1.0 - коэффициент условия работы при сроке службы сооружения ≤ 50 лет определяется согласно п.6.9и СП 64. 13330.2017.
Расчетный модуль упругости древесины при расчете по предельным состояниям 2-й группы ЕII :
= 11500 МПа - средний модуль упругости при изгибе для класса прочности К24 (2 сорт);
=1 - коэффициент для упругих характеристик для режима загружения В;
- произведение коэффициентов условия.
Расчёт по первому предельному состоянию.
Проверка настила на прочность.
М – максимальный изгибающий момент;
W – Момент сопротивления;
– расчётное сопротивление древесины изгибу;
mн = 1.2 - коэффициент учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки принимается только для второго сочетания нагрузок.
При первом сочетании нагрузок:
При втором сочетании нагрузок:
Порядок определения момента сопротивления сечения рабочего настила.
Момент сопротивления рабочего настила определяем на ширине 500 мм.
В зону попадает сечение двух досок. Поэтому чтобы определить искомую величину необходимо вычислить момент сопротивления двух досок:
Сечение удовлетворяет проверке на прочность (I группа предельных состояний). Запас из условия прочности составляет:
Расчёт по второму предельному состоянию.
Проверка рабочего настила на прогиб производится при первом сочетании нагрузок.
Момент инерции сечения 2х досок:
Относительный прогиб настила:
fи – – предельный прогиб обрешетки при шаге прогона 1.2м по интерполяции значений табл. Д1 свода правил СП 20.13330.2016:
Следовательно принятое сечение рабочего настила удовлетворяет условию прочности и прогиба.
При шаге конструкций L = 4 м используем разрезные прогоны
Принимаем сечение прогона из бруса размеров 0150×0150 м согласно сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 24454-80). Шаг прогонов – B = 12 м.
Сбор нагрузок на прогон.
Рабочая доска–100х25мм шаг 250мм bн×hн×γДc
Утеплитель –ROCKWOOL Light MAT γy = 150 кгм3 толщиной 150мм
Пароизоляция – паронепроницаемая полимерный материал Strotex 110 Pi 70 гм2
Прогон 150×150 мм с шагом 1.2м bп×hп×γДc
Подшивка из досок 25мм
Временная нагрузка – снеговая 2 район
hн hп – высота сечения рабочего прогона.
bн bп – ширина сечения рабочего настила и прогона.
γД – объёмный вес древесины.
Снеговая нагрузка определяется так же как и при расчете настила.
Полная нагрузка на 1 пог. метр при шаге прогонов B = 12 м:
qн = 17×12 = 204 кНм – нормативная.
qр = 219×12 = 263 кНм – расчётная.
Расчётные характеристики древесины.
Расчётное сопротивление древесины изгибу:
= 225 МПа– расчетное сопротивление сосны 2 сорта – см. табл. 3 СП 64. 13330.2017;
При расчетах прогона надо иметь в виду что прогон работает на косой изгиб.
Геометрические характеристики сечения: b = 150 мм; h = 150 мм.
Момент сопротивления
Проверку прогона на прочность производим с учётом работы прогона на косой изгиб.
Проверку прогона на прочность.
Расчётная нагрузка при 18°
Сечение удовлетворяет проверке на прочность (I группа предельных состояний). Запас из условия прочности:
Проверка прогона на прогиб:
предельный прогиб прогона определяется по СП 20.13330.2016 табл. Д. 1 по интерполяции значений:
Запас по прогибам составляет:
Треугольная распорная система.
Размеры здания в плане 2040 м. Шаг систем вдоль здания – 4 м.
Здание 2-го класса по степени ответственности. Ограждающие конструкции покрытия приняты из утеплителя (базальтового волокна) с одной нижней обшивкой и кровлей из мягкой черепицы. Район строительства – 2.
Материал несущих конструкций – сосна 2-го сорта с влажностью до 12% металлические элементы из стали марки С235 ГОСТ 27772-88*. Для склеивания древесины принимается фенольно-резорциновый клей марки ФР-12. Несущие и ограждающие конструкции покрытия изготовлены заводским способом.
Геометрические размеры
Геометрическую схему системы принимаем по рисунку 2.1. Расчётный пролёт lр. принимается между центрами опор и определяется как пролёт минус 04 м (l-04 м.). В нашем примере lр. = 20-04 = 196 м. При уклоне кровли =18 ° высота треугольной системы f = .
Угол наклона верхних поясов: = 18°; tg =0.325 ; s cos =0951 .
Рисунок 2.1. Геометрическая схема системы
Определение нагрузок на треугольную распорную систему
Нагрузки от покрытия (постоянные нагрузки) принимаем по предварительно выполненным расчётам ограждающих конструкций.
Собственный вес рамы определяем при kсв. = 6 из выражения:
Sн. – нормативная снеговая нагрузка для 2-го снегового района.
lр – расчетный пролет
kсв. – коэффициент собственного веса рамы принимаемый при пролётах рам (15-30 м).
Нагрузки для рассматриваемого типа здания
Нормативная нагрузки кНм2
Конструкция покрытия
Собственная масса системы
Расчётные нагрузки на 1 м системы (при шаге несущих конструкций 4 м):
Постоянная qрп. = 1084 =432 кНм;
Временная (снеговая) Sрсн. = 144 =56 кНм
где 4 – шаг конструкций (м).
Рисунок 2.2. Два варианта сочетания нагрузок
Определение усилий в элементах системы
Система рассчитывается на два варианта сочетания нагрузок (рис. 2.2):
Постоянная и временная нагрузки на всём пролёте;
Постоянная нагрузка на всём пролёте и временная максимальная на половине пролёта.
При первом варианте сочетания нагрузок:
Горизонтальные (усилие в затяжке):
Продольная сжимающая сила в верхнем поясе у опор:
Продольная сжимающая сила в середине верхнего пояса:
Максимальный изгибающий момент от поперечной нагрузки в середине верхнего пояса:
При втором варианте сочетания нагрузок:
Подбор сечения верхнего пояса
Верхний пояс выполняется в виде клееного пакета из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов 2 сорта (ГОСТ 24454-80) сечением 40150 мм. После фрезерования черновых заготовок по пластам для склейки отбирают чистые доски сечением 33150 мм а после фрезерования пакета сечение будет иметь ширину 140 мм. Клееный пакет принимаем из 19 досок. После склеивания пакета и фрезерования по боковым поверхностям его окончательное сечение 140 627 мм.
Зададимся эксцентриситетом приложения нормальной силы в опорном и коньковом узлах с учётом условия Принимаем e =150 мм.
Рис 2.3. Схема загружения верхнего пояса
Рис 2.4. Эпюра изгибающих моментов от поперечной силы
Рис 2.5. Эпюры изгибающих моментов от продольной силы
Рис 2.6. Эпюры изгибающих моментов от совместного действия поперечной и продольной силы
Геометрические характеристики принятого сечения:
Расчётное сопротивление сжатию и изгибу древесины сосны 2 сорта:
где - расчетное сопротивление сосны 2 сорта;
- коэффициент длительной прочности соответствующий режиму длительности загружения В;
- коэффициент условий работы конструкций эксплуатируемых при установленной температуре воздуха ниже 35°
- коэффициент условий работы для 2-го (нормальный) условия эксплуатации конструкций;
– коэффициент условия работы для элементов прямоугольного сечения h=627;
– коэффициент зависящий от толщины слоёв клеёного элемента;
Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
Для шарнирно опёртых элементов при эпюрах изгибающих моментов треугольного и прямоугольного очертания изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле:
где – изгибающий момент от поперечной силы;
- изгибающий момент от внецентренно приложенной продольной силы;
- поправочный коэффициент учитывающий прямоугольную форму эпюры моментов и определяется по формуле
– коэффициент учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента и определяется по формуле
Проверяем прочность принятого поперечного сечения верхнего пояса от первого варианта сочетания нагрузок:
Момент от поперечной силы:
Разгружающий момент в узлах от продольной силы:
Гибкость верхнего пояса в плоскости действия изгибающего момента при
Действующий изгибающий момент:
Напряжения в верхнем поясе:
Недонапряжение составляет:
Условие прочности выполняется.
Проверку прочности принятого поперечного сечения верхнего пояса от второго варианта сочетания нагрузок можно не делать в виду меньших внутренних усилий.
Так как сжатая зона верхнего пояса по всей длине раскреплен плитами покрытия то расчет на устойчивость плоской формы деформирования не производится 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 сечением 56×56 мм толщиной t=4 мм (ГОСТ 8509-93).
Производим проверку принятого сечения на прочность при центральном растяжении по формуле:
- коэффициент условия работы.
Площадь сечения двух уголков
Расчётное сопротивление проката на растяжение
Коэффициент надёжности по материалу
Для совместной работы уголков нижнего пояса их необходимо соединить по длине планками из листовой стали толщиной 6 мм.
Наибольшее расстояние между планками:
где – радиус инерции уголка.
Во избежание провисания нижнего пояса необходимо установить подвески из тяжей А240 мм.
Максимальное расстояние между подвесками из условия предельной гибкости :
Устанавливаем 2 подвески по длине нижнего пояса системы.
Расстояние между подвесками:
Расчёт и конструирование опорных узлов
Расчёт упорной плиты
Упорная плита – плита с ребрами жесткости в которую упирается верхний пояс системы.
Упорная плита рассчитывается на изгиб приближенно как однопролетная балка с поперечным сечением тавровой формы (рис 2.7).
Рис 2.7. Упорная плита
Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять: . Принимаем 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:
Напряжение смятия древесины по площади упора торца верхнего пояса в плиту:
Расчётное сопротивление сжатию и изгибу сосны 2 сорта:
где – расчётное сопротивление сосны 2 сорта;
– коэффициент условий работы конструкций эксплуатируемых при установившейся температуре воздуха ниже +35°C;
– коэффициент условия работы при сроке службы сооружения ≤ 50 лет.
Пролет плиты принимается равным расстоянию в осях между вертикальными фасонками:
Изгибающий момент в однопролетной балке таврового сечения:
Напряжение при изгибе:
Расчет опорной плиты
Рис 2.8. Конструкция 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 поперёк волокон:
где – максимальная опорная реакция;
сопротивление смятию (сжатию) поперёк волокон
где - расчетное сопротивление сосны 2 сорта.
l = 026 м – длина опорной плиты.
Примем ширину мауэрлатного бруса = 150 мм тогда:
Изгибающий момент в консольной части опорной плиты при расчётной ширине b = 001 м:
Изгибающий момент в пролёте опорной плиты:
Требуемая толщина опорной плиты:
Принимаем толщину плиты t = 11 мм.
Расчет сварных швов.
Сварные швы прикрепляющие рёбра жесткости упорной плиты к вертикальным фасонкам.
Усилие приходящееся на одну пластинку:
Требуемая длина шва при толщине kf = 6 мм в соответствии с п.11.2 [3] (толщина сварного шва назначается с учётом минимальной толщины свариваемых элементов).:
– расчётное сопротивление шва;
- коэффициент глубины проплавления шва;
- коэффициент условия работы;
- коэффициент условия работы шва;
- коэффициент надёжности по назначению;
Фактическая длина шва зависящая от высоты ребра жесткости упорной плиты:
Сварные швы прикрепляющие нижний пояс из уголков к вертикальным фасонкам.
Сила действующая на один уголок:
где – величина распора.
Катет швов на пере и обушке принимаем одинаковой равной kf = 4 мм что на 1 мм меньше толщины полки уголка. Требуемая суммарная длина швов прикрепляющих уголок:
Требуемая длина шва на обушке и пере:
Длина шва должна быть не менее ширины опорной плиты (мауэрлатного бруса):
Расчет стыка нижнего пояса
Длина нижнего пояса распорной системы 196 м.
Максимальная длина изготовляемых уголков 105 м следовательно необходимо устройство стыка нижнего пояса.
Стык нижнего пояса осуществляем с помощью приваренных накладок из листовой стали толщиной tm = 6 мм (рис 2.9).
Рис 2.9. Стык нижнего пояса
Ширина накладки определяется из условия равнопрочности:
где Aуг = 438 мм2 – площадь уголков 56×56×4.
Расчётное сопротивление растяжению проката:
где расчётное сопротивление листовой стали
Минимальная ширина накладки:
Принимаем ширину накладки с учётом сварных швов kf = 4 мм bн = 75 мм. Тогда длина накладок:
Торцы верхнего пояса в коньковом узле подвержены сжимающему воздействию горизонтальной силы достигающей максимального значения при первом варианте сочетания нагрузок. Торцы стыкуются простым лобовым упором. Усилие смятия:
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
Площадка смятия в коньковом узле:
Смятие в коньковом узле происходит под углом 18° к волокнам. Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон определяется по формуле:
Напряжение смятие в узле:
При несимметричном загружении снегом лишь одного из скатов покрытия в коньковом узле возникает поперечная сила которая воспринимается парными деревянными накладками на болтах.
Величина поперечной силы в узле при несимметричном загружении снеговой нагрузкой:
Рис 2.10. Коньковый узел
Определяем усилия действующие на болты присоединяющие накладки к поясу. Величина реакции в балке соответствует величине усилий в соответствующем ряду болтов. Составив уравнения равновесия получим:
Где - расстояние между первым рядом болтов и коньковым сечением;
- расстояние между вторым рядом болтов и коньковым сечением;
- расстояние между болтами первого и второго ряда.
По правилам расстановки нагелей отношение между этими расстояниями может быть l1l2 = 12 или l1l2 = 13. Принимаем отношение 13 чтобы получить меньшие значения усилий.
Принимаем диаметр болтов 20 мм и толщину накладок 75 мм. Несущую способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом 900 к волокнам находим из условий:
Но не более значения
где a – толщина накладки;
- коэффициент зависящий от диаметра болтов и величины угла между направлением усилия и волокнами древесины накладки;
Смятия крайних элементов – накладок с учетом угла между направлением усилия и волокнами древесины рамы (α = 900):
Смятия среднего элемента - рамы с учетом угла между направлением усилия и волокнами древесины рамы (α = 90 – 18 = 72):
где c – ширина среднего элемента – рамы.
Минимальная несущая способность одного болта на один рабочий шов из данных трех условий: тогда необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду:
Количество болтов в дальнем от узла ряду:
Принимаем расстояние между болтами вдоль волокон по правилам расстановки: Принимаем 140 мм тогда расстояние Расстояние между первым и вторым рядами болтов Расстояние от торца накладки до ближайшего ряда болтов должно быть не меньше Принимаем 140 мм. Таким образом полная длина накладки равна
Ширину накладки принимаем что равно 200 мм согласно сортаменту по ГОСТ 24454- 80* принимаем ширину накладки 200 мм тогда расстояние от края накладки до болтов Принимаем 60 мм расстояние между болтами Принимаем 80 мм что больше чем 70 мм.
Изгибающий момент в накладках согласно схеме:
Момент инерции одной накладки ослабленной двумя отверстиями диаметром do= 22 мм (на 2 мм больше чем диаметр болта):
Напряжения в накладках:
где 2 – количество накладок.
Расчетное сопротивление древесины изгибу:
Расчет дощатоклееной колонны.
На колонну действуют:
вертикальные нагрузки постоянные - от веса конструкций покрытия стеновых панелей и собственного веса колонии временная - от веса снега;
горизонтальная нагрузка временная - от давления ветра.
Расчетная нагрузка от кровли на 1 м2 горизонтальной проекции:
Расчетная нагрузка от ригеля (треугольной распорной системы) на 1м2 :
Расчетная нагрузка от снега на 1м2 :
Для определения массы колонны задаемся предварительными размерами сечения исходя из предельной гибкости λ=120 и высоты сечения
Из условия предельной гибкости колонны высота поперечного сечения
Уточним геометрические размеры сечения колонны с учетом рекомендуемого сортамента пиломатериалов 2 сорта (ГОСТ 24454-80). Колонны выполняются из клееного пакета досок. Черновые заготовки принимаем сечением 40 hк= 330 мм.
Плотность древесины γ = 5 кНм3.
Собственный вес колонны:
Нагрузка от стеновых панелей:
– пролет рамы в осях;
– толщина стеновых панелей;
Нагрузка от треугольной распорной системы:
Нагрузка от снега: ;
Максимальная вертикальная нагрузка на колонну:
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки согласно п.11.1.2 [1]:
Расчетная нагрузка от ветра принимается равномерно распределенной по высоте колонны и определяется по формуле:
– нормативное значение ветрового давления (по таб.11.1)
f коэффициент надежности по ветровой нагрузке согласно п. 11.1.8;
– аэродинамический коэффициент внешнего давления п. 11.1.7;
– коэффициент учитывающий изменение ветрового давления для высоты (п. 11.1.5 и 11.1.6);
– эквивалентная высота определяется п. 11.1.5
Для 2 ветрового района кНм3 для местностей типа В при ≤ 5 м. = 05. По условию дано м.
=08- при активном давлении (на левую колонну)
= -05 – при пассивном (на правую колонну).
Определение усилий в колоннах.
Поперечная рама однопролетного здания является один раз статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное удобно принять продольное усилие в ригеле которое определяется по правилам строительной механики в следующей последовательности:
- от равномерно распределенной ветровой нагрузки:
- от внецентренного приложения нагрузки от стеновых панелей:
– расстояние между осью стеновых панелей и осью сечения колонны.
Определение изгибающих моментов и поперечных сил в 3 сочетаниях
(с учетом коэффициента сочетаний).
Первое сочетание (постоянная + снеговая + ветровая). Коэффициент сочетаний l2 =09.
а) в левой колонне на уровне верха фундамента
б) в правой колонне на уровне верха фундамента
Определение поперечных сил.
Определение продольной силы.
Второе сочетание (постоянная + снеговая). Коэффициент сочетаний
б)в правой колонне на уровне верха фундамента
Определение поперечных сил.
Третье сочетание (постоянная + ветровая). Коэффициент сочетаний
Подбор сечения колонн.
Сечение колонны имеет размеры: bк=160 мм hк= 330 мм.
- момент сопротивления м3
- статический момент 0002178 м
Принятое сечение колонны проверяем при первом сочетании нагрузок.
Расчёт проводится от действия продольной силы и изгибающего момента .
Проверка на прочность по нормальным напряжениям п.6.17 [2]:
– площадь нетто сечения колонны;
– момент сопротивления нетто;
– расчётное сопротивление древесины на изгиб (2-го сорта)
Гибкость для колонны равна
Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяемых из расчета по деформированной схеме:
Максимальное нормальное напряжение в колонне:
Оставляем ранее принятое сечение исходя из целесообразности ограничения гибкости.
Проверка на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле согласно п.6.20 [2]:
Fбр – площадь брутто сечения рамы с максимальными размерами на участке
Wбр – момент сопротивления брутто того же сечения;
показатель степени n=2 для элементов без закрепления растянутой кромки из плоскости деформирования и n=1 для элементов имеющих такие закрепления;
у – коэффициент продольного изгиба;
– коэффициент определяемый по формуле
– ширина поперечного сечения;
– максимальная высота поперечного сечения на участке
kф – коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке определяется по табл. Е.2 прил. Е СП [5].
КпN КпM – коэффициенты которые вводятся в расчетную форму при наличии в элементе закреплений из плоскости деформирования со стороны растянутой от момента М кромки. В нашем примере такими закреплениями являются стеновые панели.
- центральный угол в радианах для прямолинейных элементов равный 0;
m=3- число подкрепленных (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки на участке lp.
Подставляем полученные значения в формулу устойчивости плоской формы деформирования:
Следовательно устойчивость обеспечена.
Расчет узла крепления колонны с фундаментом.
Принимаем решение узла показанное на рис.3 с применением железобетонной приставки из бетона класса В-25 () из которой выпущены четыре стержня из арматуры периодического профиля из стали A240 .
Вклеивание арматурных стержней в древесину осуществляется с помощью эпоксидно-цементного клея марки ЭПЦ-I.
Принимаем (предварительно) диаметр арматурных стержней равным 14 мм тогда диаметр отверстия будет равен
Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2d=214 =28 мм.
При определении усилий в арматурных стержнях учитываем что прочность бетона на смятие более прочности древесины
смятие более прочности древесины
Рис.3. Узел крепления колонны
Пренебрегая (для упрощения расчета) работой сжатых арматурных стержней усилия в растянутых арматурных стержнях производим для третьего сочетания нагрузок (постоянная +ветровая нагрузка).
Минимальная сжимающая сила
Изгибающий момент в заделке м
Напряжения на подошве фундамента:
Минимальное напряжение растяжения:
Минимальное напряжение сжатия:
Зона смятия по подошве фундамента:
Определяем усилия в растянутых арматурных стержнях пренебрегая работой сжатых.
Усилие приходящееся на арматурные стержни находим из условия восприятия напряжений отрыва арматурным стержнем.
Требуемая площадь двух арматурных стержней:
Ставим два стержня d=14 мм для которых
Определим расчетную несущую способность вклеиваемых стержней на выдергивание по формуле (см. пл.5.30 5.31 5.32 [2])
- диаметр отверстия;
- длина заделываемой части стержня м (см) которую следует принимать по расчету но не менее 10d и не более 30d - принимаем 300 мм;
- коэффициент учитывающий неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня который следует определять по формуле:
– расчётное сопротивление древесины на изгиб(2-го сорта)
Следовательно несущая способность соединения достаточна.
Вклеиваем арматурные стержни попарно с двух сторон.
Минимальные расстояния определяем в соответствии с правилами в [2]:
- S1=35 d=3.5 14 =49 мм.;
- S2=3 d=3 14 =42 мм;
- S3=35 d=35 14 =49 мм.
Окончательно принимаем: S1= 50 мм. S2=50 мм. S3=60 мм.
Рис. 4 Схема расстановки арматурных стержней
Список использованной литературы:
Методические указания по проектированию распорных конструкций.
Примеры расчёта ограждающих конструкций; составители: к.т.н. А.Ю.Ушаков
Свод правил СП 64.13330.2017 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. М.: Россия 2017.
Свод правил СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. М.: России 2016.
Свод правил СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II25-81*. М.: России 2017.
ГОСТ 24454-80*. Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.
ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 6 часов 30 минут
up Наверх