Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Нижегородский государственный

архитектурно - строительный университет

Кафедра конструкций из дерева и синтетических материалов

на тему: «Расчет и проектирование покрытия по клееным деревянным балкам для неотапливаемого здания»

1. Задание на проектирование

2. Выбор конструктивного решения покрытия

3. Нагрузки

4. Расчет настила

5. Расчет прогонов

6. Расчет двухскатной клееной балки из пакета досок

1. Задание на проектирование

Выполнить расчет деревянного покрытия над неотапливаемым зданием склада для хранения угля. Здание однопролетное пролетом L=20.0 (м). Шаг колонн вдоль здания b=5.5 (м). Район строительства - г. Казань. Участок строительства защищен от прямого воздействия ветра. Согласно табл. 1 [1] для неотапливаемых зданий в нормальной зоне - влажностные условия эксплуатации Б3.

2. Выбор конструктивного решения покрытия

3. Нагрузки

В соответствии с СНиП 2.01.07-85 [2] нагрузки и воздействия подразделяются на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся собственный вес ограждающий и несущих конструкций покрытия. К временным снеговая и монтажная.

Нормативная нагрузка от собственной массы элементов покрытия, если их размеры и материалы уже известны, определяется из выражения:

() (Па)

если элемент непрерывен по всей площади покрытия и имеет постоянную толщину, то вес может быть определенен по формуле:

() (Па)

где и-размеры элементов покрытия в плане,

-толщина элемента

-плотность материала ()

-округленное значение ускорения силы тяжести.

Расчетные нагрузки от собственной массы элементов покрытия определяются умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке , значения которого определяются по табл.1 [2].

Расчет строительных конструкций по предельному состоянию первой группы (прочность, устойчивость и т.п.) выполняется с использованием кратковременной снеговой нагрузки с полным нормативным значением. Полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия с уклоном до 12% зданий без фонарей (что соответствует условиям данного примера) определяется в соответствии с п.5.1,5.2,5.3,5.5 [2]:

где-нормативное значение веса снегового покрова на 1 горизонтальной поверхности земли, принимаем согласно п. 5.2 [2] (для г. Казани -IV снеговой район)

-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговому покрову на покрытие, принимаемый согласно п.5.3-5.6 [2](для двухскатных балок с уклоном верхнего пояса i=1/10-1/20

для зданий защищенных от прямого воздействия ветром

-Расчетная снеговая нагрузка определяется умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузки, который определяется в зависимости от отношения по п.5.7[2]. При значении этого отношения больше 0.8 , а если меньше

При расчете по предельному состоянию второй группы используется длительная снеговая нагрузка с пониженным нормативным значением в соответствии с табл. 19 [3]. Согласно п.1.7[2] снеговые нагрузки с пониженным значением, определяется умножением на коэффициент 0.5- для IV снегового района

4. Расчет настила

При расчете настила рассматривается полоса толщиной . Расчет настила выполняется с учетом неразрывности элементов. Расчетная схема принимается в виде двухпролетной неразрезной балки с пролетами равными расстоянию между прогонами (шаг прогонов).

При незначительных уклонах кровли угол наклона не учитывается и расчет ведется на вертикальные нагрузки.

Настилы рассчитываются на следующие сочетания нагрузок:

а) постоянная и временная от снега (расчет на прочность и изгиб)

б) постоянная и временная от сосредоточенного груза N=1кН с умножением последнего на коэффициент 1.2 (расчет только на прочность).

При двойном настиле (рабочем и защитном, направленном под углом к рабочему) сосредоточенный груз принимают распределенным на ширину0.5 (м) рабочего настила, т.е.: подсчет нагрузок на настил

Полная линейная расчетная нагрузка на рабочий настил:

Где -коэффициент надежности по назначению, принимаемый по приложению[2].

Принимаем шаг расстановки прогонов . Тогда расчетный изгибающий момент в настиле от первого сочетания нагрузок составит:

Геометрические характеристики поперечного сечения рабочего настила шириной и толщиной :

-момент сопротивления:

-момент инерции:

Проверка прочности настила по нормальным напряжениям:

Где -расчетное сопротивление изгибу для элементов настила под кровлю для древесины 2 -го сорта согласно примечания 5 табл.3 норм [1].

Полная линейная нормативная нагрузка на рабочий настил:

Прогиб настила определяется как для двухпролетной неразрезной балки по формуле:

Где -модуль упругости древесины при расчете конструкций по предельному состоянию второй группы согласно п.3.5 норм [1].

При расчете по прогибам должно выполнятся условие:

Где- предельно допустимый прогиб.

Согласно п.2 табл.19 [3] для пролета прогиб составляет , а при пролете прогиб составляет . Для промежуточных значений определяем прогиб интерполяцией:

Предельный прогиб составляет:

Расчетный изгибающий момент в настиле от второго сочетания нагрузок определяется по формуле:

проверка прочности настила по нормальным напряжениям:

где -коэффициент учитывающий кратковременность монтажной нагрузки ,определяемый по табл.6 [1].

Прочность настила от второго сочетания нагрузок обеспечена.

Неразрезные спаренные прогоны проектируем по равно прогибной схеме из досок на ребро со стыками в разбежку расположенными на расстоянии от оси опор. При расстоянии между прогонами , линейные нагрузки на прогон составляют:

-расчетная:

-нормативная:

Расчетный изгибающий момент находится на средних опорах и равен:

Задаемся толщиной досок прогона по табл.3 [1], определяем расчетное сопротивление древесины ели изгибу по п.1 табл.3 равно

Определяем требуемый момент сопротивления поперечного сечения прогона:

Тогда требуемая высота поперечного сечения прогона составит:

Согласно существующему сортаменту пиломатериалов компонуем сечение прогона из двух досок размерами каждая

Фактический момент инерции полученного поперечного сечения прогона равен:

Значение прогиба прогона определяется то формуле:

Расчетная линейная нагрузка от собственного веса прогона:

Линейная нагрузка на прогон от собственного веса:

Момент сопротивления:

Проверка прочности прогона по нормальным напряжениям с учетом собственного веса: прочность прогона обеспеченна.

Стыки досок прогона слева и справа от опоры на расстоянии прикрепляются к неразрезной доске гвоздями, количество которых определяется из условия восприятия половины поперечной силы , в месте стыка, определяется по формуле: ,

где -расстояние от опоры до геометрического центра размещения гвоздей, которое принимается равным:

-при однорядной расстановке гвоздей:

где -диаметр гвоздя, -расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины и между осями гвоздей и торгом деревянного элемента при его толщине , а при . При промежуточном значении толщины наименьшее расстояние определяется по интерполяции.

Принимаем для крепления стыков досок гвозди диаметром, длиной поставленных в один ряд слева и справа от стыка

Глубина защемления гвоздя в древесине досок прогона при их одинаковой толщине (c=b=75 (мм)) определяется из следующих условий:

-если длина гвоздя , то

-если длина гвоздя меньше , то

При этом расчетная длина защемления гвоздя должна быть не менее , т.е. должно выполнятся условие

Расчетная несущая способность гвоздя принимается равной меньшему из всех значений:

Требуемое количество гвоздей определяется по формуле:

Принимаем 6 гвоздей, поставленных в один ряд с расстоянием между осями гвоздей поперек волокон древесины , до кромки доски от крайнего ряда гвоздей .

6. Расчет двухскатной клееной балки из пакета досок

1.Материал для изготовления балок.

Древесина для клееных балок должна удовлетворять требованиям ГОСТ 8486-66*, а также дополнительным требованиям, указанным в приложении 1 [1]. Компоновка поперечного сечения балки выполняется из досок древесины стандартных размеров 2-го и3-го сортов.

2.Расчетные сопротивления древесины

Расчетные значения сопротивления определяются по табл.3 [1] для древесины ели 2 -го сорта составляет.

Для клееных деревянных балок массивного прямоугольного поперечного сечения шириной более 13 (см), расчетное сопротивление древесины изгибу согласно п.1 в табл.3 [1] составляет:

Расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон согласно п.5.б табл.3 [1] составляет:

Расчетное сопротивление древесины местному смятию поперек волокон в опорных частях конструкций согласно п.4,а табл.3 [1]:

3.Модуль упругости древесины при расчете балок по предельному состоянию второй группы согласно п.3.5 [1] составляет:

4.Наргузки на балку.

Нагрузка на балку от собственной массы прогона на покрытия:

-нормативная

-расчетная

Нормативная нагрузка от собственной массы клееной балки определяется по формуле:

Расчетная нагрузка от собственного веса клееной балки:

Где -показатель веса балки [5], -расчетный пролет балки.

Определяем значение отношения:

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке равен:

Определяем значения линейных нагрузок на клееную балку при шаге b=5.5 (м):

-расчетная

-нормативная

5.Подбор сечения балки.

Ориентировочную высоту поперечного сечения клееной двухскатной балки в середине пролета

Принимаем

Ширину сечения клееных балок назначают из условия обеспечения общей устойчивости равной

Принимаем

Сечение клееной балки компонуем из досок толщиной 32 (мм) в соответствии с требованиями п.5.7 [1] и шириной 200 (мм) до острожки. С учетом припусков на фрезерование досок до их склеивания, толщина досок составит .

С учетом припусков на фрезерование боковых поверхностей клееных пакетов, которое согласно п.3.54[6] составляет 20 (мм). , определяем количество слоев в середине балки:

Поскольку число слоев должно быть четным, то принимаем:

Уклон верхнего пояса двухскатной балки находится в пределах , принимаем , тогда высота балки на опоре составит:

В двухскатных балках определяется расстояние х от опоры до расчетного сечения с максимальным нормальным напряжением по формуле:

Определяется высота балки в расчетном сечении по формуле:

6.Проверка прочности, устойчивости плоской фермы деформирования и жесткости балки.

Опорная реакция и максимальный изгибающий момент в балке составляет:

Значение расчетного изгибающего момента в расчетном сечении определяется по формуле:

Геометрические характеристики поперечного сечения балки:

-момент сопротивления в расчетном сечении

и в середине пролета

-момент инерции в середине пролета

-по нормальным напряжениям в расчетном сечении

где -коэффициент, учитывающий высоту сечения в расчетном сечении балки табл.7 [1], -коэффициент учитывающий толщину слоев балки табл.8 [1].

-по касательным напряжениям на опоре

, где -максимальный изгибающий момент,-момент сопротивления в середине пролета,

-коэффициент определяемый по табл.2 приложения4 [1] в зависимости от формы эпюры изгибающих моментов на участке . В данном случае эпюра имеет очертание близкое к трапеции. Для этого случая определяется по формуле: , где

-изгибающий момент на расстоянии !! (м) от сечения с или на расстоянии от опоры. Следовательно

Коэффициент определяется по табл.2 приложения 4[1]. Для двухскатной балки с эпюрой моментов в виде трапеции на расчетной длине коэффициент определяется по формуле: , где

где -прогиб балки постоянного сечения высотой при загружении линейной нагрузкой определяются по формуле:

Следовательно, прогиб балки:

не превышает предельно допустимого значения прогиба:

Таким образом, условие жесткости обеспечено.

1. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1983-30с.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1987-36с.

3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия(Дополнения. Разд.10. Прогибы и перемешения/ Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989-7с.

4. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. - Киев: Наукова думка, 1973.-743с.

5. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. Для вузов/ Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гаппоев идр.: Под редакцией Г.Г. Карлсема и Ю.Е.Слицкоухова.-5-е изд. Перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1986.-543 с.

6. Расчет и проектирование покрытия по клееным деревянным балкам для неотапливаемого здания. Методические указания к выполнению курсовой работы. Выпуск 1.НАСА, Н. Новгород, 1995.

Размещено на Allbest.ru