18

50

Размещено на Размещено на http://www.allbest.ru/

50

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Строительный факультет

Кафедра «Металлические и деревянные конструкции»

Курсовой проект

на тему "Производственное здание"

Исполнитель: П.В. Гойтан

студент гр. 312128, 6курс

Руководитель: Фомичев

Минск 2014

Реферат

Стр. 51; рис. 9; табл. 2; библ. наименований 11.

СБОР НАГРУЗОК, КОНСТРУКЦИЯ КРОВЛИ, МНОГОУГОЛЬНАЯ ФЕРМА, КОЛОННА.

В курсовом проекте произведены: сбор нагрузок, составлены расчетные сочетания усилий для подбора сечений стержней фермы

Рассчитана конструкция кровли (клеефанерная панель с дощатым каркасом).

Подобраны сечения стержней полигональной фермы пролетом 30 м, рассчитаны узлы фермы.

Скомпоновано сечение клеедощатой колонны, которые обеспечивает прочность и устойчивость конструкции в целом. Рассчитано упругое защемление колонны в фундамент.

Определены технико-экономические показатели разработанных конструкций.

Перечень графического материала: 3 листа формата А1.

Содержание

Размещено на Allbest.ru

1. Определение нагрузок на конструкции 4

2. Расчет несущих конструкций 8

2.1. Расчет клеефанерной панели с дощатым каркасом 8

2.2. Расчет полигональной фермы пролетом 30 м. 12

2.3. Расчет стойки фахверка 39

2.4. Расчет клеедощатой колонны 45

3. Определение технико-экономических показателей

разрабатываемых конструкций 51

Заключение 53

Литература 54

1. Определение нагрузок на конструкции

Район строительства - г.Мозырь

Согласно заданию, размеры одноэтажного однопролетного деревянного здания в осях 112 30 м (рис 1.). Низ стропильных конструкций находится на отметке 5,500 м от уровня чистого пола. Шаг стропильных конструкций - 4,700 м. Ограждающие конструкции - теплые клеефанерные панели с дощатым каркасом. Стеновые панели - самонесущие. Ригелем поперечной рамы одноэтажного однопролетного деревянного здания является многоугольная ферма. Колонны (клеедощатые) упруго защемлены в фундаменте.

Рис.1 Схема расположения колонн здания в осях

Связи по колоннам и верхним поясам многоугольных ферм устанавливаем по торцам и по длине здания с шагом 27 м. Вертикальные связи по шатру здания устанавливаем по крайним пролетам и по длине здания с шагом 27 м в плоскостях стоек ферм.

Согласно заданию на проектирование конструкция кровли представляет собой клеефанерную панель с дощатым каркасом, покрытую гидроизоляционной ковром. Толщина теплоизоляционного слоя (теплоизоляционные плиты, приклеенные к нижней обшивке латексом, служащим пароизоляцией) принята по заданию 150 мм. В качестве гидроизоляционной рубашки принимаем три слоя кровельного материала. Определение нагрузок от собственного веса конструкций кровли произведем в таблице 1.1. Значения , и нормативной нагрузки принимаем согласно [9].

Таблица 1.1.

Нагрузки от собственного веса конструкции кровли

№ п/п	Конструктивный элемент	Нормативная нагрузка, кН/м2	f	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Три слоя кровельного материала	0,090	1,3	0,117
2	Фанерная обшивка = (0,006 + 0,008)7 =	0,126	1,1	0,139
3	Дощатые ребра продольные = 4 4,68 0,032 0,17 5 / (1,5 4,7) =	0,072	1,1	0,089
4	Дощатые ребра поперечные = 9 0,45 0,032 0,17 5 / (1,5 4,7) =	0,016	1,1	0,018
5	Теплоизоляционные плиты = 120 кг/м3, = 150 мм	0,180	1,3	0,234
Итого постоянная нагрузка	0,484		0,597
6	Снеговая нагрузка	0,8	1,6	1,28

Согласно пп. 6.2. и 6.3. СНиП 2.01.07-85 ветровую нагрузку (рис. 2.) следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих (для нашего случая при h = 10,5 м, и пульсационную

Рис.2 Расчетная схема поперечной рамы здания

составляющую не учитываем). Ветровой напор на кровельный шатер не учитываем, т. к. он улучшает работу элементов покрытия.

где в соответствии с п. 6.11 СНиП 2.01.07-85

согласно табл. 5 СНиП 2.01.07-85

k принимаем согласно табл. 6 СНиП 2.01.07-85 (рис. 1.2.).

с принимаем согласно приложения 4 (поз. 3) СНиП 2.01.07-85 (рис. 1.2.).

B = 4,7 м (шаг стропильных конструкций).

Определение ветровой нагрузки произведем в табличной форме (табл. 1.2.).

Таблица 1.2.

Определение ветровой нагрузки, кН/м

Нагрузка	Направление ветра слева направо	Направление ветра справа налево
	Наветренная	Подветренная	Наветренная	Подветренная
qА	0,787	0	0,787	0
qП	0	0,492	0	0,492

Полное значение расчетной снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять согласно п. 5.1. СНиП 2.01.07-85. В соответствии со СНиП 2.01.07-85 полученные значения нагрузок необходимо умножить на коэффициент надежности по назначению (_n):

где в соответствии с п. 5.7. СНиП 2.01.07-85 ()

s₀ принимаем по табл. 4 изм 1 кСНиП 2.01.07-85.

принимаем в соответствии с пп. 5.3 - 5.6 СНиП 2.01.07-85.

В соответствии с вариантами 1 и 2 схемы 2 прил. 3 СНиП 2.01.07-85:

Эпюры изменения коэффициента перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие представлены на рис. 3.

Рис.3 Эпюры изменения коэффициента перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие

Значения расчетной снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия для рассматриваемых случаев:

Вариант 1 S₁ = 0,96 кН/м²

Вариант 2 S₂ = 0,96 кН/м²

Вариант 3 S₃ = 2,56 кН/м²

2. Расчет несущих конструкций

2.1. Расчет клеефанерной панели с дощатым каркасом

Расчет произведен по СНиП II-25-80

Принимаем номинальные длину и ширину панели 4,71,5 м. Обшивки принимаем из березовой фанеры марки ФСФ сорта III/IV. Толщина фанеры для верхней обшивки принята равной 8 мм, нижней - 6 мм. Продольные и поперечные ребра приняты из сосновых досок сечением 17033 мм. Количество продольных ребер определяем из условия продавливания верхней обшивки панели монтажной нагрузкой Р = 1,2 кН. Максимально допустимый шаг продольных ребер:

где

Принимаем два наружных и два внутренних продольных ребра сечением после острожки 17033 мм, расположенных на 0,47 м друг от друга. Поперечные ребра из таких же досок расположены через 1,495 м по длине панели в местах стыковки фанерных листов.

Нагрузка, действующая на погонный метр панели:

Определим геометрические характеристики поперечного сечения панели (рис. 4.).



Рис.4 Геометрические характеристики поперечного сечения панели

Приведенный к фанере момент инерции поперечного сечения панели равен:

Моменты сопротивления поперечного сечения для нижних и верхних волокон соответственно:

В соответствии с п. 4.26 СНиП II-25-80 устойчивость сжатой обшивки панелей следует проверять по формуле:

где

;

Условие выполняется.

Проверим нижнюю растянутую обшивку на разрыв в месте стыка фанеры на ус согласно п. 4.24 СНиП II-25-80.

Условие выполняется.

Проверим клеевые швы между шпонами верхней фанерной обшивки:

Условие выполняется.

Согласно п. 4.27 СНиП II-25-80 проверку на скалывание ребер каркаса панелей по шву в месте примыкания ее к ребрам следует производить по формуле:

где

Условие выполняется.

Определим прогибы панели в соответствии с п. 4.33 СНиП II-25-80.

где

Согласно п. 3 прил. 4 СНиП II-25-80:

Согласно п. 4.32 СНиП II-25-80 и дополнению к СНиП 2.01.07-85: , отношениеопределено интерполяцией для плиты длиной 4,7м (по табл.10.7п.2а дополнения к СНиП 2.01.07-85)

2.2. Расчет полигональной фермы пролетом 30 м.

Принимаем для полигональной фермы верхний пояс вписанным в окружность (рис. 5.). Согласно [1] отношение высоты фермы к пролету принимаем равным 1/5-1/6 тогда . Геометрический расчет фермы приведен в приложении.

Рис.5 Геометрическая схема фермы

Компоновку узлов верхнего пояса делаем по способу, предложенному В. С. Деревягиным: прикрепляем раскосы к узлам при помощи стальных накладок и болта, расположенного в центре узлового соединения. Стыки элементов верхнего пояса перекрываем жесткими деревянными накладками на болтах. Узлы нижнего пояса решаем следующим образом: раскосы и стойки крепим при помощи стальных накладок к узловому болту, приваренному к нижнему поясу, состоящему из двух равнополочных уголков. Опорный узел конструируем в виде опорной плиты, воспринимающей опорную реакцию фермы. Давление от опорного раскоса фермы передается посредством упорной плиты и щек башмака.

Распределенную по длине пролета нагрузку приводим к узловой (опорные узлы фермы воспринимают половинную нагрузку):

где q - равномерно распределенная по длине панели нагрузка (собственный вес конструкций покрытия, снеговая нагрузка для трех вариантов загружения: 1 вариант - равномерно распределенная на весь пролет, 2 вариант - неравномерно распределенная на половину пролета, 3 вариант - равномерно распределенная на половину пролета).

d₁ и d₂ - соседние панели фермы.

В - шаг стропильных ферм

Собственный вес фермы принимаем в соответствии с [2]:

Статический расчет производим с помощью Base - ПК. Сбор нагрузок в узлы фермы и результаты статического расчета приведены в приложении 1

Верхний пояс

Расчет элементов верхнего пояса ведется по схеме сжато-изогнутого стержня.

где

N и l - соответственно усилие и пролет для элементов 9-10 и 10-11.

принимаем равным 0,8.

Принимаем е = 0,06 м.

В расчете элементов верхнего пояса рассматривают два крайних случая (рис. 6.):

1 случай. Средняя опора не имеет просадки, и брус верхнего пояса представляет собой двухпролетную неразрезную балку.

2 случай. Средняя опора имеет такую просадку, что изгибающий момент на средней опоре равен нулю, и брус верхнего пояса рассматривают

Рис.6 Расчетные схемы элементов верхнего пояса фермы

как разрезную балку с пролетом, равным длине панели.

Рис.6.1 Узел верхнего пояса фермы

Принимаем сечение элементов верхнего пояса из бруса bh = 250250 мм. Определим геометрические характеристики принятого сечения.

,

,

,

Элементы 9-10 и 10-11

1 случай:

2 случай:

где

N и l - соответственно усилие и пролет для элементов 9-10 и 10-11.

В качестве расчетного момента принимаем М = 11,79 кНм

Расчет на прочность элементов 9-10 и 10-11 в плоскости фермы произведем согласно п. 4.17 СНиП II-25-80 как для сжато-изгибаемых элементов из условия:

где

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l - длина элементов 9-10 и 10-11.

Условие выполняется.

Расчет на прочность элементов 9-10 и 10-11 из плоскости фермы произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатых элементов из условия:

где в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80. - расчетная длина верхнего пояса из плоскости фермы (в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80).

Условие выполняется.

Элементы 13-14 и 14-15

1 случай:

2 случай:

где

N и l - соответственно усилие и пролет для элементов 13-14 и 14-15.

В качестве расчетного момента принимаем М = 8,64 кНм

Расчет на прочность элементов в плоскости фермы произведем согласно п. 4.17 СНиП II-25-80 как для сжато-изгибаемых элементов из условия:

где

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l - длина элементов 13-14 или 14-15.

Условие выполняется.

Расчет на прочность элементов 13-14 и 14-15 из плоскости фермы произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатых элементов из условия:

где

в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

- расчетная длина верхнего пояса из плоскости фермы (в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80).

Условие выполняется.

Опорный раскос (элемент 1-9)

где

N и l - соответственно усилие и пролет для элемента 1-9.

Расчет на прочность элемента в плоскости фермы произведем согласно п. 4.17 СНиП II-25-80 как для сжато-изгибаемого элемента из условия:

где

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l - длина элемента 1-2.

Условие выполняется.

Расчет на прочность элемента 1-9 из плоскости фермы произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где

в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

- расчетная длина опорного раскоса из плоскости фермы (в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80).

Условие выполняется.

Нижний пояс

Сечение нижнего пояса принимаем из двух равнополочных уголков L807. Для уголков принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* МПа. По табл. 6* СНиП II-23-81* . Предварительно принимаем узловой болт 16 мм (d = 1,6 см).

Рис.6.2 Узел 4 нижнего пояса фермы

Проверим выбранное сечение пояса на внецентренное растяжение согласно п. 5.25 СНиП II-23-81*.

где n и c приняты по прил. 5 СНиП II-23-81*

- по сортаменту [5].

Стык элементов нижнего пояса производим в панелях 3-4 и 5-6 с помощью сварки встык, при полном проваре и физическом контроле качества растянутых швов. Согласно п. 11.1* СНиП II-23-81* расчет такого соединения выполнять не требуется.

Раскосы и стойки

Сечение стоек и раскосов принимаем одинаковыми из бруса bh = 250200 мм. Определим геометрические характеристики принятого сечения.

,

,

Рис.6.3 Узел 9. Стойка 9-2 фермы

Элемент 10-2

Расчет на прочность элемента 10-2 в плоскости фермы и из плоскости произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.4 и 4.22 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l - длина элемента 10-2.

Условие выполняется.

Элемент 15-4

Расчет на прочность элемента 15-4 в плоскости фермы и из плоскости произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где

в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.4 и 4.22 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l - длина элемента 15-4.

Условие выполняется.

Элемент 3-13

Расчет на прочность элемента 3-13 в плоскости фермы и из плоскости произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где

в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.4 и 4.22 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l - длина элемента 3-13.

Условие выполняется.

Для крепления стальных накладок к раскосам и стойкам принимаем болты 12 мм (d = 1,2 см). Принимаем класс точности болтов В. , что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С245 согласно п. 3.5 и табл. 59* СНиП II-23-81*.

Минимальное расстояние между осями болтов вдоль волокон древесины:

Минимальное расстояние между осями болтов поперек волокон древесины:

Минимальное расстояние от кромки элемента до оси крайних болтов вдоль волокон древесины:

Из условия размещения болтов в два ряда по высоте сечения:

Согласно п. 12.19* и табл. 39 СНиП II-23-81*:

Расстояния между центрами болтов в любом направлении:

минимальное 2,5d = 2,5 · 14 = 35 мм

максимальное

Расстояния от центра болта до края элемента:

минимальное 1,5d = 1,5 · 14 = 21 мм

максимальное

где d = d + 2 мм = 12 + 2 = 14 мм

В соответствии с п. 5.16 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность болта на один шов сплачивания определим:

Число болтов в соединении:

. Принимаем 4 болта 12 мм.

где N - наибольшее усилие в раскосах и стойках (элемент 2-9).

Сечение стальных накладок принимаем bh = 8010 мм. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

Определим геометрические характеристики одной накладки:

,

Рассчитаем накладку как центрально сжатый элемент на максимальное усилие сжатия в раскосах и стойках (элемент 2-9) согласно п. 5.3 СНиП II-23-81*, полагая расчетную длину накладок 300 мм:

где в соответствии с табл. 72 СНиП II-23-81*.

в соответствии с п. 6.15* и табл. 19* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Проверим работу на смятие стальных накладок согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Проверим принятое сечение раскосов и стоек на максимальное усилие растяжения (элемент 20-7) с учетом ослабления отверстиями под болты согласно п. 4.1 СНиП II-25-80:

Условие выполняется.

Узел 4

Узел см. рис.6.2

Принимаем узловой болт 16 мм (d = 1,6 см). Принимаем класс прочности болтов 4.8, класс точности А. , (что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С245) согласно п. 3.5 и табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*.

Проверим работу принятого узлового болта на максимальное равнодействующее усилие в раскосах (узел 9) согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где

значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

для болта 16 мм.

Условие выполняется.

Принимаем катет сварного шва, прикрепляющего узловой болт к нижнему поясу 6 мм.

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Условие выполняется.

Узел 1

Сечение щек башмака принимаем bh = 25010 мм. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

Определим геометрические характеристики одной щеки башмака:

,

Рассчитаем щеку башмака как центрально сжатый элемент на максимальное усилие в опорном раскосе от различных вариантов загружения снеговой нагрузкой (элемент 1-9) согласно п. 5.3 СНиП II-23-81*, полагая расчетную длину щеки башмака 300 мм:

Где в соответствии с табл. 72 СНиП II-23-81*.

в соответствии с п. 6.15* и табл. 19* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Размещено на Allbest.ru



Рис.6.4 Узел 1. Опорный узел фермы

Проверим прочность древесины опорного раскоса на смятие согласно п. 5.2 СНиП II-25-80:

где

Условие выполняется.

Толщину упорной плиты определяем из условия ее работы на изгиб как пластинки, опертой на торцы щеки башмака и ребер (рис. 7.), нагруженной давлением от усилия в опорном раскосе, распределенного по площади

Рис.7. Упорная плита опорного узла фермы

опорного раскоса. При этом рассматривают части плиты, опертые по трем и четырем сторонам (кантам), вырезая полосу шириной 1 м. Принимаем сталь С245.

Давление от усилия в опорном раскосе, распределенного по площади опорного раскоса:

Изгибающий момент, возникающий в части упорной плиты, закрепленной по трем сторонам, при :

Изгибающий момент, возникающий в части упорной плиты, закрепленной по четырем кантам, при :

Толщину упорной плиты найдем по максимальному моменту:

Принимаем t = 15 мм.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие упорную плиту со щекой башмака. Четыре шва с общей расчетной длиной l_w = 4(250 - 10) = 960 мм воспринимают усилие в опорном раскосе (элемент 1-9).

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Принимаем толщину ребер t = 8 мм. Принимаем сталь С245. Ребра рассчитываем как однопролетную шарнирно опертую балку, нагруженную давлением от усилия в опорном раскосе. Распределенная по длине ребра нагрузка с грузовой площади, приходящейся на одно ребро:

Изгибающий момент, возникающий в середине пролета:

Высоту ребра найдем из условия:

Принимаем b = 95 мм.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие ребро со щекой башмака. Два шва с общей расчетной длиной l_w = 2(95 - 10) = 170 мм воспринимают усилие (опорную реакцию ребра):

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие нижний пояс со щекой башмака.

Два шва с общей расчетной длиной l_w = 2(220 - 10) = 420 мм, расположенных по обушку уголков, воспринимают усилие:

где N - максимальное усилие в нижнем поясе от различных вариантов загружения снеговой нагрузкой (элемент 1-9).

- по сортаменту [5].

Два шва с общей расчетной длиной l_w = 2(150 - 10) = 280 мм, расположенных по перу уголков, воспринимают усилие:

где N - максимальное усилие в нижнем поясе от различных вариантов загружения снеговой нагрузкой (элемент 1-2).

- по сортаменту [5].

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет швов, расположенных по обушку уголков, k_f,об = 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Принимаем катет швов, расположенных по обушку уголков, k_f,п = 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Принимаем ширину опорной плиты b = 200 мм. Принимаем сталь С245. Опорную плиту рассчитываем как однопролетную шарнирно опертую балку, нагруженную давлением от максимальной опорной реакции фермы при различных вариантах снеговой нагрузки (R₁ = 225,85 кН, R₂ = 198,14 кН, R₃ = 225,08 кН).

Распределенная нагрузка по длине опорной плиты от максимальной опорной реакции фермы:

Максимальный изгибающий момент:

Толщину опорной плиты найдем из условия:

Принимаем t = 30 мм.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие опорную плиту со щеками башмака. Два шва с общей расчетной длиной l_w = 2(200 - 10) = 380 мм воспринимают максимальную опорную реакцию фермы (R = 225,85 кН).

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 6 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Узел 9

Узел см рис.6.3

Принимаем узловой болт 16 мм (d = 1,6 см). Принимаем класс прочности болтов 4.8, класс точности А. , (что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С245) согласно п. 3.5 и табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*.

Проверим работу принятого узлового болта на максимальное усилие в стойках (элемент 10-2) согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где

значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

для болта 16 мм.

Условие выполняется.

Размеры металлической шайбы (сталь С245), к которой привариваем узловой болт, принимаем в соответствии с п. 5.2 СНиП II-25-80:

где

Принимаем ширину шайбы , высоту находим: . Принимаем h = 255 мм из условия размещения глухарей.

Шайбу прикрепляем к верхнему поясу глухарями 12 мм, l = 80 мм. Принимаем класс точности глухарей В. , что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С240 согласно п. 3.5 и табл. 59* СНиП II-23-81*.

В соответствии с п. 5.16 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность глухаря на один шов сплачивания определим:

Число глухарей в соединении:

. Принимаем 4 глухаря 12 мм.

где

Принимаем шайбу 2502806 мм из условия размещения глухарей.

Проверим работу на смятие стальных накладок согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где

значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Принимаем катет сварного шва, прикрепляющего узловой болт к шайбе 6 мм.

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Условие выполняется.

Узел 15

Узел см. рис.6.3

Проверим прочность на смятие площадки, через которую передается продольное усилие в верхнем поясе, согласно п. 5.2 СНиП II-25-80:

где

Условие выполняется.

Принимаем боковые накладки сечением bh = 250250 мм.

Принимаем узловой болт 16 мм (d = 1,6 см).

В соответствии с п. 5.13 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность болта на один шов сплачивания определим:

Проверим работу узлового болта:

где R - максимальная равнодействующая усилий в раскосах при различных загружениях

т = 0,75 - коэффициент условий работы, учитывающий податливость накладок, прикрепленных к поясу нагелями, являющимися упругими опорами узлового болта.

Условие выполняется.

Проверка элементов фермы на монтажные усилия

Боковые накладки и болты узлов верхнего пояса рассчитываем в предположении, что кантовка фермы делается с захватом в коньковый узел. При этом верхний пояс работает как двухпролетная балка, нагруженная собственным весом верхнего пояса и решетки, условно принимаемым равным 2/3 полного веса фермы.

Длину половины верхнего пояса принимаем l = 16,088 м. Тогда изгибающий момент над средней опорой:

Момент сопротивления накладок:

Проверим несущую способность накладок согласно п. 4.9 СНиП II-25-80:

Условие выполняется.

Для крепления накладок к верхнему поясу принимаем болты 16 мм (d = 1,6 см). Принимаем класс прочности болтов 5.6. Согласно п. 3.5 и табл. 58* СНиП II-23-81* .

Минимальное расстояние между осями болтов вдоль волокон древесины:

Минимальное расстояние между осями болтов поперек волокон древесины:

Минимальное расстояние от кромки элемента до оси крайних болтов вдоль волокон древесины:

Из условия размещения болтов в один ряд по высоте сечения:

Принимаем 2 болта 16 мм, .

В соответствии с п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где

- длина накладки.

s = 0,15 м - расстояние между осями болтов вдоль волокон древесины.

n - количество болтов.

Условие выполняется.

2.3 Расчет стойки фахверка

Предварительный подбор сечения и определение нагрузок на стойку фахверка

Расчетная длина стойки фахверка в плоскости действия изгибающего момента равна ; из плоскости изгиба (при закреплении фахверка стеновыми прогонами) расчетная длина стойки фахверка равна шагу стеновых панелей 1,5м. Определим требуемые высоту и ширину сечения стойки:

;

.

Для изготовления стоек используются доски шириной 150 и толщиной 40мм. После фрезерования толщина досок составит 40-7=33мм. С учетом принятой толщины досок после фрезерования высота сечения стойки фахверка будет ; ширина стойки фахверка после фрезерования заготовочных блоков по пласти .

Определение нагрузок на стойку фахверка:

-от стеновых прогонов при шаге фахверковых колонн В=6м (нагрузку от стенового ограждения принимаем равной нагрузке от покрытия)

нагрузка от стеновых прогонов приложена с эксцентриситетом

-собственный вес стойки фахверка

Определим ветровую нагрузку.

Методом интерполяции определим значение ветрового давления на отметке верха стойки фахверка:

Определим величину эквивалентной равномерно распределенной ветровой нагрузки:

;

Определение изгибающих моментов:

От ветровой нагрузки:

активной ;

разреженной .

От внецентреного приложения нагрузки от стен:

Максимальный изгибающий момент в стойке возникает при действии активной ветровой нагрузки:

Определение поперечной силы в опорном сечении стойки:

от ветровой нагрузки

от внецентренно приложенной нагрузки от стен

Расчет стойки фахверка

Расчетные усилия в стойке фахверка:

;

Рис.7 Расчетная схема стойки фахверка

Расчетная длина:

Площадь сечения стойки:

Момент сопротивления:

Коэффициент условий работы древесины при учете кратковременной (ветровой) нагрузки. Расчетное сопротивление древесины сжатию и изгибу: .

Гибкость:

Коэффициент продольного изгиба определяем по формуле:

Проверяем прочность сечения стойки фахверка:

Оставляем ранее принятое сечение стойки фахверка исходя из необходимости ограничения гибкости.

Расчет на устойчивость производится по формуле:

Гибкость

Следовательно, устойчивость обеспечена.

Расчет опорного узла стойки фахверка

Проверяем торец стойки фахверка на смятие:

Поперечное усилие, действующее в опорном сечении стойки:

Стойку фахверка крепим к анкерным полосам, шириной 120 мм при помощи болта диаметром 20мм.

Рис.8 Опорный узел стойки фахверка

Расчетная несущая способность одного условного среза болта диаметром 20 мм:

из условия смятия древесины

из условия изгиба болта

из условия смятия металла вертикальной пластины

Требуемое количество двусрезных болтов диаметром 20мм для крепления стойки фахверка:

Конструктивно принимаем 3 болта.

Анкерную полосу принимаем толщиной 10мм и шириной 110мм и проверяем ее на изгиб и смятие под болтом:

Условие выполняется

2.4. Расчет клеедощатой колонны

Поперечная рама одноэтажного здания, состоящая из двух колонн, упруго защемленных в фундаментах и шарнирно связанных с ригелем, представляет собой однажды статически неопределимую систему (рис. *.). Продольное усилие в ригеле такой рамы от равномерно распределенной ветровой нагрузки:

где H - расстояние от уровня чистого пола до низа стропильных конструкций.

Максимальный изгибающий момент в упругом защемлении:

Рис.9 Расчетная схема поперечной рамы здания

где H - расстояние от уровня чистого пола до низа стропильных конструкций.

Сечение колонны принимаем bh = 165396 мм из досок 40175 (после острожки 33165). Определим геометрические характеристики принятого сечения.

,

,

,

Расчет на прочность колонны в плоскости рамы произведем согласно п. 4.17 СНиП II-25-80 как для сжато-изгибаемых элементов из условия

где N - максимальная опорная реакция фермы при различных вариантах загружения снеговой нагрузкой (R₁ = 225,85 кН, R₂ = 198,14 кН, R₃ = 225,08 кН).

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

МПа- расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон

- коэффициент, который учитывает влияние ветровой и монтажной нагрузки

l - длина колонны в плоскости рамы - расстояние от обреза фундамента до низа стропильных конструкций.

Условие выполняется.

Расчет на прочность колонны из плоскости рамы произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатых элементов из условия

где N - максимальная опорная реакция фермы при различных вариантах загружения снеговой нагрузкой.

в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

- расчетная длина колонны из плоскости фермы (в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80).

Условие выполняется.

Для крепления стальных накладок траверсе к колонне принимаем болты 20 мм. При определении усилия в анкерах снеговую и другие временные вертикальные нагрузки, не вызывающие изгибающего момента, не учитывают, момент берут максимальным.

где N_g - реакция фермы от собственного веса.

Рассчитаем крепление стальных накладок траверс к колонне.

Минимальное расстояние между осями болтов вдоль волокон древесины:

Минимальное расстояние между осями болтов поперек волокон древесины:

Минимальное расстояние от кромки элемента до оси крайних болтов вдоль волокон древесины:

Из условия размещения болтов в один ряд по высоте сечения:

Согласно п. 12.19* и табл. 39 СНиП II-23-81*:

Расстояния между центрами болтов в любом направлении:

минимальное

2,5d = 2,5 · 22 = 55 мм

максимальное

Расстояния от центра болта до края элемента

минимальное

1,5d = 1,5 · 22 = 33 мм

максимальное

где d = d + 2 мм = 20 + 2 = 22 мм

В соответствии с п. 5.16 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность болта на один шов сплачивания определим:

Число болтов в соединении:

. Принимаем 4 болтов 20 мм.

Сечение стальных накладок траверс принимаем bh = 22010 мм из условия размещения болтов. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

Проверим работу на смятие стальных накладок согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где

значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

п - количество болтов.

Площадь сечения анкерного болта с одной стороны равна (в соответствии с п. 3.6* и табл. 60* и 62* СНиП II-23-81*):

Принимаем анкерный болт 22 мм с площадью сечения “нетто” 3,03 см^2.

Сечение анкерных плиток траверс принимаем bh = 23025 мм из условия размещения болтов. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

где d = d + 2 мм = 22 + 2 = 24 мм

Изгибающий момент в плитке от действия анкерного болта:

кН

Проверим прочность анкерной плитки согласно п. 5.12 СНиП II-23-81*:

Условие выполняется.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие стальные накладки траверс с анкерной плиткой.

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

3. Определение технико-экономических показателей разрабатываемых конструкций

Для многоугольной брусчатой фермы:

где

Значение коэффициента собственного веса на 2,6% больше принятого для расчета, следовательно требуется уточнение расчета.

В целом по зданию:

Расход древесины на 1 м² пола:

Расход металла на 1 м² пола:

Размещено на Allbest.ru

Заключение

Выполненные расчеты и выбранные конструктивные решения позволяют сделать следующее заключение:

Произведен сбор всех нагрузок, действующих на одноэтажное деревянное здания.

Произведен расчет конструкции кровли - клеефанерной панели с дощатым каркасом под рулонную кровлю из трехслойного кровельного ковра.

Сечения элементов стропильной многоугольной фермы подобраны в строгом соответствии с существующими нормативными документами, с учетом требований по экономии материала.

Сечение клеедощатой колонны подобрано таким образом, чтобы обеспечить устойчивость, максимально использовать несущую способность материала.

Все конструктивные решения приняты с учетом сортамента пиломатериалов и из условия соблюдения требований, предъявляемых к точности изготовления деталей.

Выполнение всех расчетов произведено в соответствии со СНиП II-25-80. Деревянные конструкции и ТКП 45-5.05-146-2009 “Деревянные конструкции. Строительные нормы проектирования”.

Литература

Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вузов / Ю. В. Слицкоухов, В. Д. Буданов, М. М. Гаппоев и др.; Под ред. Г. Г. Карлсена. и Ю. В. Слицкоухова - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986.

Иванов В. А., Куницкий Л. П., и др. Деревянные конструкции (примеры расчета и конструирования). - Киев.: Госсстройиздат, 1960.

Иванов В. Ф. Конструкции из дерева и пластмасс. - Лн.: Стройиздат, 1966.

Гринь И. М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет. - Киев: Вища школа, 1975.

Мандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. Пособие для техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991.

СНиП II-25-80. Деревянные конструкции/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1982.

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

СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.

Головач В. Н., Иванов В. А. Методическое пособие по расчету и конструированию ограждающих конструкций с применением дерева и пластмасс для студентов специальности 1202 - “Промышленное и гражданское строительство” всех форм обучения. - Мн.: БПИ, 1989.

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru

...