Расчет конструкций рабочей площадки

Конструкции рабочей площадки рассчитывают на равномерно распределенные переменную полезную и постоянную нагрузку от собственного веса покрытия. Расчет на прочность балок и устойчивость колонн выполняют по предельным расчетным нагрузкам, а на жесткость балок по эксплуатационным нагрузкам.

Характеристическое значение переменной нагрузки .

1.3 Расчетная ячейка рабочей площадки

= 19500

где: - расчетное сопротивление на изгиб (см. приложение 1 (1) ).

Проверка жесткости настила щита.

- Эксплуатационная нагрузка на 1 п.м. полосы настила шириной b=1 м:

где: - коэффициент надежности по нагрузке для эксплуатационного значения .

- Момент инерции настила щита:

- Максимальный прогиб для двухпролетной неразрезной балки:

- Полученный прогиб сравниваем с предельным (для настилов):

3. Расчет прогонов кровли

Прогоны предназначены для восприятия вышележащей нагрузки и передачи ее на основные несущие конструкции. Прогоны покрытия могут быть: разрезными, консольно-балочными, неразрезными.

Основным решением многопролетных прогонов в покрытиях по несущим деревянным конструкциям следует считать спаренные прогоны, работающие как неразрезные (Рисунок 6).

Рисунок 6. Схема загружения прогона равномерно распределенной нагрузкой.

Прогоны в этой случае выполнятся из двух досок, поставленных на ребро. Доски стыкуются в разбежку слева и справа от опоры на расстоянии х = 0,21·В, в месте нулевого значения момента. При этом неразрезная система прогонов при равных пролетах и равномерно распределенной нагрузке является равнопрогибной. Здесь значения опорных и пролетных изгибающих моментов и прогибов, так же как в консольно-балочной системе.

Стыки досок прикрепляются к неразрезной доске гвоздями.

Кроме этих расчетных гвоздей по длине прогона ставятся конструктивно такие же гвозди через 50 см в шахматном порядке.

Прогоны кровли принимаем спаренными со стыками, расположенными по длине в разбежку на расстоянии 0,21·В от опоры. Такие прогоны рассчитываются как многопролетные балки с пролетом, равным расстоянию между несущими конструкциями.

3.1 Подбор сечения прогона

Принимаем ориентировочно сечение прогона, учитывая соотношение: h/b>2: b= 38 мм = 0,038 м; h = 180 мм = 0,18 м.

h/b>2> 180/38 = 4,7 > 2,

где b - ширина прогона, состоящая из двух досок, поставленных на ребро, т.е. b=2t (t - толщина доски, t = 0,019 м.)

Тогда: b x h = 0,038 х 0,18 м и собственный вес 1п.м. прогона будет равен:

где - плотность материала, плотность древесины ;

- характеристическая постоянная нагрузка на 1 п.м. прогона:

- общая расчетная предельная нагрузка приходящаяся на 1 п.м. прогона:

,

где: - коэффициенты надежности по нагрузке табл. 5.1. (2);

- максимальный изгибающий момент:

;

- требуемый момент сопротивления прогона:

Определим ширину прогона:

Исходя из соотношения: h/b > 2·, если b = 61 мм ; h = 180

Ближайшая доска:

Принимаем прогоны из 2-х досок 2 х 3,2 х 22 см.

3.2 Проверка прочности принятого сечения

Момент инерции прогона определяем по формуле:

Жесткость определяем по формуле:

Относительный прогиб:

Расстояние от опоры до стыка прогона:

3.3 Размещение нагелей

Диаметр гвоздей принимаем диаметром 0,4 см и длиной 100 см и соединяем ими спаренные прогоны в местах стыков досок.

Расчетную несущую способность одного среза гвоздя определяем по (3).

где с - толщина средних элементов, а также элементов, равных по толщине.

При длине гвоздя больше толщины соединяемых элементов принимаем c с условием выхода гвоздя:

Из условия изгиба:

где а - толщина доски прогона, т.е. а = 3,2 cм,

но не более:

Таким образом, в расчет принимаем .

Требуемое количество гвоздей определяем по формуле:

принимаем 7 штук.

Расставляя 7 гвоздей в одном вертикальном ряду, расстояние между осями гвоздей поперек волокон получаем:

Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины от гвоздя до стыка (до торца доски) должно быть (3):

Принимаем 6 см.

4. Расчет клееной балки

Клееные деревянные конструкции, обладают большей прочностью и жесткостью по сравнению с составными конструкциями на податливых связях. Клееные балки применяют, главным образом, в качестве несущих конструкций покрытий зданий (Рисунок 7).

Рисунок 7. Клееная балка

Балки, как правило, бывают прямоугольного сечения, составленного из пакета досок, склеиваемых по пласти. В покрытиях применяют балки постоянной высоты с опорами на одном и разных уровнях и балки переменной высоты, двускатные.

Ширину балок после двусторонней острожки кромок досок до склеивания пакета и острожки боковых плоскостей балки после ее склеивания принимают равной - 120, 140, 170, 180 мм. Толщину досок после острожки их по пластям 35 или 45 мм.

Высоту h балок постоянного сечения назначают примерно равной 1/12 пролета, но не более 1/6 В. Расчет клееных балок производится таким же образом, как и балок цельного сечения.

4.1 Подбор сечения клееной балки

Рассмотрим главную балку, на которую с двух сторон опираются балки настила. Длина здания в продольном направлении L = 6 м. Главная балка является однопролетной, шарнирно опертой. Нагрузка от собственного веса покрытия:

Таблица 2. Сбор нагрузок на главную балку

Принимая коэффициент собственного веса К_св = 5, определяем собственный вес балки:

При расстоянии между балками B = 3 м нагрузка на 1 п.м. балки:

- суммарная характеристическая нагрузка:

- общая расчетная предельная нагрузка:

=

=

Расчетный изгибающий момент:

Наибольшая расчетная поперечная сила:

Требуемый момент сопротивления балки:

Подбираем сечение клееной балки.

Балку проектируем прямоугольного сечения. Размеры досок в черновой заготовке 180 х 25 мм. После двойной острожки кромок досок ширина балки b будет равна 170 мм, а после острожки пластей по 2,5 мм с каждой стороны толщина доски станет 20 мм.

Требуемая высота сечения при b =170 мм = 0,16 м:

Принимаем сечение, составленное из 23 доски с общей высотой .

Для обеспечения поперечной устойчивости клееной балки (4) необходимо чтобы :

Соотношение соблюдается

Момент сопротивления сечения:

4.2 Проверка прочности принятого сечения

где: mб - поправочный коэффициент, при высоте балки 46 см равный 1,15 (прил. 4 (1)).

4.3 Проверка прочности клеевого шва на скалывание при изгибе

где: - расчетная ширина сечения, принимаемая 0,6 полной ширины шва;

- высота сечения балки;

- расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон при изгибе (приложение 1 (1)).

Момент инерции сечения:

4.4 Проверка жесткости балки

- максимальный прогиб в середине пролета балки:

- относительный прогиб:

4.5 Требуемая площадь смятия опорной подушки

где: m_n - коэффициент для расчетных сопротивлений (3);

R_см - смятие поперек волокон в опорных частях (прил. 1 (1)).

При ширине балки b =14 см требуемая ширина опорной подушки равна:

По сортамену (прил. 3 (1)) можем принять доску шириной 10 и13 см. Принимаем b_под = 10 см. Толщину доски принимаем 50 мм = 5 см.

Рисунок 8. Многослойная клееная балка

4.6 Проверка собственного веса балки

При длине консолей балки а = 70 см = 0,7 м собственный вес балки, отнесенный к 1м² плана составляет:

что больше принятого в расчет нормативного собственного веса, равного 0,15 кН/м².

Следовательно, фактический коэффициент собственного веса балки будет:

5. Расчет центрально сжатой стойки (колонны)

Центрально-сжатые деревянные стержни в расчетном отношении можно разделить на три группы: стержни малой гибкости (л < 30),стержни средней гибкости (л = 30 - 75) и стержни большой гибкости (л > 75).

Расчетная гибкость сжатых элементов не должна превышать следующих предельных значений: для основных сжатых элементов - пояса, опорные раскосы и опорные стойки ферм, колонн - 120; для второстепенных сжатых элементов - промежуточные стойки и раскосы ферм и другие - 150; для элементов связей - 200 (см. приложение 5 (1)).

5.1 Подбор сечения центрально-сжатой стойки (колонны)

Отметка верха площадки составляет Н = 4,2 м, отметка низа колонны Н₁= - 0,15 м, тогда расчетная длина стойки (колонны) составляет:

где - строительная высота покрытия

где - толщина поперечных и диагональных планок щита кровли;

- толщина досок щита кровли;

- высота прогона;

- высота клееной балки;

- толщина опорной подушки.

Расчетное продольное усилие:

Задаемся гибкостью л = 70, соответствующий этой гибкости коэффициент ц = 0,608 (см. приложение 6 (1)).

Находим требуемый минимальный радиус инерции

где а - принятый размер стороны сечения стойки.

Требуемая площадь поперечного сечения стойки:

где: R_с - расчетное сопротивление сжатию (см. приложение 1 (1)).

В соответствии с требуемой площадью и сортаментом пиломатериалов (см. приложение 3 (1)) принимаем b = h =13 см А =13 х 13 = 169 см² > А_тр = 136,6 см².

5.2 Проверка прочности принятого сечения

Гибкость стойки относительно оси х:

Расчетная гибкость не превышает предельных значений.

Напряжение:

где 0,501 - значение ц, соответствующее гибкости 78,6 (см. приложение 6 (1)).

Проверка напряжения не превышает допустимые значения.

Рисунок 9. Конструктивная и расчетная схема колонны

6. База колонны

База колонны служит для передачи нагрузки с колонны (центрально-сжатого стержня) на фундамент и обеспечивает закрепление нижнего конца стойки в соответствии с расчетной схемой.

В данной курсовой работе принимаем конструктивно опорный узел с применением стального башмака.

Рисунок 10. Опорный узел центрально- сжатой стойки (колонны): 1-стойка; 2-болт; 3-стальной башмак; 4-гидроизоляция; 5-анкер; 6-сварка.

7. Узлы сопряжения балок

Сопряжение главных балок и прогонов между собой выполняют на монтаже. В соответствии с заданием рассматриваем сопряжение этажное.

Этажное сопряжение балок наиболее технологичное, но имеет повышенную строительную высоту. Положение прогона на главной балке фиксируется болтами грубой или нормальной точности (класс В или С), поставленными конструктивно. Главная балка в месте опирания прогона укрепляется поперечными ребрами жесткости.

Рисунок 11. Узел сопряжения: 1-клееная балка; 2-болты; 3-опорная подкладка (подушка); 4- колонна; 5 - уголки; 6-хомут.

Список литературы

1. Бабич, Владимир Васильевич и Марченко, Елена Ивановна. Методические указания к выполнению курсовой работы "Строительные деревянные контрукции рабочей площадки" для студентов специальности 6.060101 "Строительство". Днепропетровск: ИНСО ПГАСА, 2010. стр. 47.

2. ДБН В.1.2.-2:2006. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. 2006.

3. СНиП - 25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. 1980.

4. Карлсен Г.Г. Деревянные конструкции. Москва: Госстройиздат, 1929. стр. 542.

5. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. "Промышленное и гражданское строительство". Под редакцией Иванова В.А.. 2-е. Москва: Высшая школа, 1990. стр. 287.

Размещено на Allbest.ru