Расчет и конструирование ограждающих и несущих дощатоклееных конструкций одноэтажного производственного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт строительства и архитектуры

Кафедра Металлических и деревянных конструкций

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Конструкции из дерева и пластмасс

по теме:

"Расчет и конструирование ограждающих и несущих дощатоклееных конструкций одноэтажного производственного здания"

Выполнил студент

Ермоленко Д.Ю. ИСА-V-1

Руководитель проекта Линьков Н.В

г. Москва 2016 г.



1. Исходные данные

Пролет рамы	L=24 м.
Шаг рам	B= 4,5 м.
Высота рамы в карнизном узле	Hкарн=4,0 м.
Угол уклона кровли	15 градусов
Снеговой район	II
Вес утеплителя	Уут =40 кг/
Температурно-влажностные условия эксплуатации	t-W%1
Класс ответственности здания	II класс
Тип ограждающей конструкции	Клеефанерная плита покрытия с двумя обшивками
Тип несущей конструкции	Гнутоклееная трехшарнирная рама



2. Расчет клеефанерной плиты покрытия

2.1. Исходные данные для расчета панели

1) Размер в плане принимаем : 1,48 х 4,48;

2) II снеговой район;

3) Каркас ребер - сосна II сорт;

4) Обшивка - водостойкая фанера;

ФСФ В/ВВ tф=8 мм.

5) Утеплитель - минераловатные плиты на синтетическом связующем

(ГОСТ 9573) 150х600х1200 мм, Уут =0,40 кН/;

6) Пароизоляция - Ютафол Н 110 (110 г/;

7) Кровельный материал - мягкая черепица KATEPAL (8 кг/.

2.2 Компановка рабочего сечения плиты

Ширина плиты B=1480 мм.

Толщина фанерных обшивок tф=8 мм.

• Продольные ребра - по сортаменту принимаем доски 50х200 мм, после четырехстороннего фрезерования габариты досок составят 42х192 мм соответственно. клеефанерный обшивка рама изгиб

Расчетный пролет панели :

Высота панели :



3. Проверка верхней фанерной обшивки на местный изгиб

Расстояние между ребрами в осях :

Расстояние между ребрами по внутренним кромкам:

42=423 мм.

Изгибающий момент в обшивке :

Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:

Напряжение от изгиба сосредоточенной силой Р=1,2х1 кН

6,5*1,2=7,8 МПа.

6,4 МПа<7,8 МПа.



4. Сбор нагрузок на панели

№	Наименование нагрузки	Норм.нагрузка кН/	Коэффициент надежности	Расч. нагрузка кН/
1	Кровельная плитка KATEPAL (8 кг/.	0,08	1,05	0,084
2	Фанерные обшивки - водостойкая фанера ФСФ В/ВВ tф=8 мм	2*0,008*7=0,112	1,1	0,123
3	Продольные ребра каркаса доски 42х192 мм	(0,042*0,192*5*5) /1,48=0,14	1,1	0,15
4	Поперечные ребра каркаса	(0,042*0,144*3*5) /4,48=0,02	1,1	0,022
5	Утеплитель минераловатные плиты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573) 120х600х1200 мм, Уут =7,5 кг/;	(0,15*0,423*3*0,4) /1,48=0,077	1,2	0,061
6	Пароизоляция Ютафол Н110 (110 г/	0,0011	1,2	0,0013
Итого : постоянная нагрузка	0,418		0,459
7	Снеговая нагрузка (III снеговой район)	1,2*0,7=0,84	1,4	1,176
Итого : полная нагрузка	1,258		1,635

Полная погонная нагрузка :

-нормативная - =1,258*1,5=1,887 кН/м;

-расчетная - =1,635*1,5=2,452 кН/м.



5. Определение геометрических характеристик сечения

Расчетная ширина фанерной обшивки:

Приведенный момент инерции панели:

Приведенный момент сопротивления панели:

Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:



6. Статический расчет панели

Максимальный изгибающий момент:

Поперечная сила:

Q=



7. Расчет по I группе предельных состояний

7.1 Проверка прочности нижней обшивки

Напряжение в нижней растянутой обшивке:

7.2 Проверка устойчивости верхней обшивки

При расстоянии между продольными ребрами по внутренним кромкам Со=423 мм и толщине фанеры =8 мм отношение :

Напряжение в сжатой обшивке:

7.3 Проверка на скалывание по клеевому шву

Расчетная ширина клеевого соединения:

Касательные напряжения:



8. Расчет по II группе предельных состояний

Расчетный прогиб панели:

Предельный прогиб панели:

f=5,26 мм< [f]=17,76 мм.

Расчет гнутоклееной трехшарнирной рамы.

1. Исходные данные для расчета рамы.

Пролет рамы	L=24 м.
Угол уклона ригеля	15 градусов
Высота карнизной части	Hкарн=4 м.
Шаг рам	B= 4,5 м.
Снеговой район	II
Класс ответственности здания	II класс
Температурно-влажностные условия эксплуатации	t-W%1
Собственный вес покрытия	0,418 кН/; 0,459кН/
Материал рамы	Доски 19х140, сосна II сорт

2. Определение геометрических размеров рамы.

Расчетный пролет рамы: ,4м=24-0,4=23,6 м.

Для угла =15 :

0,965;

0,268.

Высота рамы в коньке:

Радиус гнутой части рамы:

Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля и стойки:

.

Максимальный изгибающий момент будет в среднем сечении гнутой части рамы, которое является биссектрисой этого угла, тогда:

;

0,608;

1,30.

Центральный угол гнутой части рамы в градусах и радианах:

;

0,793;

0,767.

Длина стойки от опоры до начала гнутой части:

Длина гнутой части:

Длина ригельной части рамы:

Длина полурамы:

3. Определение нагрузок на раму.

Нормативное значение собственного веса рамы:

Сбор нагрузок на раму

№	Наименование нагрузки	Нормативная Нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
1	Собственный вес покрытия с учетом уклона	0,418/= =0,44/0,965= =0,43	-	0,459/= =0,47/0,965= =0,48
2	Собственный вес рамы	0,23	1,1	0,25
3	Снеговая нагрузка	0,84	1,4	1,176
	ИТОГО:	1,47	-	1,88

Полная расчетная погонная нагрузка:

4. Статистический расчет рамы.

Опорные реакции:

-вертикальные

А=В=

-горизонтальные

Н=

Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты х,у точки с максимальным изгибающим моментом:

х =

y=

Изгибающий момент М и продольная сжимающая сила N в данной точке:

5. Подбор сечения криволинейного участка рамы.

Ширина досок b=140 мм. Толщина досок

Расчетное сопротивление сжатию и изгибу для сосны II сорта.

Требуемую высоту сечения можно определить приближенно по величине изгибающего момента:

Требуемое количество слоев:

Геометрические характеристики принятого сечения:

Высота рамы в опорном сечении:

Высота рамы в коньковом сечении: :

Окончательно принимаем:

6. Проверка биссектрисного сечения рамы.

Коэффициенты условий работы к расчетным сопротивлениям:

По таблицам 7,9 и 10 СП 64.13330.2011 СНиП-II-25-80 "Деревянные конструкции" выбираем коэффициенты

При значении отношения

.

Расчетное сопротивление древесины сосны II сорта сжатию и изгибу:

Расчетное сопротивление древесины сосны II сорта растяжению:

Для элементов переменного по высоте сечения коэффициент следует умножить на коэффициент :

Коэффициент

Изгибающий момент по деформированной схеме:

Для криволинейного участка при отношении прочность следует проверять для наружной и внутренней кромки с введением коэффициентов

Расчетный момент сопротивления с учетом влияния кривизны:

Напряжение по сжатой внутренней кромке:

Напряжение по растянутой наружной кромке:

Проверка устойчивости плоской формы деформированной рамы.

Точку перегиба моментов, то есть координаты точки с нулевым моментом находим из уравнения моментов, приравнивая его к нулю:

Принимаем , тогда:

Точка перегиба эпюры моментов соответствует координатам x=5,5; y=5,05.

Тогда расчетная длина растянутой зоны, имеющей закрепления по наружной кромке равна:

Расчетная длина сжатой зоны, наружной (раскреплённой) кромки ригеля ( то есть закреплений по растянутой кромке нет) равна:

Таким образом, проверку устойчивости плоской формы деформирования производим для 2-х участков.

Проверка устойчивости производится по формуле:

1) Для сжатого участка находим максимальную высоту сечения из соотношения:

Гибкость всего элемента относительно оси y

Коэффициент продольного изгиба

Коэффициент для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения, шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях

k_ф- коэффициент, зависящий от формы эпюры на участке l_p(определяется по таблице СНиП II-25-80).

Площадь расчетного сечения

Расчетный момент сопротивления поперечного сечения

Показатель степени n=2, так как на данном участке нет закреплений растянутой зоны.

Находим максимальный момент и соответствующую продольную силу на расчетной длине 8,08 м, при этом горизонтальная проекция этой длины будет равна:

Максимальный момент будет в сечении с координатами

=787,7-263,3-501,8=22,6кН*м.

Продольная сила в сечении с координатой

*

Гибкость всего элемента относительно оси x

Коэффициент

то принимаем

Коэффициент (для

Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле:

Момент по деформируемой схеме:

При расчете элементов переменного по высоте сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой кромке или при числе закреплений m<4, коэффициенты следует дополнительно умножать соответственно на коэффициенты

Тогда:

Получим :

=0,146.

0,146<1.

2) Производим проверку устойчивости плоской формы деформирования растянутой зоны на расчетной длине где имеются закрепления растянутой зоны.

Гибкость

Коэффициент продольного изгиба

Коэффициент для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения, шарнирно закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях:

При закреплении растянутой кромки рамы из плоскости коэффициент необходимо умножить на коэффициент

центральный угол в радианах, определяющий участок элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов = 0);

Подставляем полученные значения в формулу проверки устойчивости плоской формы деформирования:

0,625<1.

Расчет опорного узла.

Вертикальная опорная реакция:

А=99,83 кН;

Горизонтальная опорная реакция:

Н=82,26 кН;

Площадь поперечного сечения в опорном узле:

Напряжения смятия:

Требуемая высота диафрагмы (из расчета на смятие рамы поперёк волокон действия распора):

Принимаем высоту диафрагмы

Требуемый момент сопротивления вертикальной диафрагмы:

Этому моменту сопротивления должен быть равен момент сопротивления, определенный по формуле:

t - толщина диафрагмы. Тогда:

Принимаем t=10 мм.

Длина опорной плиты:

Ширина опорной плиты:

Для крепления башмака к фундаменту принимаем анкерные болты d=20 мм, имеющие следующие геометрические характеристики:

Анкерные болты работают на срез от действия распора:

-срезывающее усилие:

Напряжение среза определим по формуле:

Условие прочности анкерных болтов выполняется.

Расчет конькового узла.

1. Проверка торца рамы на смятие:

Площадь торца рамы в коньке:

Усилие, вызывающее смятие:

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом 15 градусов:

Проверка торца рамы на смятие:

Расчет и конструирование конькового узла:

Поперечная сила в коньковом узле при несимметричной снеговой нагрузке:

Усилия, действующие на болты, присоединяющие накладки к поясу:



Ширина накладок:

Принимаем болты диаметром d=20 мм.

Расчетная несущая способность 1 среза 1 нагеля:

Смятие крайних элементов-накладок при угле смятия

Смятие среднего элемента рамы при угле смятия 75

Расчетная несущая способность одного болта на один рабочий шов:

· необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду:

· количество болтов в дальнем от узла ряду:

Принимаем расстояние между болтами вдоль волокон:

Расстояние между болтами поперек волокон:

Расстояние от края накладки до болтов поперек волокон:

Изгибающий момент в накладках:

Момент инерции накладки, ослабленной двумя отверстиями диаметр 20 мм:

Момент сопротивления накладки:

Напряжение в накладках:



Список литературы

1. СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-25-80).

2. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-23-81*).

3. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*).

4. Примеры расчета рамных конструкций. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу "Конструкции из дерева и пластмасс". Москва, 2013.

5. Примеры расчета ограждающих конструкций. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по курсу "Конструкции из дерева и пластмасс" для студентов, обучающихся по направлению "Промышленное и гражданское строительство". Москва, 2013.

6. Конструкции из дерева и пластмасс. Учебник. Филимонов Э.В., Гаппоев М.М., Гуськов И.М. Издательство АСВ, 2010 г.

Размещено на Allbest.ru

...