Конструкции из дерева и пластмассы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Московский государственный строительный университет

Факультет: ПГС

Кафедра: Конструкции из дерева и пластмассы

Специальность: 270800 «Промышленное и гражданское строительство»

Дисциплина: «Конструкции из дерева и пластмассы»

Пояснительно-расчетная записка

к курсовой работе

Руководитель: Н.Г. Серегин

Студент

Набор 10 Я.А. Баранникова

Группа 2

Москва 2014 г.

Содержание

1. Исходные данные

2. Компоновка рабочего сечения

3. Нагрузка на плиту

4. Расчетные характеристики материалов

5. Геометрические характеристики сечения

6. Проверка плит на прочность

7. Проверка плит на прогиб

8. Определение усилий фермы и подбор сечений

9. Расчет колонны

Список использованной литературы



Перечень графического материала

Лист 1. План плиты покрытия М 1:50

Разрез 1-1 М 1:200

Разрез 2-2 М 1:200

Совместный план М 1:200

Схема монтажа

Деталь рамы М 1:20



1.Исходные данные

Размеры плиты (рис 1,а) в плане 1,5x3 м; обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 39-16-69; ребра из сосновых досок 2-го сорта; клей марки ФРФ - 50; утеплитель - минераловатные плиты толщиной 8 см на синтетическом связующем плотностью у=60 кг/м ; пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Над утеплителем предусмотрена воздушная прослойка, вентилируемая вдоль плиты. Кровля принята из волнистых листов стеклопластика. Первый слой стекломаста наклеивается на заводе-изготовителе механизированной прокаткой с применением мастик повышенной теплостойкости. Второй слой наклеивается на стройплощадке после установки плит в проектное положение. Район строительства - г. Волгоград. По степени ответственности проектируемое здание относится ко II классу с коэффициентом надежности по назначению у_п=0,95.

2.Компоновка рабочего сечения плиты

Ширина плиты принимается равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания Ь_п=1480 мм. Толщина фанеры принимается равной 8 мм. Направление волокон наружных шпонов фанеры в верхней и нижней обшивках плиты должно быть продольным.

Для дощатого каркаса, связывающего верхнюю и нижнюю фанерные обшивки в монолитно склеенную коробчатую плиту, применены черновые заготовки по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов сечением 50x175 мм. После сушки (до 12% влажности) и четырехстороннего фрезерования черновых заготовок на склейку идут чистые доски сечением 42x167 мм. Расчетный пролет плиты i_F = i -80(100) мм =3000 - 80=2920 мм.

Предварительно высоту плиты рекомендуется принимать равной (1/25-5-1/30) пролета. Для данного примера высота плиты принята: h_n=hp+=167+2x0,8 = 183 мм, что составляет 1/30 пролета.

Каркас плиты состоит из 4 продольных ребер (см. рис. 1 ,в). Шаг ребер принимается из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы Р=1,0 х 1,2 = 1,2 кН, как балки, заделанной по концам (у ребер) шириной 100 см. Расстояние между ребрами в осях =46.5см

Изгибающий момент в =6.98кНсм.

Момент сопротивления обшивки шириной 100 см

=10.67см

Напряжение от изгиба сосредоточенной силой

= 0,66 кН/см²=0,66 МПа <R„ х п/у_п=6,5 х 1,2/0,95=8,2 МПа.

где n= 1,2 - коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.

Рис.1.

Для придания жесткости каркасу продольные ребра соединены поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине плиты.

Продольные кромки плит при установке стыкуются при помощи специально устроенного шпунта из трапециевидных брусков, приклеенных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных плит даже под давлением сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из плит. В качестве шпунта могут быть использованы прямоугольные бруски (рис.1, гл).



3.Нагрузки на плиту

Плиты предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям.

По скомпонованному сечению составляется табл.1, в которой представлены нормативные и расчетные нагрузки на 1 м` плиты.

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке yt-	Расчетная нагрузка, кН/м2
Кровля из волнистых листов стеклопластика	1 0,24	1,2	0,288
I Фанера ФСФ 2x0,008x7,0	0.070	1,1	0.077
Каркас из сосновой древесины:			1
продольные ребра с учетом брусков продольных стыков
(5x0.167x0.042x5)/1.48х3	0.118	1,1	0.130
поперечные ребра
(3х0,140х0,042х5)/5,92	0.015	1,1	0,016
Утеплитель - минераловатные плиты	0,071	1.2	0.085
(0,08x3x0.437x1)/1,48
Пароизоляция	0,02	1,2	0,024
Постоянная нагрузка	0,451		0.675
Временная (снеговая)	1,26		1,8
Полная нагрузка	1,786		2,475

Примечание. В связи с использованием физических величин по СИ. значения плотности материалов умножены на коэффициент 0,01.

Полная нагрузка на 1 м плиты: нормативная q^H=l,786 х 1.48=2,64 кН/м; расчетная q=2,475х 1,48=3,66 кН/м.



4. Расчетные характеристики материалов

Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм по табл. 10 и 11 [1] имеем:

расчетное сопротивление растяжению R_ф.р.= 14/y_n= 14/0,95=14,7 МПа;

расчетное сопротивление скалываниюR_ф.ск=0,8/у_п=0,8/0,95=0,84 МПа;

расчетное сопротивление изгибу R._ф.и=13/у_п=13/0,95=13,7 МПа;

где _n - к-т надежности по назначению в зависимости от степени ответственности

здания и сооружений СНиП 2.01.07-85

модуль упругости Е_ф=9000 мПа

Для древесины ребер по СНиП II-25-80 (1) имеет:

модуль упругости Е_др=10000 мПа

5. Геометрические характеристики сечения

Расчетная ширина фанерной обшивки по п. 4.25 СНиП II25-80

b_пр = 0,9 * 148 = 133,2 см.

Геометрические характеристики клеефанерной плиты приводим к фанерной обшивке.

Приведенный момент инерции плиты:

J_пр = J_ф + J_др * = * = * = 23573,4 см⁴

Приведенный момент сопротивления плиты:

W _пр = = = 2576 см³

6. Проверка плиты на прочность

Максимальный изгибающий момент в середине пролета

M _max = = = 0,59 кН/см² = 5,9 мПа 0,6 * 14,7 = 8,8 мПа,

(здесь 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке при соединении «на ус» ).

Расчет на устойчивость сжатой обшивке производится по формуле (41)(1).

При расстоянии между продольными ребрами в свету С₁ = 42,4 см и толщиной фанеры _ф = 0,8 см

= = 53 50, тогда _ф = = = 0,445

Напряжение в сжатой обшивке

_с = = = 1,32 кН/см² = 13,2 мПа 12,6 мПа на 4,76%

Расчет на скалывание по клеевому слою фанерной обшивке ( в пределах ширины продольных ребер) производится по формуле (42)(1)

= R_ф.ск

Поперечная сила опорной реакцией плиты

Q = = = 10,2 кН

Приведенный статистический момент верхней обшивки относительно нейтральной оси равен

S_пр = б_пр* _ф * ( = 133,2 * 0,8 * ( = 932,4 см³

Расчет ширины клеевого соединения

Б_расч = 4*4,2 = 16,8 см

Касательные напряжения

= = = 0,024 кН/см² = 0,24 мПа 0,84 мПа

7. Проверка плиты на прогиб

Прогиб плиты определяется по формуле

f = = = 2,72 см

где E_ф = 9000 мПа = 900 кН/см²

Допускаемы прогиб с учетом коэффициента _n ,будет f_д =f*_n = 2,72*0,95 = 2,58 см а относительный прогиб f_д/l = 1/600/2,58 = 1/233 1/200 согласно разд. 10 « Прогиб и перемещение» (3).

Для справки при L=3м (f_д/L) = 1/150; при L=4,5 м (f_д/L) = 1/175

8. Расчет несущей конструкции

плита сечение прогиб прочность

Исходные данные

Несущая конструкция- безраскосная треугольная ферма . Пролет L=12 м, шаг В =3 м, высота в коньке (стрела подъема) f = L/4 . Верхний пояс - дощатоклеефонерный, нижний пояс- металический. Материал несущей конструкции - сосна М сорта влажностью до 12%, металлические элементы из стали марки ФР-12. Несущие и ограждающие конструкции покрытые многослойным заводским слоем.

Геометрические размеры

Расчетный пролет L= 12 м , стрела подъёма f = 12/4 = 3 м угол наклонна верхних поясов

tga = 3/9 = 0,33333 , a= 18⁰ , sina = 0,309 , cosa = 0,951

Длина раскоса равна длине панели верхнего пояса:

l_l-c = = = 4,45 м

Нагрузки

На 1 м² плана здания

Наименование нагрузки	Нормативная Нагрузка кН/м	Коэффициент надежности по нагр.	Расчетная нагрузка кН/м
Постоянная Плита покрытия 1,5Х3м Собственный вес фермы Итого постоянная нагрузка	0,770/0,9781 0,834 0,250 0,984	1,1	0,727/1,076 0,907 0,235 1,0124
Временная Снег	0,57	1,4	0,8
Полная	1,644		1,7704

Собственный вес системы определяется из выражения:

_с.в= = = 0,1497 кН/м

Где К_св - к-т собственного веса системы

Нагрузка на 1 наг м фермы:

Полная q= 1,77/7,5 = 13,275 кН/м

Нагрузка на угол верхнего пояса фермы: P = 13,275*7,5 = 99,56 кН

Проверка прочности по скалыванию

Проверку прочности по скалыванию производим в опорном сечении. Поперечная сила на опоре:

Q = ql/2 = 16,54x12/2 = 99,24 кН;

Расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон для древесины 2- го сорта:

R_ск = 1,5 m_a*m_b m_сл /yn = 1,5х 1 х 1 /0,95 = 1,58 МПа;

Скалывающие напряжения:

QS_бр/ (l_бр*b_расч ) ⁼ 99,24 х10³х3/(2х217,8x140) = 0,976 < 1,58 МПа.

9.Определение усилий фермы и подбор сечений.

Усилия в элементах фермы определяется методом вырезания углов

Подбор сечения верхнего пояса

Верхний пояс рассчитывается как сжато изгибаемый стержень находящийся под действием внецентренно приложенной нормальной силы в изгибающего момента от поперечной нагрузки. В результате внецентренно приложения нормальной силы в опорной и коньковом углах системы возникают разгружающие (отрицательные) моменты, в результате чего уменьшаются изгибающий момент в верхнем поясе.

Расчетное усилие в опорной панели ( снег на всем пролете)

N_А.С. = -3P/2 sinа = -3*99,56/2*0,2079 = -310,5 кН.

Максимальный изгибающий момент в панели от внеузловой равномерно распределенной нагрузки определяется с учетом, что на верхнем поясе приходится половина собственного веса фермы

М_о = (13,275-0,5*0,165*7,5)*7,5²/8 = 88,99 кН*м

Для уменьшения изгибающего момента в панели фермы создаем внецентренное приложение

нормальной силы , в результате чего в узлах верхнего пояса возникают разгружающие отрицательные моменты

Значения расчетного эксцентриситета вычисляем из условия равенства опорных и пролетных моментов в опорной панели верхнего пояса фермы:

М_р/2 = N_e, откуда е = M_o/2N;

e = -88,99/2*310,5 = 0,143 м

Принимаем эксцентриситет приложения нормальной силы во всех узлах верхнего пояса e = 0,1 м,

тогда разгружающий момент для опорной панели будет

М_N = -0,1 * 310,5 = -31,05 кНм.

Высота сечения верхнего пояса назначается из условия: h_n = (1/25-1/35)*L -1200-837 принимаю 1050 мм. Верхний пояс выполняется в виде клеевого пакета из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов II сорта сечением 50x175 мм, после фрезерования получим 42х167 мм. Клеевой пакет принимаем из 25 досок общей высотой h_n = 25*42-1050мм.

После склеивания пакета его еще раз фрезируют по боковым поверхностям : таким образом, сечение клеевого пакета составляет 160х1050 мм.

Площадь поперечного сечения

F= bh = 0,16*1,05 = 16,8*10^-2 м²

Момент сопротивления

W = bh²/6 - 0,16*1,05²/6 = 2,94*10^-3 м³

Принимаем расчетные характеристики древесины второго сорта по табл.3 СНиП II-25-80.

Расчетное сопротивление изгибу, сжатию и смятию: R_q=R_c=R_cm = 15/0,95 = 15,78 мПа

Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов производят по формуле

= + Rc

Для шарнирно опорных элементов при эпюрах изгибающих моментов от действия поперечных и продольных нагрузок параболического и прямоугольного очертания, как имеет место случай М_А определяют по формуле :

М_д= +

где - - коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле:

Коэффициент - следует умножить на поправочный k_n:

k_n = а_n + (1-a_n)

= 1- ;

Где а_n - коэффициент , который следует принимать равным 1,22 при эпюрах изгибающих моментов

Треугольного очертания (от сосредоточенной силы) и 0,81 при эпюрах прямоугольного очертания (от постоянного изгибающего момента)

Гибкость панели верхного пояса в плоскости действия момента при L_А-С = 7,34м = l_p/0,28h =

7,34/(0,289-0,42) = 56,03 70

Тогда коэффициент продольного изгиба следует определять по формулам:

= 1-а()² где коэффициент а = 0,8 - для древесины

= 1-0,8(64,2/100)² = 0,67

= 1- = 1,228 ; К_n = 0,81+1,228*(1-0,81) = 1,04

Расчетный изгибающий момент

М_д = - = 40,71 кНм

Напряжение в верхнем поясе А-С:

= + = 1,99 мПа 15,78 мПа

Так как панели крепятся по всей длине верхнего пояса, то проверку на устойчивость плотной фермы деформирования не проводим. Усилие в коньке панели СД

N_c-l = - P/ sin a = - 99,56/0,2079 = -478,88 кН

Принимаем то же сечение, что и опорной панели. Коэффиценты:

= 1- = 0,73 кНм К_n = 0,81+0,73*(1-0,8) = 0,96

Расчетный изгибающий момент:

М_Д = - = 33,32 кНм

Напряжение в панели С-Д:

= + = 4,24 мПа 15,78 мПа

Подбор сечения нижнего пояса

Расчетное усилие в нижнем пояса

N_А.С. = -3P/2 tgа = -3*99,56/2*0,2 = -298,6 кН.

Нижний пояс фермы выполняют из уголков стали марки С235.

Необходимая площадь сечения:

F= N_А-Б/2 R_yY_e ;

где R_y - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести по табл. СНиП II-23-81; Y_e = 0,9 - коэффициент условий работы, по таблице, (6)

СНиП II-23-81 :

F = N_А-Б/2 R_yY_e - 298,3 * 10^-3 / 2*230*0,9 = 0,720*10^-3 м

Принимаем два уголка размером 63х63х5, имеющие площадь:

F= 0,631*10^-3 0,554*10^-3 м²

Во избежание большого провисания нижнего пояса фермы устраивают дополнительную подвеску из круглой стали d=12 мм, расположенную в углах С и Е верхнего пояса. В этом случае пролет нижнего пояса будет равен:

l₀ = l_p/4 = 6000 vv

Радиус инерции принятых уголков i_л = 0,0194 м. Гибкость нижнего пояса:

= l₀ / i_л = 6/0,0194 = 381,4 400

где = 400 - предельная гибкость металлического нижнего пояса

Подбор сечения раскосая

Расчетное усилие в раскосе:

N_А.С. = -P/2 sinа = 99,56/2*0,2079 = 103,4 кН.

Сечение раскоса принимают из клеевого пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса - 160 мм. Высоту сечения раскоса принимают из десяти досок толщиной 42мм после фрезерования; общая высота пакета:

H=10*42 = 420 мм , размер сечения раскоса составляет bxh = 160x 420 мм.

Площадь сечения раскоса:

F_рас = 0,16*0,420 = 67,2*10^-3 м²

Гибкая раскоса: = = = 60,47 70

Тогда коэффициент продольного изгиба следует по формуле:

= 1-0,8(60,47/100)² = 0,707

Напряжение в сжатом раскосе с учетом устойчивости

= = 103,4*10^-3/0,707*67,2*10^-3 = 9,82 мПа 15,78 мПа

Подбор сечения стойки

Усилие в стойке N_д-р = P = 99,56 кН

Принимаем стойку из круглой стали F_тр = = 0,461* 10^-3 м²

Здесь коэффициент 0,8 учитывает снижение расчетного сопротивления при наличии нагрузки. Расчетное сопротивление стали принято по табл. С коэффициентом условий работы _е = 0,9. По табл.

6 п.5 СНиП II-23-81:

R_ye = 230 *0,9 = 207 мПа

d= 25х2 мм F_nm = 14 см² 0,461 см²

10.Расчет колонны

Исходные данные

Колонны деревянные клеевые, опирающиеся на железобетон фундамент. Высота колонны от уровня пола до несущих конструкций H = 3

Определение нагрузок

На колонну действуют вертикальные нагрузки: постоянные - от веса конструкций покрытия, стеновых панелей и собственного веса панелей; временные - от веса снега; горизонтальная - от давления ветра. В большинстве случаев нагрузка от стеновых панелей передается непосредственно на фундамент через рандбалку и в расчете колонн не учитывается.

Для определения веса колонны задаемся предварительными размерами ее сечения, исходя из соотношении.

h = ( + )*H b = ( + )

h = ( + )*3,0 = 0,6125 b = ( + ) = 0,3894

Гибкость колонны:

Площадь сечения:

= , L₀ = ₀ * H

Коэффициент ₀ принимаем по п. 4.21 СНиП II-23-80

Ширину сечения колонны принимаем: b = 459 мм, высота сечения h=612 мм.

Площадь сечения: F_расч = b*h = 0,6125*0,4594 = 0,281 м²

Момент инерции: L_бр = bh³/12 = 0,6125*0,4594³/12 = 49,49^-4 м⁴

Радиус инерции: r = = = 7,70*10^-2 м

= = = 119

Нагрузка на колонну

Собственный вес колонны: N_k = b*h*H**_r = 0,6125*0,4594*4,2*500*10^-2*1,1 = 6,5 кН

Постоянная нагрузка от веса фермы: 0,223

P_а = = = 29,07 кН

Суммарная постоянная нагрузка:

N_n = N_k + P_n = 6,5+29,07 = 35,57 кН

Временная нагрузка:

N₀ = = = 100,8 кН

Суммарная вертикальная нагрузка:

N₀ = N_n+N_B = 35,57 + 100,8 = 136,37 кН

Нагрузка от ветра принимается равномерно распределенной по высоте колонны:

-активное давление

W₁ = W₀*k*C_e*y_f*B = 0,30*0,5*0,8*1,4*6 = 1,008 кН/м

Где: W₀=0,30 кН/м² - для II ветрового района (Волгоградская область)

k=0,5 - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и местности

строительства;

С_е = 0,8 - аэродинамический коэффициент для наветренной стороны;

Y_r = 1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке

-пассивное давление

W₂ = W*k*C_eз*y_f*B = 0,30*0,5*0,6*1,4*6 = 0,756 кН/м

Где: C_ез= 0,6 - аэродинамический коэффициент для подветренной стороны.

Рама является однажды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля за лишнее усилие удобно принять продольную силу в нем.

Усилие в ригеле от равномерно распределенной ветровой нагрузки:

X_q = + H*(W1-W2) = + * 4,2*(1,008-0,756) = 0,331 кН

При определении изгибающих моментов в колоннах следует иметь в виду, что от действия ветровой нагрузки ригель сжат. С учетом этого изгибающий момент в колонне на уровне верха фундамента:

в левой колонне:

М_л = 0,9*( - X_q*H+W₁*H) = 0,9*( - 0,331*4,2+1,008*4,2) = 8,56 кНм

в правой колонне

М_п = 0,9*( - X_q*H+W₂*H) = 0,9*( - 0,331*4,2+0,756*4,2) = 7,60 кНм

Расчетная сила в колонне на уровне фундамента:

в левой колонне:

Q_л = 0,9*(W1*H+W1-X_q) = 0,9*(1,008*4,2+1,008-0,331) = 4,41 кН

в правой колонне:

Q_п = 0,9*(W2*H+W2-X_q) = 0,9*(0,756 *4,2+0,756 -0,331) = 3,24 кН

Геометрические характеристики сечения

- площадь: F = 0,15*0,3 = 0,04 м²

- момент сопротивление : W_x = = 4*10^-3 м³

- момент инерции: I_бр = b*h³/12 = 0,15*0,4³/12 = 8*10^-4 м⁴

-радиус инерции: r = = = 11,55 *10^-2 м

- Статистический момент: S_x = = 3*10^-3 м³

Проверка принятого сечения на расчетное сочетание нагрузок:

- в полости рамы согласно п. 4.17 СНиП II-23-80* расчет прочности как сжатоизгибаемого консольного элемента производят по формуле:

+ R_см

R_см =16,42 мПа - расчетное сопротивление древесины смятию 2 сорта.

_x = = = 80 70

Гибкость колонны в плоскости рамы:

Коэффициент продольного изгиба: = = = 0,47

Расчетное сопротивление древесины 2 сорта:

R_см = 13*m_сл*m_в*m_n/ _n = 13*1*1*1*1/0,95 = 16,42 мПа

= 1- = 1 - = 0,74

Напряжение: = + = + = 8,31мПа R_с = 16,42 мПа

Скалывающее напряжение:

r= = = 0,156 мПа R_ск = 1,9 мПа

Расчетное сопротивление древесины скалыванию 2 сорта:

R_cк = 1,5*m_сл*m_б*m_в*/_n = 1,5*1*1*1*1/0,95

Принятое сечение колонны 150х400мм

Расчет и конструирования узлов

Опорный узел

Упорная плита- плита с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс фермы.

Упорная плита рассчитывается на изгиб приближенно, как однопролетная балка с поперечным сечением тавровой формы.

Высота упорной плиты h_n = h_в.n - 2*е = 1050-2*60 = 930 мм.

Ширина упорной плиты принимается по ширине сечения верхнего пояса: b_n=160 мм.

Геометрические характеристики плиты таврового сечения:

A_n=(h₀/2)/t_n+h_p*t_p = (930/2)*8+100*8 = 4520 мм² , где t_p=t_n = 8мм - толщина упорной плиты и ребра;

h_p = 100мм - высота ребра.

Статистический момент относительно оси «x1-x1»:

₀=S_x1/A_n = 426880/4520=94,4 мм

Расстояние от центра тяжести сечения до верхней грани плиты:

₁=h_p+t_n-₀ = 100+8-94,4 = 13,6 мм.

Расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести ребра:

_р = ₀ - h_p/2 = 94,4-100/2 = 44,4 мм

Момент инерции поперечного сечения относительно оси «х-х»:

ln = +*(y₁- )³ + + t_p*h_p*y = + * (1,36 - )² + + 0,8*10*4,44² = 194,9 см³

Момент сопротивления:

W_max = l_n/y₁ = 194,9/1,36 = 143,3 см³ , W_min = l_n/y₀ = 194,9/9,44 = 20,6 см³

Напряжение смятия древесины в листе упора верхнего пояса в плиту:

_см = N₁/b*h_n = 362,5*10^-3/0,16*0,93 = 2,44 мПа 15 мПа

Пролет плиты принимается равным расстоянию в осях между вертикальными фасонками:

L_n= 140 мм

Изгибающий момент в однопролетной балке таврового сечения:

М = _см*h_n*(I_p)² / 2*8 = 2,44*10^-3*0,93*(0,14)²/16 = 2,78*10^-7 мНм

Напряжение при изгибе согласно п. 5.12 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»:

₀ = M/W_min = 2,78*10^-4/20,6*10^-6 = 13,5 мПа R_y = 232 мПа, где R_y = R/ y_n = 220/0,95 = 232 мПа

расчетное сопротивление листовой стали С235 согласно табл.51 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» y_n = 0,95 - коэффициент надежности по классу здания.

Узел защемления колонны в фундаменте

Принимаем крепление на анкерные болты A1 12 мм. Уголки 40х40 мм.

Проверка напряжений сжатия древесины колонны и напряжений растяжения в анкерных болтах выполняется по формулам:

А) Требуется полость опорного столика:

Т = R_cm*F_cm

F_cm =

Где:

a_cm =

T= = = 61,625 кН

F_cm = = 0,0036 м³

a_cm = 0,0036/0,15 = 0,0238 м

С учетом того, что колонна клеевая a_cm = 42мм, h_cm = 400+42*2 = 484 мм.

б) Проверка прочности на скалывание :

Т = R * F_cm

F_{cm =}

R =

Смотри п.5.2, 5.3 СНиП II-23-80*

Где: l_ck - расчетная длинна плоскости скалывания, принимаемая не более 10 а_см,

l_ck = 10*42 = 420 мм

e- плечо сил скалывания, принимаемое равным 0,25h (п.5.3 СНиП II-23-80*)

е= 0,25*484 = 121 мм, при этом l_ck/е = 3,47 = 3;

R = = 1,017 мПа

F_cm = = 0,6 м³

Определим l_ck

1) l_ck = 0,6/0,15 = 0,404 м.

2) l_ck = 1,5* h_ck = 1?5*(42+42+400) = 726 мм = 0,726 м.

Окончательно принимаем а_cm = 42 мм, h_ck = 484 мм, l_ck = 726 мм, два уголка 40x40 мм.

N_bs = R_bs * *A*n_s*n_b Q_max

Q_max = 6,24 кН.

Где: R_bs = 1500/ = 1500/0,95 = 15,8 мПа; = 0,9;

Ab = 0,000113 м² - площадь сечения болта;

n_a = 1 ; n_b = 4 - количество болтов.

N_bs = 15,8*103*0,9*0,000113*4 = 6,43 кН Q_max = 6,24 кН.

Расчет фундамента

Глубина промерзания в городе г.Волгоград 1,2 м . Принимаем глубину заложения фундамента 1,2 м. Класс бетона В-15. Площадь подошвы фундамента:

А = = = 0,446 м², где :

R₀ - условное расчетное сопротивление грунта;

y₀ - усредненный вес материала фундамента и грунта на обрезе фундамента;

Н - глубина фундамента.

b = = = 0,668 м

Принимаем площадь фундамента -2,5х2,5 м

Коньковый узел

При несимметричной временной снеговой равномерно распределенной нагрузке на половине пролета в коньковом узле возникает максимальная поперечная сила, которая воспринимается парными деревянными накладками на болтах.

Поперечная сила в узле при несимметричной снеговой нагрузке:

Q= = = 3,0 кН

Учитывая кососимметричную схему работы накладок и прикладывая поперечную силу в узле , определим усилия, действующие на болты, присоединяющие накладки к поясу:

R₁ = = = 6,37 кН

R₂ = = = 3,33 кН

Для крепления накладок диаметра болтов принимаем равными 18 мм и толщину накладок 92 мм.

Несущая способность болта на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом 90⁰ к колоннам согласно табл. 17, 19(1) из условий:

- изгиба болта

Т_u = ( 1,8 d² + 0,02a²) = (1,8*1,8² + 0,02 * 9,2²)* = 5,8 кН;

Т^, _u = 2,5 d² = 2,5*1,8² = 6,3 кН.

Причем 6,3 кН 5,6 кН , т.е. выполняется условие Т^, _u T_u

- смятия крайних элементов - накладок:

Т_см = 0,8*а*d*K_a = 0,8*9,2*1,8*0,6 = 7,9 кН

- смятия среднего элемента-фермы:

Т_см = 0,5*с*d*K_a = 0,5*16*1,8*0,6 = 8,6 кН

Где: с - толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных односрезных соединений, а - толщины крайних элементов , а также более тонких элементов односрезных соединений ; d- диаметр болта; все размеры в см.

Минимальная несущая способность T_min = 5,8 кН.

Необходимое количество болтов в ближайшем к углу ряду:

n_b = = = 0,54 ; принимаю 2 болта ( т.к. 1 болт ставить недопустимо- пойдет трещина).

где n_m - количество рабочих швов в соединении.

Количество болтов в дальнем от узла ряду:

n_b = = = 0,29 принимаю 2 болта из конструктивных соображений.

Из условия расстановки болтов поперек волокон высота накладки h_H = 230 мм, и с каждой стороны устанавливаются по одной накладке.

Изгибающий момент в накладках:

M_н = = = 0,67 кНм

Момент инерции накладки, ослабленной двумя отверстиями диаметром 18 мм:

W_min = = = 0,0003 м³

Напряжение в накладках:

= = = 1,25 мПа R_u = 13,7 мПа,

где n_H = 2 - количество поставляемых накладок;

R_u = 13/0,95 = 13,7 мПа - расчетное сопротивление изгибу древесины табл. 3(1).



Список используемой литературы

· СП 64.13330.2011 "Деревянные конструкции", М., 2011 г.

· СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия", М., 2011 г.

· Шенгелия А.К. "Расчет и конструирование клеефанерных плит покрытия": учеб. пос. для курсового и дипломного проектирования /Московский государственный строительный университет. М.: МГСУ, 2003 г.

· "Пособие по проектированию деревянных конструкций" (к СНиП 11-25-80). М.: Стройиздат, 1986 г.

· Слицкоухов Ю.В., Сидоренко А.С., Серова. Е.Т., "Примеры расчета ограждающий конструкций": метод, указ. к курсовому проектированию. М.: МИСИ им. Куйбышева, 1986 г.

Размещено на Allbest.ru

...