Расчёт усилий от снеговой нагрузки, действующих  

ФГБОУ ВО «Дагестанский Государственный Технический Университет»

Факультет АСФ

Кафедра СКиГТС

Курсовой проект

по дисциплине:

«КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС»

 

на тему:

«Рама из прямолинейных элементов»

                                                                        Выполнил: ст-нт 4-го курса АСФ

                                                                                              ПГС С533 Гаджиев Г М

                                                                                      Проверила: Калиева М.Х.

Махачкала 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

                                                                                                                 стр.

 Введение……………………………………………………………… 3

1. Анализ архитектурно-планировочного и конструктивного

 решения здания……………………………………………………... 4

2. Задание к курсовому проекту…………………………………… 4

3. Фанерная плита покрытия с дощатыми рёбрами……………. 5

3.1. Расчёт нагрузок, действующих на плиту покрытия……….. 6

3.2. Статический расчёт плиты покрытия……………………….. 7

4. Расчёт рамы с внутренним подкосом…………………………... 9

4.1 Определение расчётных нагрузок ………………….……..…... 9

4.2. Расчёт усилий от постоянной нагрузки……………….….…. 11

Расчёт усилий от снеговой нагрузки, действующих  

на весь пролет……………………………………………………..… 12

Расчёт усилий от снеговой нагрузки, действующей

слева пролёта ……………………………………………………..… 13

Расчет усилий от снеговой нагрузки, действующей  

справа пролёта………………………………………………………. 14

Расчёт усилий от ветровой нагрузки, действующей

на раму………………………………………...………………………    15

5. Подбор сечения рамы с внутренними подкосами………..…… 21

5.1. Подбор сечения в подкосе……………………………………… 21

5.2. Подбор сечения стойки…………………………………………. 22

5.3. Подбор сечения ригеля…………………………………………. 23

6. Расчёт узлов рамы……………………………………………….. 26

6.1. Опорный узел…………………………………………………... 26

6.2. Карнизный узел…………………………………………….….. 27

6.3. Коньковый узел………………………………………………... 28

7. Устройство горизонтальных и вертикальных связей….……. 30

8. Защита деревянных конструкций от гниения…………...….. 31

9. Защита деревянных конструкций от возгорания……..….…. 32

10. Список использованной литературы………….…………...…. 33

ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из важнейших направлений прогресса строительства, которое ведётся у нас в огромных масштабах, является производство и применение лёгких и эффективных строительных конструкций.

Важнейшей проблемой, связанной с производством деревянных конструкций, является рациональное использование деловой древесины. Для решения этой проблемы необходимо изучать физико-механические свойства клееной древесины, улучшать её свойства, совершенствовать методы расчёта и внедрять новые рациональные конструктивные формы, экономично использовать древесину в конструкциях, повышать технологичность изготовления, применять эффективные способы защиты и увеличивать долговечность и надёжность конструкций, определять наиболее рациональные области применения, подготавливать квалифицированные кадры инженеров строителей.

Современные лёгкие, особенно клееные деревянные, конструкции заводского изготовления являются достаточно прочными и долговечными.

Они способны перекрывать большие пролёты и являются стойкими в ряде химически агрессивных сред. Степень их огнестойкости не ниже, чем конструкций из некоторых несгораемых материалов.

Применение деревянных конструкций в нашей стране, богатой лесами, даёт значительный технико-экономический эффект.  

  

 

1.Анализ архитектурно-планировочного и конструктивного решения здания.

 

     1.1 Проектируемое здание является фабричным корпусом. Район строительства г.Пермь. Здание является однопролетным, с размером пролета 24 м, длина здания составляет 90 м. Здание состоит из каркаса в качестве которого выступает клееная рама с опорными подкосами, и клеефанерной плиты покрытия.

       Основная несущая конструкция-рама воспринимает все нагрузки и передает их на фундамент, плита покрытия защищающая от атмосферных осадков рассчитывается на снеговую нагрузку, а также на нагрузку от собственного веса. Для обеспечения пространственной жесткости здания предусмотрены связи. 

          

              2. ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

В качестве несущей конструкции у нас выступает дощато-клееная рама с внутрен- ним подкосм, который имеет следующие размеры: L=24м; В=6м; Н=7м; (рис.1). Район строительства - г. Пермь. Расчётный снеговой покров .

 

 

 

Рис 3.1.Конструктивные схемы к расчёту клеефанерной плиты с дощатыми      

        рёбрами: А)- схема расположения продольных и поперечных рёбер клеефанерной

                                      плиты покрытия;

                                 Б)- поперечное сечение клеефанерной плиты покрытия.

 

Продольные рёбра определяем в основном по условию расчёта на изгиб поперёк волокон наружных шпонов верхней фанерной обшивки при действии сосредоточенной нагрузки 1000Н с коэффициентом перегрузки 1.2.

(Рис.2). Максимальный момент будет

 Изгибные напряжения

в верхней обшивке поперёк волокон

наружных шпонов фанеры

Здесь Если приравнять

то откуда                                                                                                                                            

расстояние между осями рёбер:(рис.2).

Определяем необходимое количество
Рис3.2. К расчету расстояния «с» между         

Плиты покрытия.

продольных рёбер:

Если принять 2 продольных ребра, то по статическому расчету плита не соответствует требованиям расчета по 2-м группам предельных состояний, так как плита не проходит проверку по прогибу. В связи чем необходимо увеличить количество продольных ребер.

Принимаем количество продольных рёбер 3 шт и уточняем  Листы фанеры со стандартными размерами 1525 1525мм состыковывают на «ус»          (рис. 3) в трёх местах по длине плиты. Поперечные рёбра устраивают в торцах плиты и под стыками фанеры для обеспечения прочности стыков.

Количество поперечных рёбер определяется так:

Принимаем 6 ребер. Исходя из этого уточняем размер фанерного листа вдоль

длины плиты -1331,4мм;

Для удержания утеплителя в проект-

ном положении установлена решётка из брусков 25 25мм, прикреплённый к рёбрам. Находим толщину утеплителя:

Δут ≥ [  – ()]* = ((18+35)/(6*8.7)-(1/8.7+1/23+0.014/         0.15))*0.09 = 0,07см.

Плиты покрытия.

 

Расчётная схема плиты покрытия представляет собой шарнирно-опёртую балку на двух опорах (рис.4).

 Расчётные усилия  в плите равны:

                где  расчётный пролёт плиты

 Геометрические характеристики

поперечного сечения плиты          

 

Приведённая ширина полки, см;        

 

                                                                              Расчёт ведём по приведённым к

                                                                              верхней полке геометрическим      

  Рис3.4 Расчётная схема                          характеристикам. Отношение мо-

                                                                            дулей упругости древесины и фанеры: Приведённая площадь сечения:

614,1 где расчётная площадь нижней, верхней обшивок соответственно. Приведённый статический момент сечения относительно нижней грани плиты (ось 0-0):

где толщины верхней и нижней обшивок;

Расстояние от нижней грани плиты (ось 0-0) до центра тяжести сечения (ось y-y)

расстояние верхней грани плиты до центра тяжести

Приведённый момент инерции находим:                   

Моменты сопротивления определяем по формулам:

Прочность нижней полки определяем по формуле:

Устойчивость верхней полки определяем по формуле:

 

 

 

Напряжения скалывания в шве между шпонами фанеры верхней полки:  

где  

 

По скалыванию рёбер:

 где

Прогиб плиты определяем по формуле:

 

Плита с выбранными размерами соответствует требованиям расчета по 2-м группам предельных состояний.

 

 

4. Дощато-клееная рама с внутренним подкосом.

  L=24м; В=6м; Н=7м; Район строительства г. Пермь.

Рис.4.1. Дощато-клееная рама с внутренним подкосом.

Расчётный снеговой покров

Ветровое давление    

 

 

             4.1. Определение расчётных нагрузок.

-Снеговая нагрузка-       

 

-Постоянная нагрузка-                            

 

-Ветровая нагрузка-     

 

 

Рис.4.2. Расчетная схема рамы с характерными точками.

 

Определяем координаты точек:

                                                                                                           

f=H+h=7+3=10м  

№ уз.	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Х, м	0	0	0	2	4	6	8	10	12
У, м	0	3,5	7	7,5	8	8,5	9	9,5	10

 

 

  

 4.2. Расчет усилий от постоянной нагрузки.

 

Постоянно действующая нагрузка на раму q=6,858кН/м;

 

Реакции опор:

RA=RB=qпост*L/2=6,858*24/2=82,3kH

HA=HB=qпост*L /8*f=6,858*576/8*10=49,38kH

 

Изгибающие моменты соответствующих сечений:

     

Продольные усилия:

Где:

Аналогично  вычисляются  с изменением координаты х.

Поперечные усилия

     

Аналогично  вычисляются  с изменением координаты х.

 

Поперечные усилия.

     

 

 

Изгибающие моменты.

     

  

Продольные усилия.

Поперечные усилия.

  

  

Продольные усилия.

 

Поперечные усилия.

  

    

 

Рис.4.3. Расчетная схема рамы с характерными точками, для расчета ветровой нагрузки.

Аэродинамические коэффициенты находим по интерполяции из СНиП:

Се = +0,8            С1 = -0,5          С2 = 0,16     

При                       

С3 = -0,4.            При           

Расчетная ветровая нагрузка:

Слева:

в стойке - кН/м

в ригеле -  кН/м

 

Справа:

 

в стойке -  кН/м

в ригеле -  кН/м

 

Разбиваем ветровою нагрузку в ригеле на 2 составляющие, вертикальную и горизонтальную.

 

Слева:

        кН/м

        кН/м

Справа:

        кН/м

        кН/м

Реакции опор:

 

 

Определение усилий в характерных сечениях левой полурамы, при действии ветровой нагрузки.

Изгибающие моменты:

    

 

     

 

 

Продольные усилия.

   

   

   

   

   

Поперечные усилия.

     

   

   

   

   

  

 

 

         

Определение усилий в характерных сечениях правой полурамы, при действии ветровой нагрузки.

 

Изгибающие моменты:

 

Продольные усилия справа:

   

   

   

   

  

 

 

 

Поперечные усилия справа:

   

   

   

   

   

 

 

Рис.5.1. Деревянная рама с внутренним подкосом.

Подбор сечения в подкосе.

 

По полученным значениям усилий в подкосе, от действия всех нагрузок, составляем соответствующее сочетание усилий: 1-я комбинация (основное сочетание); 2-я комбинация (особое сочетание).

 

 

Рассчитываем подкос как сжатый элемент:

Rp=13МПа; , 

тогда        

предварительно принимаем b=20см=0,2м         

так как 1-доска имеет толщину tдоски=4,3см тогда:

следовательно hпод=10*0,043=0,43м=43см

Рис.5.2. Схема сечения подкоса дощато-клееной рамы (1-1).

 

 

м

следовательно вычисляем:

Условие удовлетворяется.

5.2. Подбор сечения стойки:

      

Так как по 2й комбинации усилия в элементе значительней и присутствует изгибающий момент, то расчет стойки производим как растянуто-изгибаемого элемента:

 

      

Предварительно рассчитываем:   

Так как tдоски=4,3см

       

Рис.5.3. Схема сечения стойки дощато-клееной рамы (2-2).

                             

Условие удовлетворяет требованиям.

Подбор сечения ригеля (сеч. 3-3 на рис 5.2.)

 

 М_max=1189,6 кН·м;    N_max=114,5 кН

принимаем в=120см, h_п=39,6см, в=30см, t_ст=20мм,

Тогда в_п=39,6см (рис 5.5)                                                    сеч.3-3                                                                           

Рассчитываем коробчатое сечение ригеля:

 

 

Моменты инерции:

Моменты сопротивления

 

 

Проверка

                 

 Рис 5.5. Схема коробчатого сечения ригеля

Расчет узлов рамы.

6.1. Опорный узел:

Рис. схема опорного узла рамы.

 

Максимальные усилия в опорной части рамы, полученные по сочетанию:

N1=318

Подкос проверяем на смятие в опоре:

    где:   подставляя

Подкос крепим к стойке при помощи конструктивного болта Ø12.

Стойку в данном случае рационально крепить

 арматурными стержнями Ø48А-IIIанкеруемыми в бетонную опору.

 

-длина анкеровки  

Несущая способность одного стержня:       где:

       Rотр=2,1МПа – отрыв с древесины

Подставляя значения:

 

Количество болтов определяем по формуле:

  2 стержня Ø 48

Карнизный узел.

Рис.11 Схема крепления карнизног узла: а) крепления стойки с ригелем, б) крепление подкоса с ригелем, в) схема крепления подкоса.

Крепление стойки в карнизном узле такое же как и в опорном.

Стык подкоса с ригелем проверяем на смятие: ;

где

      

Сминающее усилие:

 

Подставляя значения мы получаем:

 

Следовательно сечение подкоса не увеличиваем.

 

 

Коньковый узел.

Рис.12. Схема крепления конькового узла

Усилия в коньке из полученных сочетаний таблиц:

 

N8=51,1 kH  Q8=56,3kH

Проверяем на смятие:                      

Для     

     

Поперечное усилие в коньке:         

Значения усилий в болтах: ; .

    для  и диаметре болта

 

      

      

  Определим количество болтов:

    

            болта Ø48 мм

 

7.Устройство горизонтальных и вертикальных связей.

 

Для повышения пространственной жесткости конструкций в зданиях и сооружениях больших пролётов принято устраивать горизонтальные и вертикальные связи жесткости.

В качестве связей жёсткости могут выступать неравнополочные и равнополочные уголки, швеллеры, полосовая сталь и т. подобное.

Связи бывают скатные (наклонные), вертикальные и горизонтальные.

В зданиях, каркас которых выполнен из деревянных конструкций применяют в основном два вида связей: а) связевые фермы, располагаемые вертикально, наклонно и горизонтально, поперёк здания по наружному контуру несущих конструкций; в сочетании со связевыми фермами применяют продольные связи в виде элементов ограждающих конструкций (прогоны, настилы, панели);

б) продольные (вертикальные или наклонные) связи, плоскость которых располагается перпендикулярно плоскости несущих конструкций; эти связи закрепляют нижние пояса несущих конструкций.

В моём случае в качестве вертикальных связей приняты равнополочные уголки, а

в качестве наклонных – неравнополочные уголки. Скатные и вертикальные связи создают, таким образом, так называемый блок, который воспринимает нагрузки, направленные перпендикулярно плоскости основных несущих конструкций.

Расчёт связей выполняют от действия горизонтальных нагрузок, которые складываются из внешних горизонтальных нагрузок (ветра, тормозных усилий кранов и т.п.).

 

 

          8. Защита деревянных конструкций от гниения.

 

Клееные деревянные конструкции в зависимости от назначения должны быть защищены от увлажнения и биоповреждения.

Элементы несущих конструкций, предназначенных для эксплуатации при влажности окружающей среды 75% и более, должны подвергаться влагозащитной обработке различными лаками: ПФ-115, ПФ-113 и т. п.

Если влажность окружающей среды в период эксплуатации не превышает 75%, то защищаемые элементы могут быть обработаны ПФ-170. Торцы и места соприкосновения деревянных несущих конструкций с грунтом или конструкциями из других материалов и между собой обрабатываются антисептическими пастами

Марок: 100, 150, 200, 300... или эпоксидной шпаклёвкой ЭП-00-10 согласно ГОСТ

10277-62.

Детали каркаса плиты и панелей, а так же поверхности обшивок обращённые внутрь плит и панелей, подвергаются только поверхностной обработке указанными выше составами.

Кроме того для защиты деталей каркаса можно применять фосфорно- кислый алюминий с добавкой (70-75кг/м) фтористого натрия при условии пропитки деталей в ваннах с предварительным подогревом.

 

 

Список использованной литературы.

 

 

1. Методические указания «Примеры расчёта и конструирования плит покрытия»:        Устарханов О.М., Вишталов Р.И., Калиева М.Х., Сулейманов А. М.

 2. СН и П 2-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции.

М. Стройиздат, 1982г.

3. Сн и П 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

4. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник И.М. Гринь,

Д.М. Бабушкин и др. 1988г. 

5. Конструкции из дерева и пластмасс: В.А. Иванов, В.З. Клименко, Киев 1983г.

6. Строительные конструкции с применением пластических масс: И.М. Гринь,

Е.А. Поберёзкин и др.

7. Конструкции из дерева и пластмасс: Г.Н. Зубарев, И.М. Ляпин: М. 1980г.

 

 

 

 

ФГБОУ ВО «Дагестанский Государственный Технический Университет»

Факультет АСФ

Кафедра СКиГТС

Курсовой проект

по дисциплине:

«КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС»

 

на тему:

«Рама из прямолинейных элементов»

                                                                        Выполнил: ст-нт 4-го курса АСФ

                                                                                              ПГС С533 Гаджиев Г М

                                                                                      Проверила: Калиева М.Х.

Махачкала 2019