Расчет двойного дощатого настила.

Содержание

1 Исходные данные для проектирования. 3

2Расчет двойного дощатого настила. 4

3Расчет разрезного прогона на косой изгиб. 7

4Расчет и конструирование клеефанерной двускатной балки с плоскими стенками. 11

5Расчет и конструирование основной стойки каркаса. 19

5.1 Статический расчет. 19

5.2 Конструктивный расчет. 22

5.3 Расчет узла защемления стойки в фундамент. 24

6Расчет торцевого фахверка. 26

Список литературы. 28

 

 

                                                                                                                                

Исходные данные для проектирования

Вариант 31:

Место строительства: г. Омск;

Снеговаянагрузка: 0,8 кПа; (I снеговой район)

Ветровая нагрузка: 0,48 кПа; (IVветровой район)

Тип покрытия: прогонный;

Пролет здания l =14м;

Высота здания от уровня пола до низа несущих конструкции покрытия H =4,5м;

Шаг конструкции вдоль здания B =4;

Длина здания L =44 м;

Склад предназначен для хранения штучных грузов. Ворота устроены в торцевых и одной продольной стенах. Склад обслуживается тельфером грузоподъемностью Q=3т, собственный вес тельфера 0,5т. Помещение склада неотапливаемое.

Проверка рабочего настила на прочность.

1. Проверка на прочность на первое сочетание нагрузок ведется по формуле

Где M – максимальный изгибающий момент;

W – момент сопротивления поперечного сечения;

-расчетное сопротивление древесины изгибу;

 – коэффициенты, учитывающие температурно – влажностный режим эксплуатации. При условиях эксплуатации Б1 .

Максимальные изгибающие моменты для первого сочетания нагрузок

Момент сопротивления настила:

Напряжение изгиба

Принятая высота сечения 25мм удовлетворяет условиям прочности.

2. Расчет прочности для второго сочетания нагрузок производится по формуле

Где M – максимальный изгибающий момент;

W – момент сопротивления поперечного сечения;

-расчетное сопротивление древесины изгибу;

 – коэффициент, учитывающийкратковременность действия сосредоточенной нагрузки.

Согласно п.3.1г СНиП II-25-80, расчетное сопротивление необходимо умножать на коэффициент  при учете временных нагрузок (ветровой, монтажной и гололедной), т.е.

Для второго сочетания нагрузок

Прочность обеспечена.

Проверка рабочего настила по деформациям.

Момент инерции настила:

Условие выполняется.

Расчет по первому предельному состоянию.

, условие выполняется.

Расчет по второму предельному состоянию.

, условие выполняется.

Ввиду большого запаса прочности уменьшаем сечение и принимаем разрезные прогоны из бруса IIсорта, размерами , согласно сортаменту.

Сбор нагрузок выполним аналогично, поменяв лишь собственный вес прогона:

Нормативная нагрузка от прогона:

Расчетная нагрузка равна

Полная нагрузка на 1 п. м. при шаге прогонов 1.5 м:

нормативная

расчетная

При расчете прогона будем иметь ввиду, что прогон работает на косой изгиб.

Расчетная нагрузка и изгибающий момент при :

Нормативная нагрузка при :

Геометрические характеристики сечения:

Статический расчет.

В качестве покрытия проектируем клеефанерную двускатную балку двутаврово-коробчатого сечения пролетом L=13.8м с уклоном скатов 0.05. Класс ответственности здания II(нормальный),

Сбор нагрузок на 1м²балки покрытия.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная
1. Трехслойный рубероидный ковер	0,1	1,3	0,13
2. Защитный настил	0,08	1,1	0,088
3. Рабочий настил	0,063	1,1	0,069
4. Прогон	0,063	1,1	0,069
5. Клеефанерная балка	0.2	1.1	0.22
Итого постоянная нагрузка
Временная
Снеговая
Полная нагрузка

Также к временным нагрузкам относится нагрузка от подвесного транспорта, тельфера грузоподъемностью 30кН и собственным весом 5кН.Обозначим эту нагрузку как P.

Расчетные нагрузки: распределенная

Сосредоточенная

Нормативные нагрузки: распределенная

Сосредоточенная

Материалы: для поясов – сосновые доски 52х190мм (после фрезерования пластей заготовок 60х200) В местах склеивания с фанерными стенками устраиваются пропилы 5х45мм. В растянутых поясах используется пиломатериал 2-го сорта, в сжатых поясах 3-го сорта. Для стенок применяется березовая фанера марки ФСФ сорта ВВ/В толщиной 12мм.

Доски поясов стыкуются по длине на зубчатый шип, фанерные стенки «на ус». Высоту поперечного сечения в середине пролета принимаем

Высота опорного сечения

Ширина балки

Расстояние между центрами поясов в опорном сечении

Расчетное сечение располагается на расстоянии «х» от опорного сечения, которое для симметрично нагруженной балки определяется по формуле :,где

Высота балки в сечении «х»:

Изгибающий момент в расчетном сечении «х»:

Требуемый момент сопротивления, приведенный к древесине:

Фактический момент инерции и момент сопротивления расчетного сечения, приведенные к древесине равны:

Где  количество досок в поясе.

 количество фанерных стенок.

 коэффициент, учитывающий повышение модуля упругости фанеры при изгибе в плоскости листа.

 коэффициент приведения.

Конструктивный расчет.

1. Расчет по первой группе предельных состояний                                                      (несущей способности и устойчивости)

1.1. Расчет по краевым нормальным напряжениям в расчетном сечении х=5,88м.

1.1.1. Расчет фанерной стенки на прочность при растяжении

Где  коэффициент учитывающий снижение прочности в стыках фанеры на «ус».

1.1.2. Расчет сжатого пояса на устойчивость из плоскости изгиба.

Принимая раскрепление сжатого пояса через 1,5м(прогонами), определим его гибкость из плоскости балки

Следовательно, согласно п. 4.3. СНиП II-25-80:

Напряжение сжатия в верхнем поясе

1.2.Проверка фанерной стенки по главным напряжениям (в зоне первого от опоры стыка на расстоянии

Изгибающий момент для этого сечения

Поперечная сила

Высота сечения:

Момент инерции и статический момент на уровне внутренней кромки растянутого пояса Z-Z, приведенные к фанере равны:

Нормальные и касательные напряжения в стенке на уровне Z-Z.

По рис.17 СНиП II-25-80:

Главные растягивающие напряжения

Так как проверка не выполняется, крайнюю фанерную стенку необходимо усилить наклонным ребром жесткости такого же сечения как и ребра, располагаемые по длине балки.

1.3. Проверка местной устойчивости фанерной стенки.

1.3.1. В опорной панели.

Длина опорной панели а=1,3м (расстояние между ребрами в свету, принятое с учетом размеров фанерного листа 1,5х1,5 и длины усового стыка). Расстояние расчетного сечения от оси опоры  высота фанерной стенки в расчетном сечении:

Так как  необходимо произвести проверку устойчивости фанерной стенки (п.4.30 СНиП II-25-80).

По рисункам 18 и 19 СНиП II-25-80 определим:

При , 16МПа и 3,1МПа.

Расчетная высота стенки: , так как

Изгибающий момент для этого сечения

Поперечная сила

Высота сечения:

Момент инерции и статический момент на уровне внутренней кромки растянутого пояса Z-Z, приведенные к фанере равны:

Нормальные и касательные напряжения в стенке на уровне Z-Z.

Устойчивость стенки обеспечена.

1.3.2. В расчетном сечении с максимальными напряжениями изгиба (х=5,88м) при:

Так как  необходимо произвести проверку устойчивости фанерной стенки (п.4.30 СНиП II-25-80).

По рисункам 18 и 19 СНиП II-25-80 определим:

При , 18МПа и 3,4МПа.

Расчетная высота стенки: , так как

Нормальные и касательные напряжения в стенке на уровне Z-Z.

Устойчивость стенки обеспечена.

1.4. Проверка фанерной стенки в опорном сечении по нейтральной оси.

Поперечная сила на опоре

Момент инерции опорного сечения, приведенный к фанере:

Статический момент сечения, приведенный к фанере:

Выполним проверку стенки на срез по нейтральной оси:

1.5. Проверка на скалывание по клеевым швам в местах приклейки стенок к поясам:

 количество клеевых швов.

2. Расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям)

Предварительно вычислим коэффициенты, учитывающие переменность высоты сечения (k) и влияние деформации сдвига от поперечной силы (с) по прил. 4, табл.3[5].

Для расчета по второй группе предельных состоянии вычислим погонную нормативную распределенную нагрузку:

Предельный прогиб по [1], табл.15 будет равен

Статический расчет.

Статический расчет стоек заключается в расчете один раз статически неопределимой системы.

Постоянные расчетные нагрузки на раму:

- от веса покрытия

- от веса балки покрытия

- от веса стенового ограждения (

Временные нагрузки.

Ветровая нагрузка.

Ветровая нагрузка в СП 20.13330.2011 представленная виде двух составляющих – средней, статической, соответствующей установившемуся скоростному напору ветра, и пульсационной, динамической. Исходя из того, что здание в проекте по высоте менее 36 м и при отношении высоты к пролету менее 1,5 динамическую составляющую можно не учитывать.

Где ω₀ – нормативное значение ветрового давления, зависит для района строительства. г. Одесса относится к IV ветровому району строительства; k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и тип местности, в курсовом проекте принимается тип местности В; с – аэродинамический коэффициент, для наветренной стороны с =0,8, для отсоса с =0,6; γ _f -коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4.

Расчетная ветровая нагрузка на раму от покрытия:

, тогда по таблице 11.2 СП 20.13330.2011 получим k(5,54)=0,53.

Активная нагрузка с наветренной стороны

Пассивная нагрузка с подветренной стороны

Ветровую нагрузку от участка стены выше верха стоек заменяем сосредоточенной горизонтальной силой

Расчетная ветровая нагрузка на раму от стены:

, тогда по таблице 11.2 СП 20.13330.2011 получим k(5)=0,5.

Активная нагрузка с наветренной стороны

Пассивная нагрузка с подветренной стороны

Снеговая нагрузка.

Расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия равно

S=S₀μ = 0,8*1=0,8 кПа,

ГдеS₀ – вес снегового покрова на 1 м²горизонтальной поверхности земли, принимаемый по нормам в зависимости от снегового района. г. Одесса относится к I снеговому району;

μ – коэффициент, учитывающий профиль покрытия: для одно- и двускатной кровли при α<=25% μ = 1.

Снеговая расчетная нагрузка на верх колонны

Нагрузка от тельфера.

Постоянные нагрузки.

Постоянная расчетная нагрузка на стойку от вышележащих конструкции

.

Собственный вес стойки определим, задавшись предварительными размерами ее сечения; высота сечения , Принимаем сечение стойки состоящее из 9 слоев досок толщиной 33мм, тогда . Ширину сечения колонны принимаем равной  (после фрезерования боковых поверхностей колонны, склеенной из досок шириной 180мм). Собственные вес стойки:

Где ;  плотность древесины сосны.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления (15% от веса стенового ограждения)

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены  на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:

Определим усилия в стойках рамы, приняв следующие сочетания нагрузок: постоянная, снеговая, ветровая и крановая. Рама является один раз статически неопределимой системой, за неизвестное усилие принимается продольное усилие Xв ригеле:

Внутренние усилия в сечениях стойки от верха (x=0м) до заделки на опоре (  определим по формулам:

Изгибающие моменты в левой и правой стойках.

Поперечные силы.

Нормальные силы.

Где ,  коэффициенты сочетаний, вводимые для кратковременных нагрузок – снеговой, ветровой и крановой.

Усилия в левой и правой стойках на уровне заделки  составляют:

Усилие в остальных расчетных точках сведены в таблицу.

0,00	52,76	0,08	-0,08	0,89	0,97
1,00	55,64	1,38	1,34	2,03	1,54
2,00	58,53	3,64	3,49	3,16	2,10
3,00	61,41	6,88	6,36	4,29	2,67
4,00	64,29	11,09	9,97	5,43	3,24
4,50	65,73	13,56	12,05	5,99	3,52

Конструктивный расчет.

В плоскости рамы стойка работает как защемленная на опоре вертикальная консоль в условиях сжатия с изгибом. Из плоскости рамы стойка представляет собой стержень с неподвижными шарнирами на концах.

Сечение стойки имеет размеры 160х297мм, тогда:

;

;

; .

В плоскости рамы расчет стойки производится как сжато-изгибаемого элемента. Определим гибкость стойки в плоскости изгиба, считая, что в здании отсутствуют жесткие торцевые стены.

По формуле (30)[1] вычислим коэффициент

для древесины 2-го сорта. Расчетное сопротивление умножаем на коэффициент условия работы , по табл. 6[1], поскольку конструкцию мы рассчитываем с учетом воздействия ветровой нагрузки. Коэффициенты  и  в нашем случае равны 1,0.

Расчет стойки на прочность производим по формуле:

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости

Следовательно, достаточно раскрепить стойку по ее верху, тогда

,

Проверку устойчивости плоской формы деформирования производим по формуле:

,

Где расстояние между точками закрепления стойки из плоскости изгиба; коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке  (табл.2. Прилож.4[1]).

Следовательно устойчивость стойки обеспечена.

Расчет торцевого фахверка.

Фахверк является несущим элементом торцевой стены. Фахверк несет вертикальную нагрузку от массы ограждающих конструкций, воспринимает горизонтальную ветровую нагрузку.

Расчет стойки фахверка произведем как сжато-изогнутых элементов, в которых изгибающий момент вызван горизонтальной ветровой нагрузкой, а продольная сила – нагрузкой от собственной массы стойки, стенового ограждения. Изгибающий момент вычислим как для однопролетной балки с шарнирным опиранием концов.

При пролете 14м примем фахверковые стойки с шагом 4 и 5м, следовательноB=4,5м.

Собственный вес стойки определим, задавшись предварительными размерами ее сечения; высота сечения . Ширину сечения колонны принимаем равной . Собственные вес стойки:

Где ;  плотность древесины сосны.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления (15% от веса стенового ограждения)

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены  на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:

Максимальная ветровая нагрузка действует с наветренной стороны:

Сечение стойки имеет размеры 100х200мм, тогда:

;

;

; .

В плоскости рамы расчет стойки производится как сжато-изгибаемого элемента. Определим гибкость стойки в плоскости изгиба, считая, что в здании отсутствуют жесткие торцевые стены.

По формуле (30)[1] вычислим коэффициент

для древесины 2-го сорта. Расчетное сопротивление умножаем на коэффициент условия работы , по табл. 6[1], поскольку конструкцию мы рассчитываем с учетом воздействия ветровой нагрузки. Коэффициенты  и  в нашем случае равны 1,0.

Расчет стойки на прочность производим по формуле:

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости

Следовательно, достаточно раскрепить стойку по ее верху, тогда

,

.

 

 

Список литературы.

1. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М:Стройиздат, 1983.-31с.

2. СНиП 2.01.07-85.Нагрузки и воздействия.Нормы проектирования. – М:Стройиздат, 1986.-60с.

3. СНиП II-23-81.Стальные конструкции.Нормы проектирования. – М:Стройиздат, 1982.-93с

4. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80)/ЦНИИСК им. Кучеренко М.: Стройиздат, 1986.-216с.

5. Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных конструкций/ЦНИИСК им. Кучеренко М.: Стройиздат, 1982.-79с.

6. Дмитриев П. А. Деревянные балки и балочные клетки: Учебное пособие.-Новосибирск: НИСИ, 1989, -161с

7. Проектирование индустриальных клееных деревянных конструкции: Учебное пособие/ П.А. Дмитриев и др.-Новосибирск: Изд. НИСИ им. В. В. Куйбышева, 1983.-81с.

8. Шмидт А. Б. 15 примеров расчета деревянных конструкций: Учебное пособие – Барнаул: Изд. АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 1997,-86с

9. Прижукова Е. Л. Примеры расчета ограждающих конструкций каркасных деревянных зданий. Методические указания - Новосибирск: НГАСУ(Сибстрин),2014,-40с.

 

Содержание

1 Исходные данные для проектирования. 3

2Расчет двойного дощатого настила. 4

3Расчет разрезного прогона на косой изгиб. 7

4Расчет и конструирование клеефанерной двускатной балки с плоскими стенками. 11

5Расчет и конструирование основной стойки каркаса. 19

5.1 Статический расчет. 19

5.2 Конструктивный расчет. 22

5.3 Расчет узла защемления стойки в фундамент. 24

6Расчет торцевого фахверка. 26

Список литературы. 28

 

 

                                                                                                                                

Исходные данные для проектирования

Вариант 31:

Место строительства: г. Омск;

Снеговаянагрузка: 0,8 кПа; (I снеговой район)

Ветровая нагрузка: 0,48 кПа; (IVветровой район)

Тип покрытия: прогонный;

Пролет здания l =14м;

Высота здания от уровня пола до низа несущих конструкции покрытия H =4,5м;

Шаг конструкции вдоль здания B =4;

Длина здания L =44 м;

Склад предназначен для хранения штучных грузов. Ворота устроены в торцевых и одной продольной стенах. Склад обслуживается тельфером грузоподъемностью Q=3т, собственный вес тельфера 0,5т. Помещение склада неотапливаемое.

Расчет двойного дощатого настила.

Поскольку здание неотапливаемое, проектируем двойной дощатый настил под холодную рулонную кровлю. Уклон кровли 0,05 (), шаг стропильных конструкции 4м. Температурно влажностные условия эксплуатации Б1. Шаг прогонов 1,5м.

Двойной дощатый настил состоит из нижнего разряженного рабочего настила (доски сечением , согласно сортаменту пиломатериалов ГОСТ 8486-86*Е, уложенные с зазором ) и верхнего сплошного защитного косого настила толщиной .

Для сжатой кровли расчет произведем только на нормальную составляющую нагрузки, так как при уклоне 0,05 угол наклона . Угол наклона кровли в виду его незначительности при расчете настила во внимание не принимаем, тогда:

Согласно приложению 5 к таблице 3 СНиП II-25-80, расчетное сопротивление для древесины третьего сорта принимаем равным при изгибе . Расчет настила ведем для полосы шириной

Произведем подсчет нагрузок на 1 п. м. для расчетной полосы настила.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная
1. Трехслойный рубероидный ковер	0,1	1,3	0,13
2. Защитный настил	0,08	1,1	0,088
3. Рабочий настил	0,063	1,1	0,069
Итого постоянная нагрузка
Временная снеговая

Настил рассчитываем как двухпролетную балку на два сочетания нагрузок:

1. На равномерно распределенную нагрузку от собственного веса g и снега p – на прочность и по деформациям.

Расчетная равномерно распределенная нагрузка  нормативная

2. На равномерно распределенную нагрузку от собственного веса g и сосредоточенную силу P – только на прочность.

Нагрузка от веса настила равна . Нормативное значение сосредоточенной силы , коэффициент надежности по нагрузке , то есть .

Ввиду наличия защитного настила действие сосредоточенного груза P от веса человека с инструментом считаем распределенным на ширину 0,5м рабочего настила. Тогда расчетная сосредоточенная нагрузка будет равна