Каркас здания: Пояснительная записка к курсовому проекту по деревянным конструкциям

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра инженерных конструкций

Пояснительная записка

к курсовому проекту  по

деревянным конструкциям:

«Каркас здания»

Выполнил:	студент группы СПС-98
Матасов А.Н.
Проверил:	Соловьева Р.И.

Новокузнецк

2002

Содержание

		стр
	Задание…………………………………………………………………..	3
1.	Определение общих размеров фермы ………………………………...	4
2.	Расчет ограждающей конструкции ……………………………………	6
3.	Статический расчет фермы ……………………………………….…...	10
4.	Расчет элементов фермы ……….……………….……………………..	13
4.1	Верхний пояс…………………………………………………………………………	13
4.2	Нижний пояс…………………………………………………………………………	14
4.3	Стойки и раскосы……………………………………………………………………	15
5.	Расчет узловых соединений…...……………………………………….	16
5.1	Опорный узел………………………………………………………………………...	16
5.2	Узел Л верхнего пояса……………………………………………………………….	17
5.3	Промежуточный узел нижнего пояса………………………………………………	18
5.4	Накладки раскосов…………………………………………………………………	19

1. Определение общих размеров фермы

Очертание верхнего пояса фермы представляет собой правильный многоугольник, описанный около кругового сегмента с хордой l = 21 м

и высотой .Геометрическая схема фермы приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1.Геометрическая схема фермы.

При этом радиус окружности

.

Тангенс половины центрального угла

;

.

Длина дуги сегмента

.

Длину дуги верхнего пояса принимаем

.

полагая по 0,1 м от торца первой панели до центра опорного узла (рис. 1.1).

Длина дуг, соответствующих средним элементам верхнего пояса,

; крайним – .

Размер  находим из условия

откуда

Центральный угол, соответствующий одной панели верхнего пояса,

Углы наклона элементов верхнего пояса к горизонту:

Элемент АБ……………..
Элемент БЕ……………..
Элемент ЕЛ……………..

Длина среднего элемента верхнего пояса по оси

;

крайнего элемента

.

Длина средних панелей нижнего пояса равна 4,44 м, крайних – 3,84 м. При этом перпендикуляр к нижнему поясу в точке К пересекает верхний пояс в середине элемента ЕЛ, так как

 

Длина стоек (между центрами узлов):

Высота фермы:

Размеры по вертикали:

Длина раскосов (между центрами узлов):

Углы между раскосами и нижним поясом:

;

;

.

2. Расчет ограждающей конструкции

Трехслойная панель из пластмассы с обшивками из стеклопластика со сплошным средним слоем из пенопласта (рис. 2.1). Размеры плиты 1,1х5.

Рис. 2.1. Плита покрытия с обшивками из стеклопластика и расчетная схема плиты.

Материал обшивки – стеклотекстолит КАСТ-В, средний слой из заливочного пенопласта ФВП с плотностью g=60 кг/м³ с цилиндрическими пустотами. Плита имеет обрамление в виде швеллера из стеклотекстолита. Листы обшивки склеиваются с обрамлением полиэфирным клеем марки ПН-1. С целью повышения огнестойкости вдоль клеевых швов устраиваются заклепки с шагом 150 мм. Толщина листов обшивки d=3 мм, среднего слоя с=194 мм, общая  - 200 мм.

Подсчет нагрузок выполнен в таблице 2.1.

Сбор нагрузок.

Таблица 2.1.

Вид нагрузки	Нормативная кН/м2	К-т надежн.	Расчетная кН/м2
Собственный вес -  листы обшивки -  обрамляющие ребра -  пенопласт	0,11 0,023 0,078	1,1 1,1 1,2	0,121 0,025 0,094
Итого: Снеговая:	0,211 1	1,6	0,24 1,6
Всего:	1,211		1,84

Ввиду значительной деформативности пластмасс, решающей является проверка по деформациям. Расчетная схема плиты представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Расчетная схема плиты покрытия

Рассчитываем плиту ребристую, т.е. считаем обрамляющие ребра участвующие в работе. Работу пенопласта не учитываем. Поскольку для пластмасс характерна ползучесть, а она зависит от длительности действия нагрузок, необходим учет длительности. Собственный вес и снег – нагрузки разной длительности, приводим к одной кратковременной, путем деления нормативных нагрузок на временные деформационные коэффициенты по графику [1, рис.95], для чего для снеговой нагрузки устанавливаем длительности действия по [1, прил. 3] в зависимости от района строительства.

Для собственного веса временный деформационный коэффициент n_вр=0,8, для снеговой нагрузки n_вр=0,82. Из-за незначительной разницы принимаем коэффициенты одинаковыми n_вр=0,8.

Погонная нормативная приведенная нагрузка

 кН/м.

Расчет ведется с учетом неравномерности распределения напряжений в обшивке по приведенному сечению, ширина которого  где k – коэффициент неравномерности принимается по графику [1, рис.18] в зависимости от l/b.

Приведенный момент инерции

Прогиб для однопролетной балки, нагруженной равномерной нагрузкой

 < ,

где Е=24000 Мпа – модуль упругости. Прогиб не превосходит допустимый.

Проверка:

1.  По нормальным напряжениям прочности обшивок.

Напряжения определяем по приведенной погонной нагрузке, определяемой с учетом уменьшения прочности стеклопластика во времени. По графику [1, рис. 95], находим коэффициенты длительного сопротивления для снеговой нагрузки k_дс=0.62, для постоянной нагрузки k_дс=0.6. Из-за незначительной разницы принимаем коэффициенты одинаковыми k_дс=0.6, тогда

Расчетное сопротивление стеклопластика изгибу с учетом условий работы конструкции .

2.  По касательным напряжениям прочности стенок обрамляющих ребер на сдвиг (срез)

Q_пр – поперечная сила у опоры

J – момент инерции сечения

S – статический момент сечения

R_сдв(ср) – расчетное сопротивление стеклопластика сдвигу (срезу) с учетом условий эксплуатации

Напряжение сдвига

  <  35000 кН/м²

3. По касательным напряжениям прочности клеевого шва в месте соединения ребер с обшивками

,

где k_дс=0.3 – коэффициент длительного сопротивления для клеевого шва по графику [4, табл. 115],

S – статический момент обшивок

R_ск=6 Мпа = 6000 кН/м² – расчетное сопротивление скалыванию клеевого шва [4, табл. 23].

Напряжение сдвига

 < .

4. Прочности стыков в обшивках.

Исходя из размеров выпускаемых листов стеклопластика предусматриваем стыки обшивок в четырех местах. Стыки листов перекрываются накладками из того же материала шириной не менее . Принимаем l_накл=120 мм. Наибольшее напряжение во втором от опоры стыке, т.е. на расстоянии 2.45 мм.