Расчет деревянных конструкций для проектированного здания пролетом 15 метров и длиной 65 метров

Федеральное агентство по образованию РФ

Сибирский Государственный Индустриальный Университет

Кафедра инженерных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПО ДЕРЕВЯННЫМ КОНСТРУКЦИЯМ

Выполнил     ст. гр. ЗСП-002:

Колесников А.В..

Проверила: Музыченко Л.Н.

Новокузнецк

 2005

Содержание

	Задание на проект	3
1	Исходные данные	4
2	Расчет дощатых щитов	4
3	Расчет фермы сегментной	7
5	Расчет опорного узла фермы	14
4,6	Коньковый узел	17
5	Расчет поперечной рамы	19
6	Расчет колонны	21
7	Расчет узла крепления колонны к фундаменту	22
8	Расчет  фундамента	24
	Литература	25

Исходные данные

 Необходимо запроектировать здание пролетом 15 метров, длиной – 65 метров. Высота до низа несущих конструкций – 3,3 метров. В качестве несущих конструкций используются сегментная ферма с клееным верхним поясом, высота которых – 2,5 метра. Здание отапливаемое. Строительство осуществляется в городе Белово. Снеговая норма-тивная нагрузка – 1,5 кПа, ветровая – 0,23 кПа. Порода древесины – ель. Расчетное соп-ротивление грунта – 1,5 кгс/см².

2.1. Определение общих размеров фермы.

Расчетный пролет фермы l = 15 метров.   Расчетная высота фермы h = 2,5 м

Радиус кривизны верхнего пояса:

R_k=, т.к. f=l/6 → R_k=

длина дуги по оси верхнего пояса ,

где a - центральный угол дуги, определяемый из выражения:

откуда                        a = 73.74° .

Тогда:            

Вычисляем потребное количество на половину покрытия и размер щитов:

 м→8,045/6=1,34 м

Принимаем 3 плиты на половину покрытия размером 5м x 2,68 м.

   Сбор нагрузок представлен в таблице 2.1:

.

2.Расчет дощатых щитов.

В качестве ограждающих конструкций применяем дощатый щит размером 5х1,34м с тремя продольными ребрами. Верхняя обшивка щита состоит из двух слоев:  нижнего – рабочего и верхнего – защитного . Рабочий настил представляет собой разреженный ряд досок толщиной 16 мм. Защитный настил представляет собой сплошной ряд досок  толщиной 16 мм. Они укладываются на рабочий настил под углом 45⁰ и крепятся к нему гвоздями.

Таблица 2.1

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка,кН/м	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кН/ м
Рулонный ковер 0,09кН/м2х2,68м	0,24	1,1	0,265
Косой защитный настил 0,016м х 5 кН/м3 х 2,68 м	0,214	1,1	0,235
Рабочий разреженный  настил 0,016м х 5 кН/м3 х 2,68 м 0,5	0,106	1,1	0,116
Среднее продольное ребро 0,1мх0,2мх5кН/ м3	0,1	1,1	0,11
Поперечные ребра каркаса (40% от веса продольных)	0,04	1,1	0,044
Утеплитель (минераловатные плиты) (0,1х2 кН/ м3х(1,34-0,1)	0,258	1,2	0,309
Прижимные бруски 0,04х0,04х5х5,6	0,045	1,1	0,05
Пароизоляция 0,01х(2,68-0,1)	0,026	1,2	0,03
Нижняя обшивка 0,019х5кН/м2х2,68	0,214	1,1	0,235
Итого:	1,501		1,704
Снег 1,5 х 1,34	2,01	1,6	3,216
Всего:	3,511		4,92

Расчетная схема настила– однопролетная балка пролетом l = 5 – 0, 02 =4,98 м.

   Расчетные усилия в сечениях плиты:

М = ql²/8 = 4,92х4,98²/8 = 15,25 кНм.

Q = ql/2 = 4,92х4,98/2 = 12.25 кН.

   Местный момент в верхней обшивке от веса монтажника 1 кН х1,2 =1,2 кН:

δ_наст= 20÷30мм задается согласно сортамента пиломатериала.

 При сечении ребра 10х20 см

                 W = Вh²/6 =10х20²/6 = 666.667см³

                  J = Bh³/12 =10х20³/12 = 6666.67см³

Напряжение изгиба

          d = М_мак/W = 15,25кНм/666,667см³=   22875кН/м² =2,3МПа< R_ф.с. = 12 МПа.

Относительный прогиб

           для однопролетной балки, нагруженной равномерной нагрузкой

,

где Е=24000 МПа - модуль упругости. Прогиб не превосходит допустимый.

q^р==4,92·4,98/2= 12,25 кН/м

Расчет крайних ребер.

Так как ширина среднего ребра равна 100 мм, а крайнего  ребра в 2 раза меньше чем на среднее ребро , то следовательно прочность крайних ребер обеспечена.

Расчет настила

Рабочий настил верхней обшивки рассчитываем как двухпролетную неразрезную балку.

Нагрузку на 1 пог. метр настила для полосы покрытия шириной в 1 метр:

q^н==0,454+2,01= 2,464 кН/м

q^р==0,5+3,216= 3,716 кН/м

изгибающий момент (постоянная + снеговая нагрузки)

изгибающий момент (постоянная нагрузка + сосредоточенный груз Р=1,2кН , распределенный на ширину настила)

=0,56 кНм

Более невыгодным будет 1 случай загружения

Напряжение изгиба  :

→сорт

100·1,6²/6=42см³

Условие не выполняется

Увеличиваем толщину настила

100·1,9²/6=60,16см³

→сорт

Принимаем толщину настила 19мм.

Проверяем по II гр. предельного состояния

где: =100см·1,9³/12=57,16см⁴

Условие выполняется

Нижняя обшивка панели работает на местный изгиб от собственного веса и веса утеплителя с пароизоляцией.

Расчетная нагрузка определяем по таблице 2.1.

q^р =0,309+0,235+0,03= 0,547 кН/м

По сравнению с нагрузкой на верхний настил, нагрузка на нижний настил в 6,7 раза меньше. Следовательно настил δ=16 мм на прочность и жесткость не проверяем.

Проверяем надежность крепления досок нижней обшивки к каркасу гвоздями, работающими на выдергивание.

Расчетную несущую способность на выдергивание одного гвоздя, забитого в древесину поперек волокон определяем по формуле:

Т_в.г.=R_вг·π·d_гв·а_гв    ,где R_вг =0.03кН/см² –расчетное сопротивлению выдергиванию гвоздя на единицу поверхности соприкосания гвоздя с деревом для сухой древесины

·d_гв –диаметр гвоздя

а_гв–расчетная длина сопротивляющейся выдергиванию части гвоздя

Принимаем гвозди ·d_гв =3 мм; ·l_гв =70 мм

Тогда а_{гв =} l_гв – δ -1,5 d_гв=70-16-1,5·3=49,5 мм

Т_в.г.=0,03·3,14·0,3·4,95=0,14 кН