Расчет дощатого настила отапливаемого здания (район строительства расположен в IV снеговом районе)

Новосибирский Государственный Архитектурно-Строительный Университет.

(Сибстрин)

Кафедра металлических и

деревянных конструкций.

Курсовой проект.

Стрельчатая арка.

                                    Выполнил:

 студент гр.528

Кравченко Т.С.

Новосибирск,2008

Расчет дощатого настила отапливаемого здания.

Исходные данные:

    Запроектировать дощатый настил (рис.2). Уклон кровли α₅=6,0°, шаг стропильных конструкций 1,4 м, район строительства расположен в IVснеговом районе с величиной расчетной снеговой нагрузкой s=2.4 МПа, температурно-влажностные условия эксплуатации Б1.

    Рабочий настил выполняем из досок размерами поперечного сечения b*δ=125*32 мм, II-го сорта, согласно сортаменту пиломатериалов.

    Согласно[4, п.3.1, табл. 3] расчетное сопротивление для древесины II-го сорта принимаем равным при изгибе R_и=13 МПа. Согласно[4, п.3.1 г] расчетное сопротивление необходимо умножать на коэффициент m_н=1,2 при учете временных нагрузок (ветровой, монтажной, гололедной), т.е. R_и=13*1,2=15,6 МПа.

Рисунок 1.

Нагрузки, действующие на настил.

 а) равномерно распределенная нагрузка

Сбор нагрузок на 1 м² настила.

Таблица 2.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная
1.Трёхслойный рубероидный ковёр.	0,1	1,05	0,105
2.Цементно-песчаная стяжка.	0,2	1,2	0,24
3.Утеплитель ROCKWOOL Light MAT, t=150мм	0,045	1,2	0,054
4.Пароизоляция Strotex 110 Pi.	0,0007	1,2	0,00084
5.Рабочий настил bxγ=0.025*5	0.125	1.1	0.1375
Итого постоянная нагрузка	0.51		0.576
5.Временная снеговая.	1,68		2,4
Полная нагрузка	2,19		2.976

  Расчетное значение снеговой нагрузки принимается по [5], а нормативное значение снеговой нагрузки получаем умножением расчетной на коэффициент 0,7.

  При углах наклона кровли к горизонту α<=15 градусов расчет элементов кровли обычно ведут на вертикальные нагрузки.

  При сплошном одинарном настиле составляющей вдоль ската обычно пренебрегают и рассчитывают рабочий настил только на составляющую, перпендикулярную настилу.

  Б).Сосредоточенная сила Р_Н=1 кН. Коэффициент надежности по нагрузке γ_f=1,2. Расчетное значение сосредоточенной силы Р=Р_Н* γ_f=1*1,2=1,2 кН.

  Настил рассчитывается как двухпролетная неразрезная балка на два

сочетания нагрузок:

   -на прочность и по деформациям (от действия равномерно распределенной постоянной и снеговой нагрузок);

  -на прочность (от действия постоянной равномерно распределенной и сосредоточенной силы Р).

  Собираем равномерно распределенную нагрузку на 1 погонный метр от дощатого настила от нормативной нагрузки:

         а) для первого сочетания нагрузок

  нормативная q_н=2,19*2*0,125=0,5475 кН/м;

  расчетная q₁=2,976*2*0,125=0,744 кН/м;

 б) для второго сочетания нагрузок

q₂=0,576*2*0,125=0,144 кН/м.

Проверка рабочего настила на прочность.

σ=M/W<=R_и*m_н ,где

М- максимальный изгибающий момент;

W- момент сопротивления;

R_и- расчетное сопротивление древесины изгибу;

m_н=1.2- коэффициент, учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки.

  Максимальные изгибающие моменты:

для первого сочетания нагрузок:

М₁=q₁*L²/8=0,744*1,4²/8=0,1823 кН*м;

Для второго сочетания нагрузок:

М₂=0,07*q₂*L²+0.207*P*L;

М₂=0,07*0,144*1,4²+0,207*1,2*1,4=0,3675кН*м.

Момент сопротивления одной доски рабочего настила:

W=b*δ²/6=2*0,125*0,025²/6=2,6*10^-5 м³.

   Расчет прочности производится на максимальный момент из двух сочетаний нагрузок:

σ=M/W=0,3675*10^-3/2,6*10^-5=14,13МПа < R_и*m_н=15.2 МПа-условие выполняется.

 Недонапряжение (15,2-14,13)/15,2*100%=7%

Проверка рабочего настила по деформациям.

   Момент инерции настила:

I=2*b*δ³/12=2*0.125*0.025³/12=3.25*10^-7 м⁴.

f=(2.13*q_н*L⁴)/(384EI)=(2.13*0,5475*10^-3*1.4⁴)/(384*10⁴*3.25*10^-7)=0.00359 м.

f/L=0.00359/1.4=0.00256<[f/L]=1/132,5=0.00754- условие выполняется.

Статический расчет фермы.

Геометрические параметры проектируемой фермы.

Рисунок 4.

Собственный вес системы определяем при  из выражения:

   Полная нагрузка на 1 погонный метр при шаге ферм 1,4 метр:

                     нормативная: g_н=(1,68+0,51+0,09125)*1,4=2,28125 кН/м;

                     расчетная: g=(2,4+0,576+0,09125*1,1)*1,4=4,31 кН/м.

Ветровая нагрузка:

;

где w₀ - нормативное значение ветрового давления (см. п. 6.4);

k -   коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. п. 6.5);

с -   аэродинамический коэффициент (см. п. 6.6).

Ветровая нагрузка на один метр погонный

Расчетная схема фермы.

Рисунок 5.

Определение расчетных усилий в элементах фермы.

Определяем опорные реакции:

4.31*10/2=21.55 кН;

0.334*1.0+0.176*2=0.668 кН;

Находим усилия в ферме методом вырезания узлов.

∑x: V_a-N₁=0;

N₁=V_a=21.55 кН.

∑y: N₁=0.

∑x: 0,334*1,0-N₂*cos6°+N₁₂*cos39°=0;

                        ∑y: -4.31*2.5-N₂*sin6°-N₁₂*sin39°+21.55=0;