Строительство и архитектура \ Конструкции из дерева и пластмасс

Проектирование двухконсольной трехшарнирной дощатоклеёной рамы (длина здания - 108 м, район строительства - г.Томск)

Страницы работы

23 страницы (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты»

Курсовой проект

по дисциплине: «Конструкции из дерева и пластмасс»

Выполнила: Проверил:

студентка группы преподаватель

Пироговский К. Н.

2005

Содержание

1. Технико-экономическое обоснование выбранной конструкции сооружения

1.1 Расчет кровли построечного изготовления

1.2 Проектирование утепленной панели покрытия под кровлю из асбестоцементных листов

2. Расчет рамы

2.1 Определение расчетной схемы рамы и предварительное назначение размеров ее сечений и геометрических параметров оси рамы

2.2 Вычисление нормативных расчетных нагрузок

2.3 Статический расчет рамы

2.4 Проверка прочности ригеля

2.5 Подбор сечений подкосов

2.6 Проверка жесткости консоли

2.7 Расчет конькового узла с коньковой подкладкой

Литература

Исходные данные

Шифр 959

Требуется запроектировать двухконсольную трехшарнирную дощатоклеёную раму при следующих исходных данных:

1. Схема поперечника - 9

2. Пролет рамы

3. Вылет консолей

4. Высота рамы до карнизного узла

5. Пролетная конструкция - дощатоклееная

6. Материал кровли - шифер

7. Шаг рам

8. Материал конструкций - ель

9. Длина здания

10. Здание отапливаемое, расчётная температура воздуха в сооружении °C

11. Относительна влажность воздуха 85%

12. Район строительства - Томск IV

13. Уклон кровли i=1:4

1. Технико-экономическое обоснование выбранной конструкции сооружения

Конструктивная схема

1.1 Расчет элементов теплой кровли из асбестоцементных волнистых листов построечного изготовления

Шаг несущих конструкций – 6 м

Трехслойный гидроизоляционный ковер из стеклорубероида.

Определим толщину утеплителя по формуле:

l_ут=0,064 Вт/м²

l_н=12 Вт/м²

l_в=8,7 Вт/м²

d_ут=0,064(3-1/8,7-1/12)=0,179 м

Принимаем d_ут=180 мм

По весу снегового покрова г. Томск относится к IV-му снеговому району, для которого S₀=1,5 кПа.

S_н=S₀×m=1,356 кПа

Расчетная снеговая нагрузка:

S=S_нγ_f=2,034 кПа

Расчетная ветровая нагрузка:

W=W₀C_e₁kγ_f=0.02 кПа

Собственная масса асбестоцементных листов УВ-1750 толщиной 6 мм при массе листа 26 кг с учетом нахлестки:

М_ш=1,2*26/(1,75*1,125)=16 кг/м²

Нагрузка от собственного веса шифера: g=0,16 кПа.

Расчетная нагрузка на обрешетку с шагом 0,6 м:

– нормальная составляющая:

– скатная составляющая:

– вертикальная составляющая:

Изгибающий момент при 1-м загружении:

M^’=ql²/8=0.190 кН×м

Изгибающий момент во втором загружении:

Требуемые моменты сопротивления обрешетки: α=14⁰; i=tg α=1/4;

Для 1-го загружения:

Для 2-го загружения:

Требуемые размеры бруса при n=2

Принимаем брусок 40×40 мм.

Расчетное сопротивление древесины на изгиб f_m_,_d=13 Мпа

Проверка прочности и жесткости обрешетки

Изгибающие моменты при 1-м загружении с учетом ветра и снега:

M_х^’=q_хl²/8=0.173 кН×м

M_у^’=q_уl²/8=0.166 кН×м

Момент сопротивления бруса:

Напряжения косого изгиба при 1-м загружении:

При 2-м загружении:

Напряжения косого изгиба при 2-м загружении:

Момент инерции бруска:

Составляющая нормативных нагрузок без учета ветра:

Составляющая прогиба и полный прогиб равен:

Относительный прогиб:

Условие жесткости выполнено.

Предварительный расход древесины на обрешетку:

Эскизный расчет нижнего настила

Пролет:

Нагрузки:

Требуемая толщина:

Требуемая толщина при 2-м загружении и из условия жесткости:

Принимаем стандартные доски с толщиной 32 мм, что с учетом острожки даст 27 мм.

Поверочные расчеты нижнего настила

Рассмотрим отдельную доску нижнего настила 150´27 мм, для которой

см³

Проверка жесткости:

где I=100×2.7³/12=164 см⁴

Сбор нагрузок на прогон

Таблица 1 – Нагрузки на прогон

Наименование нагрузки	Нормативная	g_f	Расчетная
1. Постоянные от собственного веса
а) волнистые асбестоцементные листы	0,16	1,2	0,192
б) обрешетка из брусков	0,016	1,1	0,0176
в) поперечных ребер с шагом 1,05	0,051	1,1	0,056
г) продольных ребер 40´40 с шагом 1,2 м	0,008	1,1	0,0088
д) утеплитель из минваты толщиной 180 мм и плотностью 75 кг/м³	0,135	1,2	0,162
е) пароизоляция	0,02	1,1	0,022
ж) нижнего настила толщиной 25 мм	0,21	1,1	0,231
з) прогонов (ориентировочно)	0,05	1,2	0,06
и) приборов освещения (5 кг/м²)	0,05	1,2	0,06
Итого постоянная	0,703		0,809
2. Снеговая для Томск (IV р-н)	1,5	1,55	2,325
Итого полная	2,203		3,134

Погонные нагрузки на прогон:

Изгибающий момент в середине разрезного прогона:

Требуемый момент сопротивления:

Задавшись соотношением сторон n=h/b=2, получим:

Принимаем брус со стандартными размерами 150´100, с учетом острожки с 3-х сторон получаем (h)145´90.

Поверочные расчеты разрезного прогона

Геометрические характеристики:

см³

см⁴

Распределенная нагрузка от массы прогона:

Полные нагрузки на прогон составят:

Изгибающий момент при 1-м загружении

и напряжения:

Изгибающий момент во 2-м загружении:

Следовательно проверку на 2-е загружение можно не делать.

Проверка жесткости прогона:

Жесткость прогона обеспечена.

Приведенный расход древесины:

1.2 Проектирование утепленной панели сборного покрытия под кровлю из асбестоцементных волнистых листов.

Номинальные размеры в плане – 1,5´6 м; район строительства г. Томск (S₀=1,5кПа); уклон кровли 1:4.

Примем ориентировочно массу панели с утеплителем 70 кг/м³=0,7 кПа.

Нагрузки на 1 м панели:

– нормальная: ;

Расчетный изгибающий момент:

Примем в плане 2 продольных ребра, соединенных поперечными ребрами через 1 м. По поперечным через 500 мм укладываются бруски, к которым будут крепиться листы шифера.

Для древесины 2-го сорта f_m_,_d=13 МПа, тогда требуемая высота продольных ребер из условия прочности на изгиб при b=2.5 см:

Применим нестроганные брусья 25×250 мм.

При расстоянии между ними 1 м, пролет обрешетки равен 1 м при шаге 0,5 м определим ее требуемые размеры как косоизгибаемого элемента:

где n=h/b=1;

Принимаем бруски 50×50 мм. Что хорошо увязывается с толщиной плитного утеплителя 180 мм высотой продольных ребер 250 мм.

Проверка прочности и жесткости обрешетки

M_х^’=q_хl²/8=0.107 кН×м

M_у^’=q_уl²/8=0.026 кН×м

Прочность не обеспечена из брусков 50×50 мм => увеличиваем ширину бруска до 60 мм.

Окончательно принимаем обрешетку 60×50(h). Проверку жесткости не производим из-за малых эксплуатационных нагрузок. Уточняем погонные нагрузки на панель:

M_х^’=q_хl²/8∙2=1,8 кН×м

Момент сопротивления продольного ребра с учетом ослабления гнездом для шипа поперечного ребра 4×4:

Относительный прогиб продольного ребра 32×250 мм.

Приведенный расход древесины:

Сравнение 2-х вариантов

Принимаем панель покрытия заводского изготовления.

2. Расчет рамы

2.1 Геометрические параметры рамы

Рама состоит из консольных ригелей переменного сечения и V-образных подкосов постоянного сечения, связанных с ригелем двусторонними деревянными накладками на болтах.

Высоту ригеля над подкосами примем:

Высота ригеля на конце консоли и в коньке:

Принято:

2.2 Нагрузки

Нормативные нагрузки на 1 м² кровли:

Постоянная от веса кровли и прогонов , с учетом ригеля , временная снеговая .

Коэффициент надежности n=1.1.

Для снеговой нагрузки коэффициент надежности n=1.57:

– постоянная

– снеговая

– полная q=2,12кПа.

Расчетные вертикальные нагрузки на 1 м ригеля:

– постоянная

– снеговая

– полная q=6,36кПа.

Погонные расчетные нагрузки от ветра:

–активная

–пассивная

Осредненное положительное давление ветра на консоль ригеля: ;

полная нагрузка на консоль: ; следовательно ветровую нагрузку можно не учитывать.

По всей длине ригеля

Снеговая на консоли

Снеговая на полупролете

Снеговая на полураме

2.3 Статический расчет рамы

нагрузки	опора		ригель						подкосы
	опора		сечение
	А, кН	Н, кН	коньковое		1 – 1		2 – 2		2 – 3	1 – 3
	А, кН	Н, кН	Q, кН	N, кН	M, кН	N, кН	M, кН	N, кН	N, кН	N, кН
Постоянная на всей длине ригеля	34.7	7.4	1.8	7.2	-13.3	2.9	-53.6	3.2	-32.3	-3.6
Снеговая на консоли	50.3	13.6	11.0	11.3	-74.5	11.3	-152.9	9.2	-52.4	0.3
Снеговая на полупролете	42.4	-24.2	-19.6	-20.1	-58.3	-32.5	0	0	24.9	-68.7
Снеговая на полураме	92.7	-10.6	-8.6	-8.8	-182	-21.2	-152.9	9.2	-27.5	-68.5
Наибольший М	127.4	21.1			-195	-18.3	-206.5	12.4	-84.7	-72.3
Наибольший N				18.5	-71.6	-29.6	-206.5	12.4
Наибольший Q			-17.8

2.4 Проверка прочности ригеля

Наибольший изгибающий момент в ригеле возникает в опорном сечении 2-2 консоли : M=-206,5 кН*м, N=12,4 кН. Нормальная сила в консоли разгружает сжатую кромку. При расчете консоли на изгиб, считая обеспеченной ее потери устойчивости, имеем:

Что меньше 13 МПа

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования консоли производим по формуле:

Проверим прочность консоли ригеля как растянуто-изгибаемого элемента:

где

Сечение I-I ригеля над подкосом ослаблено врубкой глубиной 15 см, поэтому требуется проверить его прочность на сжатие с изгибом на действие комбинации усилий М = -195 кН-м и N = -18,3 кН. Ввиду малости сжимающей силы N, ее можно не учитывать. Тогда