Министерство образования и науки Украины

Донбасская Государственная Академия Строительства и Архитектуры

Кафедра “Металлические конструкции”

Пояснительная записка

к курсовому проекту по конструкциям из дерева и пластмасс

“Проектирование деревянных конструкций одноэтажного здания

гражданского назначения.”

Макеевка 2010 г.

1. Расчет клеефанерной панели покрытия

Размеры панели в плане равны 1,48*5,98 м; обшивка - из водостойкой семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм; ребра из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50.

1.1 Компоновка сечения панели

Ширину панели принимаем равную ширине фанерного листа с учетом обрезки .

Каркас панели состоит из четырех продольных ребер. Для изготовления клееного досчатого каркаса, который связывает верхние и нижние фанерные обшивки, принимаются доски 42*167мм (после острожки). Расчетный пролет панели .

Высота панели равна 210 мм, что составляет 210/5920=1/30 пролета и соответствует нормативу .

Шаг ребер принимается из учета верхней обшивки на местный изгиб поперек волокон от монтажной сосредоточенной силы , как балки шириной 1000 мм. Расстояние между ребрами в осях

Изгибающий момент в обшивке:

.

Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:

.

Напряжение от изгиба:

.

1.2 Нагрузка на панель

Расчет нагрузок на панель представлен в таблице 1.

Таблица.1

Нагрузка на 1 м клеефанерной панели

Нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м
1	2	3	4
3-х слойный рубероидный ковер	0,12	1,3	0,156
Фанера марки ФСФ 2*0,008м*7кН/м	0,112	1,1	0,123
1	2	3	4
Продольны ребра с учетом брусков продольных стыков	0,118	1,1	0,13
Поперечные ребра	0,01	1,1	0,011
Пароизоляция	0,02	1,1	0,022
Постоянная	0,38	-	0,442
Временная снеговая	1,49	1,6	2,384
Полная	1,87	-	2,826

Приведенный момент инерции поперечного сечения панели:

Приведенный момент сопротивления:

1.3 Проверка панели на прочность

Максимальный изгибающий момент в середине пролета при

:

Напряжения в растянутой обшивке:

где 0,6- коэффициент, что учитывает снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке.

Расчет на устойчивость определяется по формуле:

При расстоянии между соседними гранями поперечных ребер и толщине фанеры

, .

Напряжения в сжатой обшивке:

- напряжения в сжатой обшивке больше допустимых, следовательно уменьшаем расстояние между поперечными ребрами

, .

Напряжения в сжатой обшивке:

Расчет на скалывание по клееному слою фанерной обшивки определяется по формуле:

;

где .

Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:

.

Расчетная ширина клеевого соединения:

.

Таким образом, касательные напряжения в клееном шве равны:

.

1.4 Проверка панели на жесткость

,

где 1/250 - предельный прогиб в панелях покрытия;

.

2. Расчет несущей конструкции покрытия

2.1 Определение общих размеров треугольной фермы

Пролет фермы l=24м

Длина верхнего пояса

Принимаем высоту фермы h=(1/7)l=3,6 м . Уклон рулонной кровли i=0.1

Принимаем строительный подъем 24000/100=24 см .

Высота фермы на опорах будет равна :

Угол наклона верхнего пояса

б=5?40'

Угол наклона раскоса БД

б2=21?50'

Угол наклона раскоса ДГ

б3=31?

2.2 Сбор нагрузок на ферму

Постоянная нагрузка:

Нагрузка от ограждающей конструкции покрытия (см 1.2.)

Расчетная и нормативная нагрузка:

25,5 кгс/мІ

28кгс/мІ

Снеговая нагрузка:

=144,5 кгс/м

Собственный вес стропильной конструкции (вычислен приближенным методом):

кгс/мІ

1,1•15,1=16,61 кгс/мІ

Все нагрузки считаем приближенными к верхнему поясу фермы

Постоянная нагрузка в промежуточных узлах фермы :

Узловые нагрузки:

В крайних узлах :

Реакция опоры в промежуточных узлах :

От полной снеговой нагрузки :

От полной нагрузки слева :

Усилия при различных загружениях фермы и расчетные усилия в стержнях приведены в таблице 2

Подбор и проверка сечения верхнего пояса

Q1=Q2=14068кг

Проектируем из отдельных клееных блоков длиной по6,03м

Местная равномерно распределенная нагрузка от веса крыши и от снега

Тоже от собственного веса фермы , считая что на верхний пояс приходится 2/3 ее полного веса

Полная погонная нагрузка на пояс :

Изгибающий момент в середине панели от поперечной нагрузки



длина панели

Принимая величину изгибающего момента с четом отрицательных моментов в узлах М=0,65

и задаваясь шириной сечения пояса в=15см , высоту сечения опр. по формуле :

- приближенная величина коэффициента , учитывающего увеличение момента при деформации пояса

Принимаем высоту сечения пояса h=42,0см (12 досок толщиной по35мм )

Отношение

Площадь поперечного сечения

Момент сопротивления

Коэффициент , учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации пояса :



Проверку принятого сечения начинаем с определения минимальных размеров площадок смятия .

Минимальная высота вертикальной торцевой площадки в узле Б

Такой же минимальный размер торцевых площадок принят в узлах В и Г .

Величину эксцентриситета продольной силы получим , приравняв напряжение в поясе по середине панели и по краям

Отсюда

,см

Принимаем е=10см , при котором обеспечиваются минимальные размеры площадок смятия .

Производим проверку сечения пояса в середине крайней панели при полном загружении снеговой нагрузкой .

Проверяем то же сечение пояса при одностороннем загружении снега слева . Усилие в поясе :

Q=-9899-3960=-13851кг

Момент М1=2801,6-1197,1*0,1=2681,89

Напряжение

где

Подбор сечения нижнего пояса

На участке АА1растянут усилием равным 13078кг

Необходимая площадь поперечного сечения металлического пояса

Принимаем сечение сечение пояса из двух уголков 63х40х4 с общей площадью

Такое же сечение оставляем и для сечения БД в крайней панели

Подбор сечения стоек

Стойка ГД :

Усилие

Задаемся сечением150х100

F=15х10=150см2

 - условие выполняется

Подбор сечения раскосов

Сжимающее усилие , растягивающее, длина l=5,763м.

Задаемся сечением 180х180мм

- условие выполняется

смІ

150 условие выполняется

Конструирование узлов.

Опорный узел А.

Торцовый швеллер подбираем по изгибу равномерно распределенной нагрузкой :

Изгибающий момент кгсм ,

где в=15см- ширина сечения пояса

Принимаем швеллер №10 с моментом сопротивления Давление торца верхнего пояса на стенку швеллера составляет

Стенка укреплена вертикальным ребром жесткости 90х10мм

Рассматривая свободную часть стенки размером 7,5х10см как пластину опертую по контуру . находим изгибающий момент в полосе стенки шириной 1см по формуле :

Необходимая толщина стенки :

- толщина стенки швеллера

На стенку швеллера навариваем лист толщиной 12мм

Изгибающий момент в ребре жесткости

кгсм

- гдекг/см- нагрузка на ребро

Ребро имеет сечение F=12.37 см2

Расстояние от середины листа доцентра тяжести

Момент инерции сечения :

см4

Момент сопротивления сечения W=18.53 см3 ;

Горизонтальный лист узла А проверяем на изгиб опорным реактивным давлением стойки

Реактивное давление на лист :

Давление верхнего пояса на лист :

q-поперечная нагрузка на верхний пояс

-длина панели верхнего пояса

F-площадь опирания верхнего пояса на горизонтальный лист

Расчетное давление определяется по формуле :

Правый участок листа рассматриваем как плиту , опертую на3 канта с отношением сторон 10,5/15=0,7 . Тогда изгибающий момент в полосе шириной 1см равен

Необходимая толщина листа

Принимаем лист толщиной 8мм

Для прикреления швеллера к фасонке

Длина сварного шва:

см< 10см

Принимаем =10 см.

Для прикрепления нижнего пояса нижнего пояса к фасонке (на обушке)

см< 9м

Принимаем =9см.

Соответственно на пере =5м.

-Промежуточный узел В :

Глубина прорези от верхней кромки равна 2с =20см

Стык смежных блоков пояса перекрывается деревянными клееными накладками 150х150мм с двух сторон .

Подбалка поддерживающая стыки элементов верхнего пояса по нижней грани , опирается на стойку , сжимающие усилия в которой . Пренебрегая малым углом наклона верхнего пояса определяем :

Расчетное сопротивление древесины местному сжатию поперек волокон :

При этом

клеефанерная панель изгиб нагрузка прочность

3. Расчет дощато-клееной колонны

Собственный вес фермы

=16кгс/м².

Постоянное расчетное давление на стойку

Р^п_ф=((67+16)21/2+(47+16)3)6=6363кгс.

Снеговая нагрузка на покрытии

Р^н_с=100*1=100кгс/м², Р_с=100*1,4=140кгс/м²

Расчетное давление на стойку от снега

Р^с_ф=140*4,8(21/2+3)=9072кгс.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения

Р_ст=(67+10)4,8(4,8+2)=2513,28кгс.

Собственный вес стойки

Р_с.в.=,2*0,42*4,8*500*1,1=221,76.

Определяем ветровую нагрузку.

Скоростной напор ветра на высоте 10м

Р_в=38кгс/м²; n1,2.

Расчетная ветровая нагрузка на раму от стены:

давление Р^д_в=38*1,2*0,8*4,8=175,104кгс/м;

отсос Р^о_в=-38*1,2*0,6*4,8=-131,328кгс/м.

Ветровая нагрузка на раму от покрытия:

давление W^д_в=38*1,2*,8*2,1*4,8=367,72кгс;

отсос W^о_в=-38*1,2*0,6*1,2*4,8=-257,78кгс.

Определяем усилия в стойках рамы

От ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля

Х_w==-54,97кгс4

От ветровой нагрузки на стены

Х_р=-3/16*Н(р^д_в-р^о_в)=-3/16*4,8*(175,104-131,328)=-39,39кгс;

От стенового ограждения

е=0,21+0,09+0,1=0,4м.

М_ст=-Р_сте=-2513,28*0,4=-1005,312кгсм.

Х_ст=-=235,62кгс.

Изгибающие моменты в заделке стоек

М_л=((367,72-54,97-39,39)*4,8+)*0,9+235,62*4,8-1005,312=3122,057кгсм.

М_пр=((257,78+54,97+39,39)*4,8+)*0,9-235,62*4,8+1005,312=2757,19кгсм.

Поперечные силы в заделке стоек

Q_л=(367,72-54,97-39,39+175,104*4,8)0,9+235,62=12,38,09кгс.

Q_пр=(277,78+54,97+39,39+131,328*4,8)*0,9-235,6)=666,66кгс.

М_расч=3122,057кгсм; Q_расч=1238,09кгс.

N^л_расч=6363+9072*0,9+2513,28+221,76=17262,84кгс.

Конструктивный расчет стойки.

h=3,5*13=45,5см; b=15см.

=3<5; F=15*45,5=685см².

Wx==5200см³; Ix==118500см⁴.

Определим гибкость стойки в плоскости изгиба

=79<л_пр=120.

=0,967.

Напряжение в поперечном сечении

=78,84кгс/см²<Rc=130*2,1=156кгс/см².

Ru=150кгс/см²; Rc=130кгс/см²;

Проверка сечения по предельной гибкости

L_оу=л_прr_y=120*0,289*15=520см.

Разбиваем высоту стойки на две равные части с длиной

L_oy=-525/2=262,5см

Тогда л_у==60.

При ц_у=0,6

у_у==42кгс/см²<Rc=130кгс/см²

Проверка клеевого шва

ф==3,5кгс/см²<Rск=24*1,2=28,8кгс/см².

Где S==3900см².

b_расч=k*b=0,6*15=12см.

Расчет болтов по максимальному растягивающему усилию

N_расч==8170,09кгс.

М_расч=((367,72-54,97-39,39)*4,8++235,62*4,8*0,9/1,1-1005,312*0,9/1,1)*1/о=3549,3кгсм

Где =0,17.

Напряжение на поверхности фундамента

=-33,87кгс/см²; =17,49кгс/см².

С==43,85см.

А==11,32см.

У=66,5-43,85/3-3,75=48,1см.

Определяем усилие в болтах

Z==5454,23кгс.

Определяем площадь сечения болта

F_нт==1,95см².

По приложению находим

d=2,2см с F_нт=2,74см².

Изгибающий момент

М_макс==14317,35кгссм.

Напряжение

у==706кгс/см²<R=2100кгс/см².

Расчетное среднее сопротивление клеевого шва на скалывание

R^ср_ск==20,57кгс/см².

где е=у=50см.Напряжение в клеевом шве ф==6,73кгс/см²<R^ср_ск=20,57кгс/см².

Список использованной литературы:

1.«Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов»,

И.М.Гринь, Киев:1975

2. «Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс», В.Е.Шишкин,

М.: 1974

3. « Конструкции из дерева и пластмасс», В.А.Иванов, Киев: 1970.

Размещено на Allbest.ru