Главная Коллекция "Otherreferats" Строительство и архитектура Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций

Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций

Расчет и проектирование фермы пролетом 12 метров для покрытия производственного отапливаемого здания. Определение панели покрытия и компоновка рабочего сечения панели. Расчет дощатой клееной стойки и конструирование крепления стойки к фундаменту.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 21.05.2015
Размер файла 1,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новосибирский Государственный Архитектурно - Строительный Университет(Сибстрин)

Кафедра металлических и деревянных конструкций.

Курсовой Проект

«Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций»

Выполнил: студент 415 гр.

Шумейко А.А.

Проверил: Шведов В.Н.

Новосибирск 2015

Содержание

ферма покрытие здание панель

1. Задание на проектирование

2. Выбор конструктивной схемы

2.1 Расчёт панели покрытия

2.2 Компоновка рабочего сечения панели

2.3 Сбор нагрузок на панель

2.4 Расчетные характеристики материалов

2.5 Геометрические характеристики сечения панели

3. Статический расчет фермы

3.1 Подсчет нагрузок на ферму

3.2 Расчет элементов фермы

3.3 Расчет узловых соединений

4. Стойка клееная однопролетной рамы

4.1 Расчет дощатой клееной стойки

4.2 Расчет и конструирование крепления стойки к фундаменту

5. Список литературы

1. Задание на проектирование

Спроектировать и рассчитать ферму пролетом L= 12 м для покрытия производственного отапливаемого здания и стоику h = 3.5 м. Шаг расстановки ферм a=4 м.Условия эксплуатации А2

2. Выбор конструктивной схемы

Принимаем треугольную ферму. Высота фермы:f=L/6=12000/6=2000 мм.

Угол уклона кровли:

tg б = ;

б = 20,48° ; sin б = 0,316 ; cos б = 0,949.

Длина 2х панелей верхнего пояса: l1-5 = (l1-122+ l5-122 )1/2=7320 мм.

Длина панели верхнего пояса: l1-3=3160 мм.

Длина крайней панели нижнего пояса: l1-11 = мм.

Длина средней панели нижнего пояса:

l12-10= l12-11=12000-3300*2 =2700 мм.

Длина раскоса: l5-11 = (l11-122+ l5-122)1/2=3360 мм.

Длина подкоса: l3-11= l1-3 tg б = 3160*0,333 = 1052 мм.

Рис. 1 Схема фермы

2.1 Расчёт панели покрытия

Так как здание отапливаемое, примем утепленную клеефанерную панель покрытия. Размер панели (рис.1) в плане 1480 Ч3980 мм. обшивки из водостойкой березовой семислойной фанеры марки ФСФ сорта III по ГОСТ 3916-69* размерами 1525*2100 мм, толщиной 9 мм,плотность 7,5 кН/м3; ребра из сосновых досок второго сорта сечением 150*50 мм,плотностью 5 кН/м3.. Клей марки ФРФ-50М по приложению к СНиП 2-25-80. Утеплитель - минеральные плиты толщиной 8 см. на синтетическом связующем по ГОСТ 9573-82*. Плотность утеплителя 2 кН/м3. Пароизоляция -слой битума пленки толщиной 0,2 мм.

2.2 Компоновка рабочего сечения панели

Принимаем ширину панели bп = 1480 мм. Толщину фанеры принимаю 9 мм. На склейку идут доски сечением 50 Ч 150 мм. После четырех стороннего фрезерования черновых заготовок на склейку идут доски сечением 42Ч 144 мм. Направление волокон наружных шпонов фанеры, как в верхней, так и в нижней обшивке панели должно быть продольным для обеспечения стыкования листов фанеры на ус и для лучшего использования прочности фанеры.

Рис. 2 а)Схема клеефанерной плиты б)схема стыка фанерных листов

1 - обшивки из фанеры; =9 мм. 2 - пароизоляция = 0,2мм; 3 - утеплитель =80 мм; 4 - продольные ребра из досок; 5 - поперечные ребра из досок; 6 - торцевая доска для крепления панели к опоре; 7 - боковые трапециевидные бруски.

Расстояние между ребрами в осях с = мм

Рис. 3 Нагрузка на панель

2.3 Сбор нагрузок на панель

Таблица 1

Сбор нагрузок

Нагрузка

Нормативная, кН/м2

Коэф-т надежности по нагрузке

Расчетная, кН/м2

От покрытия: трехслойный рубероидный ковер.

0,09

1,2

0,12

Фанера марки ФСФ 2·0,009·7,5

0,135

1,1

0,149

Каркас из сосновой древесины:

продольных ребер 4·0,144·0,042·5/1,48

 

0,085

 

1,1

 

0,09

поперечные ребра 3·0,144·0,042·5/3,98

0,023

1,1

0,025

Утеплитель - минераловатные плиты 0,08·0,423*2*3/1.48

0,137

1,2

0,165

Пароизоляция

0,002*10,5

0,021

1,2

0,025

Постоянная

0,49

 

0,57

Временная (снеговая)

1,68

1,4

2,4

Полная

2,17

 

2,9

Полная нагрузка на 1 м. панели:

нормативная qн =кН/м,

расчетная qр = кН/м.

Местный изгиб верхней обшивки от сосредоточенного груза (монтажник с инструментами Р = 1,2 кН):

Р=1 кН, домножаем на кэффициент перегрузки 1,2

Изгибающий момент в обшивке

М = кН/м = 70 кН/мм

Момент сопротивления обшивки шириной 1525 мм.

W = мм3.

Напряжения от изгиба сосредоточенной силой

у = МПа < R=6,5

1,2 - коэффициент условия работы для монтажной нагрузки.

Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине панели. Продольные кромки панелей при установке стыкуются с помощью специально устроенного шпунта из трапециевидных брусков, приклеенных к крайним продольным ребрам. Полученное таким образом соединение в шпунт предотвращает вертикальный сдвиг в стыке и разницу в прогибах кромок смежных панелей, даже под действием сосредоточенной нагрузки, приложенной к краю одной из панелей.

Рис. 5 Стыкование панелей над опорой

2.4 Расчетные характеристики материалов

Для фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ семислойной толщиной 9 мм. по табл. 10 и 11 СНиП II-25-80 имеем: расчетное сопротивление сжатию Rфс=12 МПа, расчетное сопротивление растяжению Rфр = 14 МПа, расчетное сопротивление скалыванию Rфск = 0,8 МПа, модуль упругости Еф=9000 МПа, расчетное сопротивление изгибу Rфи = 6,5 МПа.

Для древесины ребер по СНиП II-25-80 имеем модуль упругости Едр = 10000 МПа.

2.5 Геометрические характеристики сечения панели

Рис. 6 Статическая схема панели

Расчетный пролет панели

lp = мм.

Максимальный изгибающий момент в середине пролета:

Мmax= кН·м.

Q=q*l =8,6 кН

Напряжения в растянутой обшивке:

ур = МПа < 0,6 Ч 14 = 8,4 МПа.

где 0,6 - коэффициент, учитывающий снижения расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке.

Рис. 7 Сечение плиты для расчета по методу приведенного сечения

Приведенная расчетная ширина фанерных обшивок (по СНиП II-25-80)

bпр = 0,9b = 0,9*1,48 = 1332 мм

m= Едр=1.11

Еф

bп=4д=4*42=168 мм

Fн=Fв=Врасч*дн=1332*9=11988 мм2

h=bн+hр+дв=162 мм2

Fр= hр* bп*1.11=144*168*1.11=26880мм2

Fпр= Fн+ Fв+ Fр=11988+11988+26880=50856 мм2

Статический момент относительно нижней плоскости нижней обшивки:

Sпр.ф= Fн* дн + Fв{h-дн}+ Fр{дн+hр} =50856*9 +11988{162-9}

+26880{9+144} =4240296 мм3=0,424*10-5 м3

Расстояние от нижней кромки до нейтральной оси:

У0= Sпр.ф =4240296 =83,3мм

Fпр 50856

Момент инерции приведенный к фанере:

Jпр.ф= Fн{ У0- дн/2}2+ Fпр{( hр/2)2*1/3+( У0- hр/2- дн)2}+ Fв(h- У0- hр/2)2=11988{83.3-4.5}2+50856{(722)*1/3+(83.3-72-9)2}+11988(162-83.3-72)2=163125104 мм4

Статический момент верхней обшивки,приведенный к фанере:

Sппр.ф= Fв(h- У0- hр/2)=11988(162-83,3-72)=80319,6 мм3

Статический момент отсеченной выше нейтральной оси части сечения приведенный к фанере:

S0пр.ф= Sппр.ф+(1* bп(h- У0- дв)2)/2*m=80319.6+(1*168(162-83.3-9)2)/2*1.11=935867 мм3

Конструктивный расчет

1. Устойчивость сжатой балки

у= М(h- У0) ?Rфс

Jпр.ф*??c

??c=1-(а/ дв)2 =1-(423/9)2 =0,558

5000 5000

у= 8,4*10-3 *(0,162-0,0833) =7,4 МПа?12МПа

0,16*10-3*0,558

2. Скалывание по клеевому шву в местах приклеики верхней обшивки к ребрам

ф=Q* Sппр.ф ? Rфс

Jпр.ф* bп

ф=8,6*10-3Н*0,0008м3 =0, 26МПа?0,8МПа

0,16*10-3м4 *0,168м

3. Прочность ребер на скалывание по нейтральной оси

ф = Q* S0пр.ф ? Rск

Jпр.ф* bп

ф = 8,6*10-3Н*0,00093м3 =0,31МПа?1,6МПа

0,16*10-3м4 *0,168м

4. Прогиб

м < .

3. Статический расчет фермы

Нагрузки приходящиеся на 1 м2 плана здания.

Собственный вес фермы определяется при kсв = 5 (по прилож к СНиП 2-25-80,прилож 2) по формуле:

kсв = 5 - коэффициент собственного веса фермы.

S-вес снегового покрова в 4 снеговом районе

gпн-нагрузка от покрытия без учета веса фермы на 1м2 горизонтальной поверхности покрытия

gпн=qн/cos??=3,26/0,949=3,43

Рис. 8 Расчетная схема треугольной четырех панельной фермы с растянутыми раскосами

3.1 Подсчет нагрузок на ферму

Таблица 2

Постоянная нагрузка на ферму

Нагрузка

Нормативная, кН/м2

Коэф-т надежности по нагрузке

Расчетная, кН/м2

От покрытия: трехслойный рубероидный ковер.

0,09

1,2

0,12

Фанера марки ФСФ 2·0,009·7,5

0,135

1,1

0,149

Каркас из сосновой древесины:

 

 

 

продольных ребер 4·0,144·0,042·5/1,48

0,085

1,1

0,09

поперечные ребра 3·0,144·0,042·5/3,98

0,023

1,1

0,025

Утеплитель - минераловатные плиты 0,08·0,423*2*3/1.48

0,137

1,2

0,165

Пароизоляция

0,002*10,5

0,021

1,2

0,025

Собственный вес фермы

0,33

1,1

0,36

Постоянная

0,82

 

0,93

Временная (снеговая)

1,68

0,7

2,4

Полная

2,5

 

3,33

Полная нагрузка на ферму:

1) Постоянная

qн= 0,82*4=3.28кН/м

qрасч=0,93 *4=3.72кН/м

2)Временная снеговая

2.1. При загружении фермы снеговой нагрузкой равномерно распределенной по всему пролёту:

S1=S0р·В=2,4Ч4=9,6 кН/м

Где В-шаг ферм

2.2. При загружении фермы разной снеговой нагрузкой

S2= S0* µ* B =2,4Ч1,25Ч4=12 кН/м,

S3== S0* µ*В =2,4Ч0,75Ч4=7,2 кН/м,

Расчетная нагрузка на ферму при 1-ом варианте загружения:

1) q1= qп/cos?? + S1)=3.72/0.949+9.6 =13.1 кН/м;

Расчетная нагрузка при 2-ом варианте загружения

2) q2 =qп/cos?? +S2=3.72/0.949+12=15.5кН/м;

3) q3= qп/cos??+ S3=3,72/0,949+7,2=10,7кН/м

Расчетные усилия в элементах фермы определяем для двух вариантов загружения фермы снеговой нагрузкой (рис. 8).

Нагрузка на узлы:

1. При 1-ом варианте загружения:

P1= P5=0,5Чq1Чl1-11=0.5*13,1*3.3=21,6 кН;

Р2= P3= P4=q1Чl12-11=13,1*2.7=35,4 кН;

2. При 2-ом варианте загружения:

P1=0,5Чq2Чl1-11=0,5*15,5*3,3=25,6 кН;

P5=0,5Чq3Чl9-10=0,5*10,7*3,3=17,7 кН;

Р2=q2Чl12-11=15,5*2,7 =41,9кН;

Р3=(0,5Чq2+ 0,5Чq3)Чl12-11=(0,5*15,5+0,5*10,7)*2,7=35,4 кН;

Р4=q3Чl12-11=10,7*2,7=28,9кН.

Рис. 9 Схема фермы

Расчетные усилия в элементах фермы получены с помощью метода вырезания узлов.

Таблица 3

Расчетные усилия фермы

Элементы и опорные реакции

Стержни

Усилия от постоянной и снеговой равномерно распределенной нагрузки, кН

Усилия от постоянной и снеговой неравномерно распределенной по скатам нагрузки, кН

Расчетные усилия, кН

Верхний пояс

1

-167.9

-178,2

178,2

2

-157,7

-166,1

166,1

3

-157,7

-149,3

157.7

4

-167,9

-157,6

178,2

Нижний пояс

5

159,3

149,6

159.3

6

106,2

106,2

106,2

7

106,2

106,2

106,2

8

159,3

169

169

Раскосы

11

54

44,1

54

10

54

63,9

63,9

Подкосы

9

-33,6

-39,8

39,8

12

-33,6

-27,4

33.6

Подвеска

13

0

0

0

Опорные реакции

V1

74,7

81,7

81,7

V2

74,7

67,8

74,7

3.2 Расчет элементов фермы

Верхний пояс фермы воспринимает постоянную и временную снеговую нагрузку. Максимальный изгибающий момент будет возникать в стержне 1.

М0= (15,5-0,5*0,36*4)*9 = 16,6кНм

N2= 178,2 кН.

Для уменьшения изгибающего момента в панели фермы создаем внецентренное приложение нормальной силы, в результате чего в узлах верхнего пояса возникают разгружающие отрицательные моменты.

Значение оптимального эксцентриситета вычисляем из условия равенства опорных и пролетных моментов в опорной панели верхнего пояса:

Ме= N2 Ч е,

где коэффициентом задаемся условно

Принимаем эксцентриситет приложения нормальной силы во всех узлах верхнего пояса е = 0,05м, тогда разгружающий момент составит:

Ме = -0,05 Ч 178,2 = - 8,9 кН·м

Расчетный момент:

М = 16,6 - 8,9 = 7,1 кН·м

Рис. 10 Уменьшение изгибающего момента в панели фермы с помощью эксцентриситета

Принимаем сечение верхнего пояса из 10 досок толщиной 25 мм (после отстрожки и усушки толщиной 32мм). Ширину досок принимаем 175 мм. Длина клееного пакета меньше 12 м, следовательно на острожку по боковым граням пакета после его склейки идет 15 мм.

Таким образом,

h=10·2,5=25 см=250мм;

b= 17,5-1,5=15 см=150мм.

Площадь поперечного сечения:

Fрасч=bh=0,150*0,25=37,5·10-2 м2

Момент сопротивления

Wрасч= bh2/6=0.15*0.252/6=0,15*10-2 м3

Расчет на прочность нижней панели верхнего пояса производим как сжато-изгибаемого элемента по формуле (28) СНиП II-25-80

где МД - изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок.

Принимаем расчетные характеристики древесины сосны 2 сорта согласно СНиП II-25-80, табл.3, п1, в. Ru= Rс=15/гn=15/0,95=15,78 МПа.

Согласно СНиП II-25-80 п.4.17 для шарнирно опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих моментов параболического очертания

МД=М/о,

где М - изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополнительного момента от продольной силы;

о - коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле:

Для шарнирно-опертых элементов при эпюре моментов прямоугольного очертания коэффициент о следует умножать на коффициент КН

КН=бн+о(1-б)

где бн=0,81 при эпюрах прямоугольного очертания (в нашем случае от момента Мn)

Гибкость панели верхнего пояса в плоскости действия момента при l=3,16м (длина панели):

л=3,16/0,289*0,25=43,7?70

при гибкости элемента л<70 коэффициент продольного изгиба равен:

(

где коэффициент а=0,8 для древесины СНиП II-25-80 п.4.3

Коэффициент:

КН=0,81+0,64· (1-0,81)=0,93

Изгибающий момент:

Проверка на прочность:

- условие прочности выполняется.

Растянутые элементы. Расчетные усилия в элементах фермы равны:

N8= 169кН, N7= =106,2 кН, N10=63,9 кН.

Проектируем растянутые элементы из двух круглых тяжей. Требуемая площадь сечения элемента 8:

где Rbt - расчетное сопротивление тяжа растяжению;

гс - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 6 СНиП II - 23 - 81

Требуемый диаметр тяжа определяем из формулы:

где ma = 0.8 - коэффициент, учитывающий ослабление сечения резьбой, согласно п. 3.4 СНиП II - 25 - 80

т = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерную работу двойных тяжей по п. 3.4 СНиП II - 25 - 80

Требуемая площадь сечения элемента 7:

где Rbt - расчетное сопротивление тяжа растяжению;

гс - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 6 СНиП II - 23 - 81

Требуемый диаметр тяжа определяем из формулы:

где ma = 0.8 - коэффициент, учитывающий ослабление сечения резьбой, согласно п. 3.4 СНиП II - 25 - 80

т = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерную работу двойных тяжей по п. 3.4 СНиП II - 25 - 80

Требуемая площадь сечения элемента 10:

где Rbt - расчетное сопротивление тяжа растяжению;

гс - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 6 СНиП II - 23 - 81

Требуемый диаметр тяжа определяем из формулы:

где ma = 0.8 - коэффициент, учитывающий ослабление сечения резьбой, согласно п. 3.4 СНиП II - 25 - 80

т = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерную работу двойных тяжей по п. 3.4 СНиП II - 25 - 80

Все элементы принимаем из двух стержней по ГОСТ 5781-82 следующих диаметров: нижний пояс у опор d = 32 мм; средний элемент нижнего пояса d = 25 мм, раскос - d = 20 мм. Для уменьшения провисания нижнего предусматриваем подвеску из тяжа d = 10 мм.

Диаметры петель для присоединения тяжей к промежуточным узлам нижнего пояса по условию равнопрочности принимаем: для нижнего пояса у опор dn = 32 мм; для среднего элемента нижнего пояса dn = 25 мм; для раскоса dn =20 мм.

Подкосы. Расчетное усилие N9 = N12 =39,8 кН, расчетная длина подкоса l = 1,05м.

Принимаем по сортаменту сечение подкоса 150х75 мм. Проверяем принятое сечение:

- из условия смятия подбалки поперек волокон под торцом подкоса:

где l = 6 см - длина площадки смятия вдоль волокон древесины:

- на устойчивость в плоскости фермы:

3.3 Расчет узловых соединений

Опорный узел. Расчетные усилия в узловых элементах: N1 = 178,2 кН,

N8 = 169 кН, R1 = 81,7 кН, - опорная реакция от расчетной нагрузки.

Верхний пояс фермы упирается в стальной башмак (из стали С245) (рис. 8), состоящий из нижней опорной плиты, вертикальных листов д=10 мм и приваренной к ним сверху упорной наклонной плиты, усиленной тремя ребрами жесткости д=6 мм. К вертикальным листам башмака приварены ветви нижнего пояса.

Упорная плита.

Верхнюю упорную плиту рассчитываем на изгиб приближенно как однопролетную балку с поперечным сечением изображенным на рис14.

Рис. 11 Опорный узел. 1 - фиксирующий уголок; -2 боковые фасонки; 3 - упорная плита; 4 - опорная плита; 5-тяжи нижнего пояса

Для создания принятого при расчете верхнего пояса эксцентриситета е=0,05 м высота упорной плиты должна быть

hп=h-2е=0,250-2*0,05=0,15м=150мм

Ширину упорной плиты принимаем по ширине сечения верхнего пояса bп=150 мм.

Площадь поперечного сечения расчетного тавра:

F=150·8+60·6*3=2280 мм2

Статический момент поперечного сечения относительно оси х1-х1 до центра тяжести сечения:

Sх1=150*8· (60+8/2)+6·3·60/2=77340 мм3

Расстояние от оси х1-х1 до центра тяжести сечения:

y0= Sх1/F=77340/2280=34мм

Рис. 12 К расчету упорной плиты опорного узла

у1=68-34=34 мм;

Момент инерции сечения относительно оси х-х:

Момент сопротивления:

Wmin= Jх/ y0=355816/34=10465.2 мм3

Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в упорную плиту:

принимаем пролет упорной плиты равным расстоянию между вертикальными листами в осях lп=140мм.

Погонная нагрузка на плиту:

q=n=7.9*10-6*150=1.2*10-3 МН/мм

Изгибающий момент:

Напряжение изгиба в плите:

условие прочности выполняется.

Опорная плита.

Горизонтальную опорную плиту (рис15) рассчитываем на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как однопролетную балку с двумя консолями.

Максимальная опорная реакция фермы VА=81,7 кН.

Размеры опорной плиты принимаем b*l=200х270

Площадь опорной плиты

F=200·270=54000мм2=54·10-3 м2

Напряжение смятия

уcм90=VA/F=81,7·10-3/54·10-3 =1,5 МПа<Rcм90/=3/0.95=3.6Мпа

Равномерно - распределенная нагрузка на балку

q=у b=1,5·0,2=0,3 МН/м;

Рис. 13 К расчету опорной плиты опорного узла

Изгибающий момент в сечении над опорой

Мк= qlк2/2=0,3*0,0652/2=0,63*10-3МНм

Изгибающий момент в середине пролета балки:

Мср= qlср2/8- qlк2/2=(0,3·0,142)/8-(0.3*0.0652)/2=0,1·10-3 МНм

Мк? Мср, следовательно расчетным является сечение над опорой.

Требуемый момент сопротивления.

Wтр=Мср/R=0,1·10-3/330·0,9=3,4·10-6 м3

Требуемая толщина плиты:

Принимаем толщину плиты д=11 мм.

Рассчитываем сварные швы, прикрепляющие затяжки нижнего пояса к вертикальным фасонкам в опорном узле. Усилие на шов в верхней части тяжа. Продольная сила в нижнем поясе N=169 кН;

Т=0,7·N/2=0.7·169/2=59,15 кН;

Усилие на шов в нижней части тяжа:

Т1=-Т=169/2-59,15=25,35 кН

При длине шва в верхней части тяжа кf=3мм и сварке электродами Э50А определяем согласно п.11.2 СНиП II-23-81

lшв1=+2t=+2310-3=0,18м=180мм

где Rwf - расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу применяемое по табл. 56 СНиП II-23-81; гwf - коэффициент условия работы шва; гс- коэффициент условия работы, принимаемый по табл. 6; вf- коэффициент, принимаемый в зависимости от марки стали и вида сварки по табл. 34 СНиП II-23-81; t - наименьшая толщина соединительных элементов.

Длина шва у низа тяжа при кf=3мм

lшв1=+610-3=0,08м=80мм

Принимаем конструктивно длину швов 200 и 100 мм соответственно. Рассчитываем сварные швы прикрепляющие пластинки - ребра упорной плиты к вертикальным фасонкам (рис. 10, а) усилие, действующее на одну пластинку: N=169/3=56,3 кН;

Необходимая длина шва при кf=4мм

lшв= - 2410-3=0,13м=130мм.

Реальная длина шва составляет:

lшв=2*(40+40)=160мм>130мм

Узел нижнего пояса

Расчетные усилия в элементах: N8 = 169 кН, N7 = 106,2кН, N9 = 39,8кН, N10 = 63,9кН.

Подкос крепится к нижнему поясу с помощью стального башмака,соединенного сваркой с нижним поясом.Раскос присоединен к башмаку болтом М16.Разные диаметры нижнего пояса соединены между собой с тальным бруском со сваркой.

Рис. 14 Промежуточный узел нижнего пояса

Промежуточный узел верхнего пояса. Усилие от одного элемента верхнего пояса на другой передаются лобовым упором торцов через площадки смятия, высота которых равна

Стык в узле перекрывается металлической накладкой сечением 50х200*10 мм и на болтах d = 16 мм, которые обеспечивают жесткость узла из плоскости.

Рис. 15 Промежуточный узел верхнего пояса

Коньковый узел. Расчетные усилия в элементах узла равны: N2 = 166,1кН, N10= 63,9 кН. Усилие от одного элемента на другой передается лобовым упором под углом б. Площадь лобового упора равна

Расчетное сопротивление смятию при направлении усилия под углом б = 20,480 и направлению волокон древесины составит:

Проверка на смятие производится по формуле:

Ниже расчетной оси посредством двух болтов крепим с обеих сторон металлические пластины толщиной 8 мм, к которым привариваем раскосы и крепежный элемент вертикальной подвески из круглого стержня диаметром 10 мм.

Принимаем болты диаметром 16 мм для крепления металлических пластин. Равнодействующая растягивающего усилия:

где а1 = arctg= 36,480.

Болты передают усилие на пластины под углом 900 - а = 53,120, следовательно, Ка = 0,814 по табл. 19 СНиП II-25-80. Расчетную способность болтовых соединений определяем из условий:

- смятия древесины среднего элемента

- изгиба болта

Требуемое количество болтов:

Принимаем 8 болтов диаметром 16 мм.

Минимальная длина сварных швов при катете шва kf = 4мм для крепления элементов раскоса к металлической пластине определяется по формуле:

Принимаем длину шва: lшва =4 см.

Нагельную пластину принимаем размерами 152 * 508мм

Рис. 16 Коньковый узел

4. Стойка клееная однопролетной рамы

Запроектировать жестко соединенную с фундаментом дощатоклееную стойку производственного здания.

Пролет здания l=12 м, высота колонн Н=3.5 м. Несущие конструкции покрытия двускатные балки. Шаг несущей конструкции В=4 м. Ограждающие конструкции покрытия и стеновые панели 6м. Устойчивость конструкций обеспечивается постановкой скатных и вертикальных связей в покрытии и вертикальных продольных связей между стойками.

Статический расчет.

Постоянные расчетные нагрузки:

От веса покрытия и фермы qп = 0,93 кПа

От веса стенового ограждения qст = 0,56 кПа

Временные нагрузки:

Снеговая расчетная Sр = 2,4 кПа

Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле

где - w0=0.38 кПа - нормативное значение давления для III ветрового района,

k - коэффициент, учитывающий изменения ветрового давления по высоте, k = 0,43 для высоты h=3,5м, k = 0,47 для высоты h=4,5м, k = 0,5 для высоты h=5,5м и типа местности В(городская территория)

се - аэродинамический коэффициент: се1 = +0,8; се3 = -0,4 согласно СП 20.13330.2011

Нормативная ветровая нагрузка на высоте 3,5м:

Нормативная ветровая нагрузка на высоте 4,5м:

Нормативная ветровая нагрузка на высоте 5,5м:

Вследствие незначительного изменения ветровой нагрузки по высоте принимаем ее постоянной по всей высоте.

Расчетная нагрузка на раму от стены:

??f-коэффициент надежности по ветровой нагрузке

Расчетная ветровая нагрузка на раму от покрытия(от участка стены выше верха стоек на h0= 1м.) принимается в виде сосредоточенного горизонтального усилия, приложенного к верху стоек.

W1=0.5(w1,6+ w1,7)*В* ??f*hриг =0,5*(0,14+015)*4*1,4*1=0,8 кН

W2=0.5(w2,6+ w2,7)*В* ??f*hриг =0,5*(0,07+0,076)*4*1,4*1=0,4 кН

Постоянная нагрузка на колонну от фермы:

4.1 Расчет дощатой клееной стойки

Спроектировать и рассчитать дощатоклееную стойку высотой 3,5 м. Температурно-влажностные условия эксплуатации А2.

Задаемся размерами сечения стойки, исходя из предельной гибкости лмах=120 табл. 14 СНиП II-25-80.

hтр ? HЧм0/0,289Ч лmax =350*2,2/0,289*120=22,2 см.

где м0-коэффициент, принимаемый по п.4.21 СНиП II-25-80.

Принимаем по прил. 1 размеры досок 32х175 (рис. 14)

Рис. 17 Размеры стойки после механической обработки

Поперечное сечение дощатоклееной колонны компонуем из 10 сосновых досок. Тогда поперечное сечение данного сечения колонны с учетом фрезерования досок согласно приложению 3 составит:

h=10a=10*25=250 мм

Собственная масса колонны:

Рст=b*h*H*с*гf=0,167*0,250*3,5*500*10-2*1.1=0,8кН;

где с-плотность древесины, принимаемое по прил. 3 СНиП II-25-80; b, h - размеры поперечного сечения стойки.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения,распределенная по вертикали с учетом элементов крепления(15% от веса стенового ограждения)

qst=qst*1.15*B=0.56*1.15*4=2.6 кН/м

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены на стойку:

е=(hk+hst)*0.5=(0.25+0.162)*0.5=0.206м

Временная (снеговая) нагрузка на колонну:

NВ=S0Bl/2=2,4*4*6=57.6 кН

Неизвестная реакция определяется по формуле:

Х=-+(w1-w2 )=0,2+0,66(0.78-0.39)=-0,43 кН

Изгибающий момент в левой и правой стойках

Mxlev=(W1+wm1*x*0.5+X)x*ш+qst*e*(x+h0)/8

Mxprav=(W2+wm2*x*0.5-X)x*ш-qst*e*(x+h0)/8

Поперечная сила в правой и левой стойках

Qxlev=(W1+wm1*x+X)*ш+(9/8)qst*e*(x+h0)/H

Qxprav=(W2+wm2*x-X)*ш-(9/8)qst*e*(x+h0)/H

Нормальные силы

Nx=Pп+Pсн* ш+(Pсв/H+qst)*(x+h0)

Расчет выполнен с помощью Exel и сведен в таблицу 4

Таблица 4

Внутренние усилия в стойках рамы

х

Млев

Мправ

Qlev

Qprav

N

0

0.01442

-0.01442

1.14408

-0.06408

74.94857

1

1.48684

0.11966

1.88316

0.24984

75.73714

2

3.66126

0.60474

2.62224

0.56376

76.52571

3

6.53768

1.44082

3.36132

0.87768

77.31429

3.5

8.23193

1.997695

3.71232

1.05318

77.31429

Рис. 18 Эпюры внутренних усилий стойки

Геометрические характеристики сечения стойки:

Fрас = bЧh=16,7Ч25 = 417,5 см2=41,7Ч10-3 м2

Wрас =bЧh2/6 = 16,7Ч252/6 =1739,6см3=1,7Ч10-3 м3

Sбр = bЧh2/8 = 16,7Ч252/8 =1304,7=1,3Ч10-3 м3

Jбр = bЧh3/12 =16,7Ч253/12 =21744,8см4= 0,22Ч10-3 м4

rx=0.289*hk=0.072 ry=0.289*bk=0.048

Определяем гибкость стойки в плоскости изгиба,считая что в здании отсутствуют жесткие торцевые стены

лх=2.2*H/(0.289*hk)=2.2*3.5/(0.289*0.25)=106.6<лmax =120

Коэффициент:

о = 1 - N/ FбрRcц=1-77,3*10-3/(41,7Ч10-3Ч0,26Ч18) =0,98

где ц = 3000/л2у= 3000/106,62 = 0,26

где Rc- расчётное сопротивление древесины 2 сорта.

Rc=15 МПа для древесины 2 сорта. Расчетное сопротивление умножаем на коэффициент условия работы mН=1,2 СНиП II-25-80, табл.6, поскольку конструкцию рассчитываем с учетом воздействия ветровой нагрузки.

Коэффициенты mb и mсл в нашем случае равны 1,0. Rc=15*1,2=18МПа

Тогда

ус= N/Fрас + М/Wрасо = (77,3*10-3/41,7*10-3) + (8,2*10-3/1,7*

10-3*0,98)=6,7МПа <Rc=18 Мпа

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально сжатый элемент.Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости лпред=120

loy= лпред*ry=120*0.048=5.8?3.5м

Следовательно достаточно раскрепить стойку только по ее верху,тогда:

loy=3.5/0.048=73

ц = 3000/л2у= 3000/732 = 0,56

ус= N/ ц *Fрас ?Rc*1.2

77.3/0.56*41.7=3.3?15*1.2=18

Проверка на утойчивость плоской формы деформации

+()n =77,3/41,7*0,239*18+(8,2/1,7*11,33*18*0,98)=0,45?1

где цм=140kф=140*=11,33

Устойчивость стойки обеспечена.

Скалывающие напряжения по формуле 18 СНиП II-25-80:

ф==(3,7*1,3)*10-3/(0,22*0,167)*10-3=77,5 кПа=0,08 МПа<Rск=1,8Мпа

где Rск - расчетное сопротивление скалыванию при изгибе клееных элементов из древесины 2-го сорта.

Rск*mн=1,5*1,2=1,8 МПа

4.2 Расчет и конструирование крепления стойки к фундаменту

Определяем требуемый момент сопротивления швеллеров по формуле:

где R-расчетное сопротивление стали

По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с с таким расчетом, чтобы выполнялось условие

Такими швеллерами будут №6,5.

Назначаем расстояние между осями тяжей h0 из условия, чтобы h0 было не менее 0.1H и не менее 2h c округлением кратным 50 мм в большую сторону. Принимаем h0=0,8 м.

Производим проверку сечения стойки на скалывание при изгибе по формуле

где - расчетная поперечная сила, определяемая из выражения:

=,

в котором -поперечная сила в стойке на уровне верхних тяжей. При х=3,5-0,8=2,7м =3 кН.

=

Определяем усилие, действующее в тяжах и сминающее поперек волокон древесину стойки под планками

Определяем площадь сечения одного стального тяжа в ослабленном сечении по формуле

где m1=0,8-коэффициент, учитывающий влияние нарезки;

m2=0,85- коэффициент, учитывающий возможную неравномерность распределения усилий в двойных тяжах.

По Fнт находим диаметр тяжей dбр=8 мм, =0,503см2

Определяем ширину планок из условия.

где =3 МПа ; mн=1,4 по СНИП II-25-80 табл.6.

Принимаем ширину планок равной 0,02 м.

Определяем толщину планок д из расчета их на изгиб как однопролетные свободно опертые балки загруженные равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом lпл равным расстоянию между осями тяжей

где -толщина стенки швеллера, - диаметр тяжей.

Опорные реакции

Нагрузка

Расчетный изгибающий момент

Толщину планок определяем по формуле:

Принимаем планку в соответствии с сортаментом д=17мм.

В случае, если толщина планки окажется большой (30-40 мм), то вместо листовых планок следует принимать планки из прокатного уголка.

Рис. 19 Узел защемления стойки

5. Список литературы

1. СНиП II-23-81 «Стальные конструкции».

2. СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции».

3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

4. Серов А.Е., Санников Ю.Д.: “Проектирование ДК”. (учебное пособие), Москва, Санкт-Петербург. 2011 г. 536 с.

5. Индустриальные деревянные конструкции. Учебное пособие для вузов/ Ю.В. Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко и др.; Под ред. Ю.В. Слицкоухова. М.: Стройиздат, 1991. 256 с.

6. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80)/ ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1986. 216 с.

7. Арленинов Д.К.,Буслаев Ю.Н. «Деревянные конструкции.примеры и расчеты конструирования».

8. А.Б.Шмидт,Ю.В.Халтурин,Л.Н.Пантюшина «15 примеров расчета деревянных конструкций»/Барнаул 1997.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Одноэтажное производственное здание

    Проектирование и расчет показателей несущих конструкций одноэтажного однопролетного отапливаемого здания производственного назначения. Плита покрытия с деревянным каркасом и фанерными обшивками, балки покрытия: без армирования и с ним, поперечная рама.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 18.04.2014

  • Одноэтажное гражданское здание из древесины

    Определение характеристик клеефанерной панели. Проверочный расчет прочности и жесткости. Расчет треугольной арки с затяжкой. Сбор нагрузки на стойку. Расчет прикрепления стойки к фундаменту. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания.

    курсовая работа [502,7 K], добавлен 09.03.2013

  • Проектирование деревянных несущих конструкций однопролетного неотапливаемого производственного здания

    Расчет холодного покрытия с кровлей из стали, дощатого настила и прогона. Конструирование основной несущей конструкции. Подбор сечений и определение нагрузок на элементы фермы. Расчет узловых соединений, стойки каркаса, закрепления стоек в фундаментах.

    курсовая работа [203,3 K], добавлен 28.05.2015

  • Параметры проектируемого здания

    Компоновка конструктивной схемы здания, его внутренняя структура и предъявляемые требования. Расчет плиты покрытия: геометрические характеристики поперечного сечения, статический расчет параметров. Определение клееной дощатой балки и его сечения.

    курсовая работа [959,3 K], добавлен 18.12.2014

  • Конструирование и расчет основных несущих конструкций

    Конструирование и расчет основных несущих конструкций однопролетного одноэтажного промышленного здания, материалом которых является дерево. Расчеты: компоновка основных несущих конструкций, проектирование плиты покрытия, стропильной фермы, колонны.

    курсовая работа [756,6 K], добавлен 04.12.2007

  • Проектирование и расчёт конструкций из дерева

    Теплотехнический расчет ограждающих деревянных конструкций. Расчет утепленной клеефанерной панели покрытия. Расчет гнутоклееной деревянной трехшарнирной рамы. Расчет стеновой панели. Мероприятия и способы продления срока службы деревянных конструкций.

    курсовая работа [250,5 K], добавлен 23.05.2008

  • Каркас одноэтажного деревянного здания

    Конструктивная схема здания. Деревянные фермы. Выбор шага рам. Связи. Конструирование покрытия здания. Конструкция покрытия. Подбор рабочего настила. Подбор сечения стропильных ног. Подбор сечения прогонов. Расчет и конструирование элементов ферм.

    курсовая работа [73,0 K], добавлен 28.05.2008

  • Расчет и конструирование основных несущих деревянных конструкций промышленного здания

    Проектирование и расчет многопролетного неразрезного дощато-гвоздевого прогона. Расчет и конструирование металлодеревянной фермы. Расчет клеедеревянной стойки основного цеха, подсобного помещения, внешней клеедеревянной стойки подсобного помещения.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 02.07.2014

  • Конструирование утепленной ребристой плиты покрытия с фанерными обшивками

    Проектирование сборных плит покрытия с деревянным ребристым каркасом: проверка прочности панели по нормальным напряжениям, обшивки на устойчивость. Конструирование дощатоклееных колонн поперечной рам одноэтажного дома: расчет узла крепления, болтов.

    курсовая работа [345,7 K], добавлен 18.04.2010

  • Проектирование одноэтажного здания с несущим деревянным каркасом

    Конструирование и расчет покрытия здания. Определение усилий в стержнях ферм. Расчет опорного узла на натяжных хомутах и центрального узла нижнего пояса. Подбор сечения рабочего настила, стропильных ног и прогонов. Расчет и конструирование узлов ферм.

    курсовая работа [374,9 K], добавлен 08.11.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены