Проектирование и расчет перекрытий строительного объекта

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Расчет и конструирование элементов стропильной системы

1.1 Настилы и обрешетка

СНиП 11-25-80 «Деревянные конструкции» рекомендуется применять для настилов и обрешетки доски 3-го сорта, а расчетные сопротивления принимать по второму сорту (R=13 МПа).

Исходные данные.

Угол наклона кровли ;

Здание отапливаемое;

Второго класса ();

Условия эксплуатации стропильной системы Б2, ;

Древесина - сосна 3 сорта, влажность не более 20%;

Шаг стропил 1 м.

Рис. 1

Сбор нагрузок.

Расчет ведется для полосы шириной 1 м. Угол наклона кровли , ; .

Табл. 1 Постоянная нагрузка (Н), на крыши

Наименование элемента и подсчет нагрузки	Нормативная нагрузка (в )	Коэффициент надежности по нагрузке ()	Расчетная нагрузка (в )
Металлопласт «Rannila»	30	1,05	31,5
Обрешетка 0,125х0,32 м. (0,125х0,32)*500	20	1,1	22
Итого:	50		53,7

- Подсчет снеговой нагрузки

Расчетное значение веса снегового покрова на

.

Т.к. , то учитывается коэффициент =0,1 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

- Полная расчетная нагрузка

- полная постоянная нагрузка; а - шаг обрешетки; a=0,3 м.

Определение изгибающих моментов.

- Первое сочетание нагрузок:

Рис. 2

,

l - пролет обрешетки(шаг стропил);

q - совместное значение нагрузок снеговой и постоянной.

- Второе сочетание нагрузок

Рис. 3

Т.к. (60,256<251,552), то принимаем за расчетный момент , и производим проверку обрешетки только на прочность.

Обрешетки только на прочность.

- момент с учетом косого изгиба:

Подсчет геометрических характеристик.

Момент сопротивления относительно оси х:

Момент сопротивления относительно оси у:

Изгибающий момент относительно оси х:

Изгибающий момент относительно оси у:

Расчет на прочность (при 2 сочетании нагрузок):

- условие выполняется.

1.2 Стропила

Конструкция стропильной системы.

Расстояние между продольными стенами 4,2м. Уклон кровли . Материал - сосна, 2 сорт.



Рис. 4. Конструкция стропильной системы: 1 - стропильная нога; 2 - подкос; 3 - затяжка; 4 - коньковый прогон; 5 - стойка; 6 - подбалка; 7 - мауэрлат; 8 - накладка; 9 - лежень

- Расчетная схема стропил:

Рис. 5

- Геометрические размеры элементов при ,

Лежни укладываются на одном уровне с мауэрлатом, ось которого смещена относительно оси стены на 16 см.

Расстояние от оси мауэрлата до оси внутренней стены .

Высота стропил в коньке .

Подкос направлен под углом .

Длина подкоса

Сбор нагрузок.

Шаг стропил 1 м.

Табл. 2. Постоянная нагрузка (Н), на стропил

Наименование элемента и подсчет нагрузки	Нормативная нагрузка (в )	Коэффициент надежности по нагрузке ()	Расчетная нагрузка (в )
Итого (с учетом угла наклона):	166,7		178,3
Стропила (ориентировочно) 0,125х0,175х5/0,8132	133,5	1,1	146,9
Противоконденсатная пленка «Rannila» 0,02/0,8132	24,4	1,2	29,3
Контррейка 0,05х0,03х5/0,8132	9,2	1,1	10,1
Итого, Постоянная нагрузка	333,8		364,6
Временная нагрузка - Снег ()			2286,4
Всего, полная нагрузка	1968,8		2651,0
С учетом	1865,6		2518,45

При шаге стропил 1 м.

Расчет стропильной ноги.

Стропильную ногу рассматриваем, как не разрезную балку на трех опорах.

Опасным сечением стропильной ноги является сечение в месте примыкания подкоса.

- Изгибающий момент определяем по формуле:

Т.к. , определим значение момента () в середине этого пролета. определяем, как для простой балки на двух опорах, считая в запас прочности, что в следствии возможной осадки среднего узла опорный момент будет равен нулю.

>, поэтому за расчетный момент принимаем значение момента

- Момент сопротивления:

Принимаю 0,06х0,175 - вариант стропил из 2-x досок.

- Напряжение изгиба.

Расчет по I группе предельных состояний, как внецентренно сжатого элемента.

- выполняется.

- Проверку прогиба стропильной ноги производим по формуле:

, промежуточное значение находим интерполяцией .

Окончательно принимаем сечение стропил из 2-x досок 0,06х0,175 м.

Расчет подкоса и затяжки.

- Вертикальная составляющая реактивного усилия на средней опоре стропил:

Это усилие раскладывается на усилие , сжимающее подкос, и усилие, направленное вдоль стропильной ноги.

- Определим и , используя уравнение синусов:

Принимаем подкос шириной 0,05 м. равной ширине стропильной ноги.

- Подкос рассчитывается как центрально-сжатый элемент:

- Принимаем гибкость подкоса:

- Коэффициент продольного изгиба:

- Площадь сечения подкоса:

- Требуемая высота подкоса

Принимаем 10 см.

Принимаем сечение подкоса 0,06х0,1 м.; .

- Проектирование затяжки.

Горизонтальная составляющая усилия равная:

,

создает распор стропильной системе, который погашается затяжкой.

Затяжку проектируем из досок 0,1х0,06 м, сорт древесины 3, расчетное сопротивление растяжению берем по второму сорту .

Крепление затяжки к стропильным ногам гвоздями 0,0045х0,15 м.

Определение несущей способности гвоздя:

Несущая способность гвоздя по первому срезу:

;

По второму срезу:

- Для восприятия усилия Н необходимое количество гвоздей находим по формуле:

- Принимаем n=4 штук, по 2 гвоздя с двух сторон.

- Проектирование крепления стропильной ноги и затяжки.

Гвозди диаметром до 6мм забивают в древесину без предварительного рассверливания.

Расстановка гвоздей в шахматном порядке.

Длинна рабочей части гвоздя . При определении рабочей части гвоздя заостренную часть не учитывают. Так же не учитывают по 2мм на каждый пройденный гвоздем шов.

- минимальное расстояние между осями гвоздей в продольном направлении волокон. Принимаем 105 мм.

- минимальное расстояние между осью гвоздя и краем элемента в продольном направлении волокон. Принимаем 70 мм.

- минимальное расстояние между осями гвоздей в поперечном направлении волокон при шахматной расстановке. Принимаем 25 мм.

- минимальное расстояние между осью гвоздя и краем элемента в поперечном направлении волокон. Принимаем 25 мм.

2. Расчет деревянных перекрытий

2.1 Расчет настила чистого пола

Для расчета вырезаем полосу шириной 1м. Настил рассчитывают по схеме двух-пролетной неразрезной балки для 2-х сочетаний нагрузок:

- Собственный вес + временная нагрузка;

- Собственный вес + сосредоточенный груз .

Сбор нагрузок.

- Примем доски пола (ориентировочно) 118х32 мм.

- Примем полезную нагрузку 1,5 кН/м.

/м

- расчетная нагрузка; - нормативная нагрузка; - плотность материала; - коэффициент надежности по нагрузке.

Определение изгибающих моментов

- Первое сочетание нагрузок:

- второе сочетание нагрузок:

Т.к. (0,261<1,065), то принимаем за расчетный , и производим проверку обрешетки только на прочность.

Расчет на прочность (при 2 сочетании нагрузок):

- условие выполняется.

W - момент сопротивления расчетной полосы, шириной 1 м.;

R=13 МПа - для настила 3-го сорта;

- коэф-т, учитывающий кратковременность действия нагрузок.

Расчет по II группе предельных состояний (при 1 сочетании нагрузок).

- для расчетного пролета l=1 м.

- условие выполняется.

 - нормативная нагрузка от суммы воздействий собственного веса и полезной нагрузки;

Е - модуль упругости древесины при расчете по предельным состояниям второй группы вдоль волокон Е = МПа =.

Зыбкость в курсовом проекте не учитываем, поэтому: Принимаем сечение досок пола bxh = 118x32 мм.

2.2 Расчет балки перекрытия

Расчетный пролет балки принимают равным расстоянию между центрами опор балки. Если ширина опирания балки в предварительных расчетах не известна, то за расчетный пролет балки принимают пролет в свету l, увеличенный на 5%, т.е. =1,05.

;

;

Здание 2 класса, .

Сбор нагрузок

Табл. 3. Постоянная нагрузка (Н), на перекрытия

Наименование эл-а и подсчет нагрузки	Нормативная нагрузка (в )	Коэффициент надежности по нагрузке ()	Расчетная нагрузка (в )
Доски пола 118х32 мм. 1х1х500х0,118х0,032	160	1,1	176
Лаги 80х40 мм. 2х500х0,08х0,04	32	1,1	35,2
Звукоизоляция PAROC, , t=50 мм.	15	1,2	18
Балки 150х75 мм. 1,5х500х0,15х0,075	84,375	1,1	92,812
Подшивка (гипсокартон) 1х1х1100х0,0125	13,75	1,2	16,5
Итого:	305,125		338,512

- Временную нагрузку примем 1500 .

- Полная расчетная, нормативная нагрузки:

- полная постоянная нагрузка; B - шаг балок.

- С учетом коэф-та надежности по назначению здания .

Проверяем выбранное сечение балки.

- Изгибающий момент:

- Требуемый момент сопротивления балки:

- Задаваясь шириной сечения , найдем:

Принимаю в соответствии с сортаментом (по ГОСТ 24454-80(1990))сечение балки с .

- Проверка на прочность:

- условие выполняется.

R=13 МПа - для настила 3-го сорта.

Т.о. принятое сечение балки удовлетворяет расчетам по первой и второй группе предельных состояний.

3. Расчет брусчатой стойки

3.1 Исходные данные

Ведем расчет крайней стойки. Она воспринимает нагрузку от стропильной системы, перекрытия, мауэрлата и временной снеговой.

Высота этажа Н = 3000 мм;

Закрепление стоек шарнирное;

Шаг стоек В=0,6 м;

Материал - сосна II сорт;

Максимальное значение гибкости .

3.2 Сбор нагрузок

стропильный стена перекрытие продольный

Табл. 4. Постоянная нагрузка (Н), на .

Наименование эл-а и подсчет нагрузки	Нормативная нагрузка (в )	Коэффициент надежности по нагрузке ()	Расчетная нагрузка (в )
От кровли (п.1.2.2.)	536,952		584,873
От перекрытия (п.2.2.1.)	305,125		338,512
Временная нагрузка - снег	1610,067		2300,096
Временная нагрузка по перекрытию	1500		1800
Обвязка 2х0,15х0,15	225	1,1	247,5
Стойка 2х0,15х0,15х3	675	1,1	742,5
Итого: Постоянная нагрузка	1742,077		1913,385
Временная нагрузка	3110,067		4100,096
Всего:	4852,134		6013,481

- грузовая площадь стойки.

- нагрузка воспринимаемая стойкой.

3.3 Поиск сечения стойки

Задаемся гибкостью .

- Коэффициент продольного изгиба при гибкости :

- Требуемый минимальный радиус сечения:

- Требуемая площадь поперечного сечения стойки:

- Требуемая ширина сечения стойки:

В соответствии с сортаментом принимаем ширину b=15 см.

- Требуемая высота сечения стойки:

Принимаем высоту стойки h=5 см.

- Фактическая площадь сечения стойки:

3.4 Проверка прочности принятого сечения

- Гибкость:

- Напряжение от силы N, возникающее в стойке каркаса:

Прочность и устойчивость обеспечена. Принимаем сечение стойки каркаса 0,05х0,125 м., выполненной из древесины сосновых пород второго сорта.

Размещено на Allbest.ru