Курсовой проект по деревянным конструкциям

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛКИ  ПОКРЫТИЯ

      В нашем случае применяется дощато-клееная армированная балка.

     Дощато-клееные балки обладают рядом преимуществ перед другими составными балками:

     1. они работают как элементы цельного сечения;

     2. их можно изготовить с поперечным сечением различной высоты;

     3. в балках длиной более 6 м отдельные доски стыкуют по длине с помощью зубчатого шипа и, следовательно, балки не будут иметь стыка, ослабляющего сечение;

       Синтетические клеи для склеивания древесины назначаются в зависимости от температурно-влажностных  условий эксплуатации клееных конструкций. В настоящее время наибольшее распространение получили резорциновые и фенолоно-резорциновые клеи (ФР-12, ТУ 6-05-1748-75; ФРФ-50, ТУ 6-05-281-14-77). Для вклеивания арматуры используется цементно-эпоксидный клей.

            Опыт применения дощато-клееных балок показывает, что их надежность зависит от качества склейки и тщательного соблюдения технологического процесса изготовления. Это возможно только в заводских условиях, в специальных цехах с необходимым оборудованием при качественной сушке пиломатериалов. Работы по изготовлению балок следует выполнять специально обученным персоналом.

            Для пролетов 6—24 м в качестве основных несущих конструкций применяют балки, склеиваемые из досок плашмя. Высоту балок принимают в пределах 1/10 – 1/17. Ширину балок целесообразно, как правило, брать минимальной и определенной из условия опирания панелей покрытия и обеспечения монтажной жесткости. Уклон верхней грани двускатных балок принимают в пределах 2,5—10 %. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.1 СБОР  НАГРУЗОК

     Сбор  нагрузок на балку покрытия сводим в таблицу 2.1

     Таблица 2.1.

     Нагрузки  на 1 м² горизонтальной проекции покрытия

 

      Нагрузка  от собственного веса:

                                                        

                                                          (2.1)

      где s=1.26кН/м² – нормативная снеговая нагрузка на 1 м² покрытия

             k_с.в. - коэффициент собственного веса балки, k_c.в =6  по табл.1.2. [3]. 

      

 

           Нагрузка на 1 м  балки:

• Нормативная

q_н =1.8*4.8=8.64 кН/м

• Расчетная

q_н =2,426*4.8=11,645 кН/м 

2. КОНСТРУКЦИЯ БАЛКИ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2.1 Дощато-клееная армированная деревянная балка

            Односкатная дощато-клееная балка изготовлена из досок 2-ого сорта, размером 200´40 мм. Доска после фрезерования будет иметь размер 200´33 мм.

          Высоту балки в середине пролёта  назначаем из условия восприятия  максимального изгибающего момента:

             М = 525,48 kH×м                                        (2.2)

          Требуемый момент сопротивления

                                                W_тр =

,                                                                       (2.3)

       Где R_и – расчетное сопротивление изгибу, R_и = 10105 кН/м².

                       W_тр = = 0,065 м³

          Ширина сечения балки b = 20 см, тогда

                                                  h_тр =

,                                                                       (2.4)

                                         h_{тр =} = 1,396 м

      Принимаем h = 43×3,3 = 141,9 см.

      Высоту балки на опоре принимаем h_{оп =} 18*3,3 = 59.4 см, что более 0,4*h = 56.76cм

      Задаемся  процентом армирования  . Тогда необходимую площадь арматуры мы определяем по формуле

      

,

      где b и h – соответственно ширина и высота сечения балки.

      

      Принимаем  4 стержня диаметром 32 мм А-II, F_a = 32.17 cм². 

3. ПРОВЕРКА  ПРИНЯТОГО СЕЧЕНИЯ

      Проверяем прочность балки в сечении с максимальными нормальными напряжениями, на расстоянии x от опор:

      

 м

кН*м

 см 

Процент армирования в сечении х=7,83м: 

      Геометрические  характеристики сечения: 

 

   

      Проверяем условие 

 

<  15*0,64/0,95=1,0105  

      Следовательно, прочность по нормальным напряжениям обеспечена. 

      Проверяем прочность опорного сечения по касательным напряжениям.

      Процент армирования в опорном сечении

      Отсюда  вычисляем 

 

      Условие

      

 

выполняется, следовательно площадь по касательным  напряжениям обеспечена. 

     Проверяем  прочность устойчивости плоской формы деформирования. Связями являются плиты покрытия шириной l_p=150 cм. Определяем моменты:

- в сечении  = =7,83+1,5=9,33 м

 кНм

- в сечении   

      По  табл. 2 прил. 4 [1] определяем   

      Поскольку балка не имеет закреплений из плоскости по растянутой кромке, согласно прил. 4.14 [1] коэффициент следует умножать на дополнительный коэффициент к_жм, определяемый по табл. 2 прил. 4 [1]

      

      Проверяем устойчивость

      Следовательно, прочность обеспечена

      Проверяем жесткость балки.

      Приведенный момент инерции в середине длины

      где процент армирования в середине балки

 

        

      Определяем  полный прогиб балки  

      Проверяем условие 
 

, 

      где - предельно допустимый относительный прогиб балки. Определяем интерполированием по [3]: =

                                                

      Условие выполняется.

      Таким образом сечение балки и подбор арматуры выполнен верно и балка  отвечает всем требованиям по прочности, устойчивости, деформативности. 

4. РАСЧЕТ  ОПОРНОГО УЗЛА

      Определяем  ширину опоры

,

      где - расчетное сопротивление смятию поперек волокон в опорных частях конструкции, табл. 2 [1].

      Принимаем два бруса сечением 100х100 мм ,

      Требуемая площадь анкерных болтов, один из которых является горизонтальной связью между колоннами. Вычисляем требуемую прочность анкерных болтов

 

      где R=21кН/ =210МПа-расчетное сопротивление стали.

      Принимаем 4 болта диаметром 20 мм с площадью по нарезке F=4*2.18=8.72 см², что превышает требуемую. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2.2 Опорный узел балки покрытия 

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ
1. РАСЧЕТ ОПОРНОГО УЗЛА

3.1.1 Предварительный подбор сечения колонны. 

            Предельная гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при =100 и распорках, располагаемых по верху колонн 

                 

      Для изготовления колонн принимаем доски  шириной 200 мм и толщиной 40 мм, после  острожки толщина досок составит 33 мм. С учетом принимаемой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет

      =12х33=396 мм                              =200 мм

 

3.1.2 Определение нагрузок  на колонну

     Определим действующие на колонну расчетные  вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчет нагрузок горизонтальной проекции сведем в  таблицу 3.1

     Таблица 3.1

       Нагрузки, действующие на раму