ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

   ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

   ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

   «Нижегородский  государственный архитектурно-строительный университет»

   (ННГАСУ) 
 
 
 
 

  Кафедра конструкций из дерева, древесных композитов и пластмасс 
 
 
 
 
 
 

  Курсовой  проект

  Покрытие  по треугольным металлодеревянным

  фермам  с клееным верхним поясом 
 
 
 
 
 
 
 

  Студент 4 курса гр.121       А. А. Орешкова 

  Преподаватель:        А. И. Один 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Нижний  Новгород

  2010 

   Содержание 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Задание на проектирование

  Рассчитать  и сконструировать покрытие однопролетного не отапливаемого здания складского назначения. Здание каркасное размером в плане по разбивочным осям 12х36 м. Колонны - деревянные клееные. Шаг колонн вдоль здания 3,0 м. Привязка колонн к продольной оси здания нулевая. Несущие конструкции покрытия – треугольные металлодеревянные фермы с клееным верхним поясом серии 1.863-2 высотой не менее, чем 1/8l. Материал основных конструкций – сосна. Здание защищено от прямого воздействия ветра. Район строительства – город  Онега. Здание отапливаемое, температура воздуха в основных помещениях здания - 20⁰С. Условия эксплуатации при относительной влажности внутри помещения 70%.

  Схема поперечного разреза здания приведена  на рисунке 1.

 

  Рис. 1. Схема поперечного  разреза здания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2. Расчет и проектирование  кровельного щита.

  2.1. Выбор конструктивного решения покрытия.

  В соответствии с заданием принимаем  ограждение покрытия из асбестоцементных волнистых листов обыкновенного  профиля по ГОСТ 16223 «Листы асбестоцементные волнистые обыкновенного профиля  и детали к ним», с размерами  листа 1750х1125 мм и сборных дощатых щитов размером 3000х2500мм. Длина щита равняется принятому шагу ферм. Схема кровельного щита представлена на рисунке 2.  

  

 

  Рис. 2. Схема кровельного щита. 

  Каждый  щит состоит из пяти прогонов, соединенных  при помощи решетки из брусков  в жесткую в своей плоскости конструкцию.

  По  длине ската укладывается три нормальных щита. Стойки нижних щитов выпускаются на ширину карниза, и по ним настилается сплошной дощатый настил под стальные кровельные листы.

  При кровле из асбоцементных листов обыкновенного профиля минимальный уклон ската 33% (18^о16^/). Принимаем перехлест листов более 150 мм - уклон ската уменьшается до 25% (14°). В данном покрытии уклон ската составляет 14,04°, т.е. укладывается в допустимые пределы.

2.2. Выбор сорта, влажности и определение расчетных сопротивлений древесины щита.

  Принимаем для ограждающих конструкций  покрытия здания склада древесину сосны по ГОСТ 8486-66 второго сорта.

  Температурно-влажностные  условия эксплуатации конструкций, согласно заданию – А2. Для этих условий максимальная влажность не клееной древесины 20%.

  Расчетные сопротивления древесины сосны 2-го сорта назначаем согласно табл.3 [1] с учетом необходимых коэффициентов условий работы по п.3.2.

  Для основных видов напряженного состояния  в табл.1 приведены значения расчетных сопротивлений и коэффициентов условий работы. 

  Таблица 1. Расчетные сопротивления и коэффициенты условий работы природной древесины сосна 2-го сорта.

  2.3 Расчет кровельного  щита.

  2.3.1 Сбор нагрузок.

  Подсчет нагрузок на элементы кровельного щита производится в соответствии с [2].

  Нормативный вес конструкций или отдельных  конструкций элементов приходящихся на единицу площади покрытия (Па) определяется по формуле:

  

  где b и h – сечение конструктивного элемента в м;

  l₁ – расстояние в осях между конструктивными элементами в м;

  r - плотность материала.

  Расчетный вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли для г. Онега, расположенного в V снеговом районе, по весу снегового покрова

  S_о=3200 Н/м².

  Полное  расчетное значение снеговой нагрузки на 1 м² площади горизонтальной проекции определяется по формуле:

  

  где m = 1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие в соответствии с п.5.5^* и приложением 3 [2].

  S_р = 3200*1= 3200 Н/м².

  Линейная  нагрузка на прогон кровельного щита (в Н/м) определяется путем умножения  нагрузки на покрытие (в Па), на расстояние между прогонами l₁.

  Подсчет нагрузок на кровельный щит приведен в табл.2. 
 
 
 
 
 
 
 

  Таблица 2. Подсчет нагрузок на кровельный щит.

  2.3.2 Расчет прогонов, составляющих щит.

  Прогоны рассчитываются на косой изгиб:

  - в плоскости перпендикулярной  скату, как разрезные балки  с расчетным пролетом l = 3,0 м

  - в плоскости ската, как неразрезные  двухпролетные балки с пролетами

  l´= 0,5·l =1,5 м, имеющие опоры у средней стойки щита.

  Линейная  расчетная нагрузка на прогон:

• постоянная 371,9*0,5 = 186 Н/м;
• временная (снеговая) 3200*0.5 = 1600 Н/м;
• суммарная 186+ 1600 = 1786 Н/м.

  Проверка  прочности на косой изгиб производится при двух схемах загружения:

• от действия собственного веса и снега (рис. 3)
• от действия собственного веса и сосредоточенного груза Р = 1 кН (рис. 4) с умножением последнего на коэффициент перегрузки n = 1.2.

  В первом случае загружения при равномерно распределенной нагрузке изгибающий момент, как в плоскости ската, так  и в плоскости, перпендикулярной к скату будет посередине пролета в точке “c”.   Изгибающий момент в плоскости перпендикулярной к скату:

    Н*м.

  Изгибающий  момент в плоскости ската:

    Н*м.

  Где q_x = q*cosa = 1786*0,97 = 1732,4 Н/м.

        q_y  = q*sina = 1786*0,243 = 434 Н/м. 

  

  Рис. 3. Расчётная схема прогона для  первого случая загружения:

  а. схема разложения сил по главным  осям сечения;

  б. схема загружения и эпюра моментов М_x.c. в плоскости, перпендикулярной к скату;

  в. Схема загружения и эпюра моментов М_y.c. в плоскости ската. 

  Во  втором случае загружения необходимо определить изгибающие моменты в  сечении прогона С, а также  в промежуточном сечении d, расположенном на расстоянии

  x= 0,432*l´= 0,432*1,5= 0,648 м.

  Изгибающие  моменты в плоскости, перпендикулярной к скату:

• при сосредоточенной силе Р, приложенной в середине пролета:

    Н*м;

• при сосредоточенной силе приложенной на расстоянии x = 0,648/

  

  Здесь g_x = g*cosa = 186*0,97 = 180,4 Н/м;

        P_x = P*cosa = 1200*0,97 = 1164 Н;

        g_y = g*sina = 186*0,243 = 45,2 Н/м;

        P_y = P*sina = 1200*0,243 = 291,6 Н.

  Изгибающие  моменты в плоскости ската:

• при сосредоточенной силе, приложенной в середине пролета, изгибающий момент равен нулю тогда

    Н*м;

• при сосредоточенной силе, приложенной в сечении d:

    

  

  Рис. 4. Расчетная схема прогона для второго случая загружения:

  а. к определению моментов в середине пролета;

  б. к определению моментов в сечении d;

  1. Эпюра изгибающих моментов в плоскости, перпендикулярной к скату, от постоянной нагрузки ( ) и сосредоточенной силы P_x, приложенной в точке с, ( );

  2. Эпюра M_y.g. от постоянной нагрузки в плоскости ската;

  3.Эпюра изгибающих моментов в плоскости, перпендикулярной к скату, от постоянной нагрузки ( ) и сосредоточенной силы P_x, приложенной в точке d, ( );

  4. Эпюры изгибающих моментов в плоскости ската от постоянной нагрузки ( ) и сосредоточенной силы (М^II_y.p.).

  Изгибающие  моменты для обоих сочетаний  нагрузки приведены в табл.3 

  Таблица 3. Изгибающие моменты в расчетных сечениях прогона.