Проектирование и расчет деревянных конструкций

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект: Проектирование и расчет деревянных конструкций»

 

по дисциплине: «Конструкции из дерева и пластика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка:

3 курса ПГСуск-НВ

Семененко Д.Ю.

Проверил:  преподаватель

Латвина Ольга Владимировна

 

 

 

 

 

 

Г.Нижневартовск 2014г

 

 

1. Исходные данные

 

 

 

Расчета ограждающих и несущих конструкций кровли.

Прогон спаренный неразрезной.

 

Исходные данные:

1. Тип кровли – металлочерепица MetroBond 6.3 кг/м2
2. Несущие конструкции: обрешетка и прогоны
3. Район строительства – г. Нижневартовск
4. Шаг конструкций 6м
5. Уклон кровли
6. Тип покрытия- теплое .(Утеплитель – минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC 37.  Плиты-1200х600мм)

 

Расчет рабочего настила.

 

Рис.1

Принимаем рабочие бруски  75х50 мм.  I I-го сорта согласно сортамента пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е). Расстояние между осями досок 300 мм. Шаг прогонов 1.4 метра.

 

Сбор нагрузок на рабочий настил.

 

Рабочий настил предназначены для укладки по прогонам.

По скомпонованному сечению настила составляем таблицу нормативных и расчётных нагрузок на 1 м2.  Подсчёт нагрузки на 1 м2  представлен в табл. 1

 

А) Равномерно распределенная нагрузка

                                                                          Таблица 1.

№	Наименование нагрузки	Норм. нагрузка кН/м2	Коэф. надежн.	Расч. нагрузка кН/м2
1.	Металлочерепица MetroBond 6,3 кг/м2	0.063	1.05	0.066
2.	Водонепроницаемая  мембрана TYVEK 60 г/ м2	0.0006	1.2	0.00072
3.	Обрешетка – доска100х22 мм с шагом  в осях 300 мм ho* bo* γд /co	0.1*0.022*5/0.3= =0.037	1.1	0.04
4.	Рабочий настил –доска75х50 мм с шагом  в осях 300 мм hн* bн* γд /cн	0.075*0.05*5/0.3= =0.06	1.1	0.69
	Итого постоянная нагрузка	0.161		0.176
5.	Временная нагрузка - снеговая 5 район	2.24		3.2
	Итого полная нагрузка	2.401		3.376

 

Где ho; hн - ширина сечения обрешетки и настила соответственно

bo; bн - толщина сечения обрешетки и настила соответственно

co; cн; - шаг обрешетки и настила соответственно

 γд – объемный вес древесины. 

 

Расчётное значение  снеговой нагрузки принимается по  СНиП 2.01.07-85*, а нормативное значение снеговой нагрузки принимается умножением на коэффициент  0.7  расчётной.

 

Б) Сосредоточенная сила Рн=1 кН. Коэффициент надежности по нагрузке . Расчетное значение  сосредоточенной силы Рр= Рн кН.

При двойном настиле (рабочем и защитном, направленным под углом к рабочему) сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500 мм рабочего настила.

В случае расчета одинарного  настила с  расстоянием между осями досок  более 150 мм. нагрузку от  сосредоточенного груза следует передавать на одну доску, а при расстоянии менее 150мм на две доски.

В нашем примере полная нагрузка на 1 пог. метр распределяется на 500мм. рабочего настила:

Полная нагрузка на 1 пог. метр с ширины 0.5 м рабочего настила:

а)  постоянная+ временная

нормативная  qн =2.401*0.5=1.201 кН/м

 расчётная      qр =3.376*0.5=1.688 кН/м

 б) постоянная

 расчётная      qрпост=0.176*0.5=0.088 кН/м

 

Расчетная схема.

 

Расчет настила ведем как балки по 2х пролетной схеме при двух сочетаниях нагрузок. Расстояние между опорами равно шагу прогонов L =0.9 м

 Два сочетания нагрузок:

1. Постоянная + снеговая

                                      Рис.2.

 

 

1. Постоянная + сосредоточенная сила P=1.2кН

                                                   Рис.3.

 

Расчет по первому предельному состоянию.

 

Проверка рабочего настила на прочность.

                                                     

где М- максимальный изгибающий момент

      W – момент сопротивления

      Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу

      mн =1.2– коэффициент, учитывающий кратковременность действия сосредоточенной  нагрузки - принимается для второго сочетания нагрузок.

При первом сочетании нагрузок:

При втором сочетании нагрузок:

 

Момент сопротивления досок настила на ширине 500 мм.: ,

где  k= -число досок, укладываемых на ширине настила 0,5м.

       с- шаг рабочего настила

       в – ширина  досок рабочего настила.

 

 

Расчёт по второму  предельному состоянию.

 

 

Проверка рабочего настила на прогиб выполняется только от  первого сочетания нагрузок.

- где f – расчетный прогиб конструкции, fu – предельный прогиб.

 

 Прогиб настила равен

где

- момент инерции досок рабочего  настила  на отрезке 0.5 метра.

 

Е=10000000 кПа – модуль упругости древесины,

- предельный прогиб  рабочего настила при шаге прогонов 1.4 м по интерполяции значений  табл.19  СНиП 2.01.07-85*:

  при пролете ,

  при пролете .

Запас из условия прочности составляет , но по требованию проветривания  уменьшить высоту рабочего настила нельзя, следовательно оставляем принятое сечение.

 

Расчет  спаренного неразрезного прогона.

 

При шаге конструкций 6м  используем спаренные неразрезные  прогоны.

 

                                                                Рис.4.

 

Согласно сортамента пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е) принимаем  прогон из двух, поставленных на ребро, досок сечением 2х100х200мм. Шаг прогонов- 0.9 метра.

 

 

 

Сбор нагрузок.

                                            Таблица 2

№	Наименование нагрузки	Норм. нагрузка. кН/м2	Коэф. надежн.	Расч. нагрузка кН/м2
1.	Металлочерепица MetroBond 6,3 кг/м2	0.063	1.05	0.066
2.	Водонепроницаемая  мембрана TYVEK 60 г/м2	0.0006	1.2	0.00072
3.	обрешетка –доска100х22 мм с шагом  в осях 300 мм ho* bo* γд /co	0.1*0.022*5/0.3= =0.037	1.1	0.04
4.	Рабочий настил из брусков 75х50 мм с шагом  в осях 300 мм hн* bн*γд/cн	0.075*0.05*5/0.3== =0.0625	1.1	0.0688
5.	утеплитель  - минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC UNS37  γу =30 кг/м3 толщиной 150 мм	0.3*0.15=0.045	1.2	0.054
6.	пароизоляция - паронепроницаемая   антиконденсатная полимерная ткань FOLIAREX   110 г/м2	0.0011	1.2	0.0013
7.	прогон 2х100х200 мм n* hп* bп*γд/cп	2*0.1*0.2*5/0.9= =0.22	1.1	0.242
8.	Подшивка из досок 25 мм	0.025*5=0.125	1.1	0.138
	Итого постоянная нагрузка	0.554		0.611
9.	Временная нагрузка- - снеговая 5 район	2.24		3.2
	Итого	2.794		3.811

 

Где ho; hн; hп - ширина сечения обрешетки, настила и прогона соответственно

bo; bн; bп; - толщина сечения обрешетки, настила и прогона соответственно

co; cн;  cп; - шаг обрешетки, настила и прогона соответственно

 γд – объемный вес древесины.

Расчётное значение  снеговой нагрузки принимается по  СНиП 2.01.07-85*, а нормативное значение снеговой нагрузки принимается умножением на коэффициент  0.7  расчётной.

 

Полная нагрузка на 1 пог. метр при шаге прогонов В=0.9м:

qн =2.794*0.9=2.51 кН/м  - нормативная

qр =3.811*0.9=3.43 кН/м  - расчетная

-где 1.4 шаг прогонов.

 

Расчетные характеристики материалов 2 сорта.

Расчетное сопротивление древесины изгибу Rи=13 МПа

Модуль упругости древесины Е=10000000кПа

При расчетах прогона надо иметь в виду, что:

1. прогон работает на косой изгиб
2. прогон выполняется из 2х досок100х200мм, поставленных на ребро
3. относительно оси Х прогон работает как цельный элемент, а относительно оси Y – как составной из двух брусков.

Рис.5

b=2х100 мм;  h=200мм.   Геометрические характеристики  сечения: - момент сопротивления - момент инерции

 

Расчёт по первому предельному состоянию.

 

Проверку прогона на прочность производим  с учётом работы прогона на косой изгиб.

Расчетная нагрузка  при

   

Расчет спаренных прогонов производят по равнопрогибной схеме прогона при х=0.2113 .

Изгибающий момент над опорой равен , момент в пролёте равен  .

Расчет ведём по максимальному моменту, тогда

    

 

Расчет по второму предельному состоянию.

Проверка прогона на прогиб.

 

Относительный прогиб прогона

           

 

, где

- предельный прогиб  прогона, полученный  по  табл.19 СНиП 2.01.07-85*:

Значения предельных прогибов по данной таблице:

 при пролётах 

 при пролёте 

 при пролёте 

при других пролётах прогонов предельный прогиб необходимо определять по интерполяции.

Запас из условия прочности составляет  

 

Расчет стыка прогона.

 

Концы досок одного ряда прибивают гвоздями к доске другого ряда, не имеющего в данном месте стыка. Гвоздевой забой стыка рассчитываем на восприятие поперечной силы.

                                            Рис.6.

 

Количество гвоздей с каждой стороны стыка определяется исходя из того, что поперечная сила, приходящаяся на один ряд досок Q = Моп/2хгв, в то же время равна Q=nгвТгв, откуда

,

 

где хгв – расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя, учитывая, что каждый гвоздь воспринимает одинаковое усилие, равное Тгв.

 

Гвозди, скрепляющие доски прогона, приняты dгв = 0.5 см, lгв = 15 см (ГОСТ 283-41).

 

 

                                                                      Рис.7.

Допустимое усилие на один «срез» гвоздя определяем из следующих условий:

а) из условия изгиба гвоздя:

 но не более 

;

где

б) из условия смятия досок на глубине защемления гвоздя при : следовательно

кН.

 

В расчет принимаем:

                      

 

Расстояние хгв  примем равным 0.2113l, т.е. хгв = 0.2113×6 = 1.27 м. Тогда количество гвоздей с каждой стороны стыка:

.

 Требуемое значение количества  гвоздей с каждой стороны стыка получим nгв = 5 (должно быть четное количество гвоздей), принимаем 6 гвоздей.

Расстановку гвоздей производим согласно требованиям п. 5.21 СНиП II-25-80:

– расстояние вдоль волокон древесины от гвоздя до торца элемента во всех случаях следует принимать не менее S1 = 15d = 15х0.5=7.5 см, принимаем 80 мм.

– расстояние между осями гвоздей поперек волокон древесины при прямой расстановке гвоздей следует принимать не менее S2 = 4d = 4×0.5 = 2.0см, принимаем 30мм.

– расстояние S3 от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки элемента следует принимать не менее 4d = 2.0 см; принимаем 25 мм.     

 Расставим гвозди на стыке  досок прогона в два ряда  как показано на рис.3.8

 

 

Рис.8.

Гвозди, соединяющие между собой доски спаренного прогона, ставятся конструктивно (без расчета) с шагом 50 см в разбежку.