Расчет и конструирование элементов деревянного каркасного здания

Министерство  образования Российской Федерации 

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Тюменская государственная  архитектурно-строительная академия

 

 

 

 

 

Кафедра строительных конструкций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «КОНСТРУКЦИИ ГРАЖДАНСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ»

 

«РАСЧЕТ И  КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННОГО  КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила : Тимофеева Е.И.

Гр. А 09-1

Проверила: Худышкина Н.Ю .

 

 

 

 

 

г.Тюмень 2012г.

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

1. Исходные данные                                                                                                  2
2. Часть I. Ограждающие конструкции покрытия. Расчет конструкций покрытия.     3    

2.1 Расчет двойного досчатого настила                                                               3

2.2 Сбор нагрузок                                                                                                 3

2.3 Определение  расчетных усилий и геометрических  характеристик сечения.  4

2.4 Проверка прочности  и жесткости                                                                  5

2.5 Проверка прогиба                                                                                          5

2.6 Расчет прогонов                                                                                            6

2.7 Определение  геометрических характеристик сечения  прогона                      7

2.8 Определение  прочности и жесткости прогонов.                                            7

2.9 Расчет гвоздевого  стыка                                                                                8

3. Часть II. Несущие конструкции. Арки.                                                                      9

3.1 Определение  внутренних усилий.                                                               10

3.2 Сбор нагрузок.                                                                                             10

3.3 Статический  расчет                                                                                           11

3.4 Подбор сечения арок                                                                                   14

3.5 Проверка прочности  по нормальным напряжениям                                          14

3.6 Проверка прочности  по касательным напряжениям                                      15

3.7 Проверка устойчивости  плоской формы деформирования                              16

3.8 Расчет узлов  арки                                                                                        16

3.8.1 Опорный узел                                                                                           16

3.8.2 Коньковый  узел.                                                                                         17

4. Список используемой  литературы                                                                       18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

 

- назначение  здания – закрытый склад.

- ограждающая  конструкция – дощатый настил  по деревянным прогонам.

- несущая  конструкция каркаса – трехшарнирная арка (статически-определимая).

- пролет несущей  конструкции – L = 24,0 м.

- высота несущей  конструкции – Н = 9,0 м.

- шаг несущих  конструкций – В = 4,8 м.

- длина здания  – В*11 = 52,8 м.

- район строительства  – г.Омск

- тепловой  режим здания – теплый.

 

- шаг прогона – l = 1,3 м.

- толщина рабочего слоя  настила - t = 25 мм

- толщина защитного слоя  - t = 22 мм.

- плотность древесины  - ρ = 600 кг/м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Часть I «Ограждающие конструкции покрытия»

 

Расчет конструкции покрытия.

 

Расчет двойного дощатого настила.

 

Зададимся конструкцией покрытия:

Сбор нагрузок.

 

Исходя из конструкции  кровли проведем сбор нагрузок действующих  на рабочий настил.

Данные сведем в табл. 1.

Табл. 1.

№	Наименование нагрузки:	Норм. Знач	Коэф.	Расч.знач
		qн	надежн.	qp
		кг/м2	γf	кг/м
1	Рулонная кровля  на мастике.	3	1,3	3,9
2	Защитный слой настила	13,2	1,1	14,52
3	Рабочий слой	7,5	1,1	8,25
Итого:		23,7		26,67
4.1	Снеговая (для г. Омска)	126	1,4	176,4

 

Коэффициент надежности по нагрузке для №1 (табл 1) γ_f=1.3 принимаем согласно п. 2.2 (СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.) табл 1.

Коэффициент надежности по нагрузке для № 2,3 γ_f=1.1 принимаем согласно табл. 1 (СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.)

 Временную нагрузку в №4.1 ведем по §5(СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.)  q_н=S₀ μ,

S_{0 =} 0,7*Се*Сt*μ*Sg 

для Омска:

Sg = 1.8кПа (III снеговой р-он).

Се – коэффициент, учитывающий  снос снега ветром = 1.

Сt – термический коэффициент = 1 (п.10.6).

μ = 1 ( по схеме №1 при α-20⁰<25⁰ прил. 3 (СНиП 2.01.07-85*)).

S₀=0,7*1*1*1*180 = 126 кг/м²,

Коэффициент надежности № 4.1  γ_f=1.4 (по п. 10.12)

Ветровую нагрузку не учитываем  т.к по кровле с α≈20⁰ возникают разгрузочные коэффициенты С_е1=-0.1 т.е. разгружают кровлю. Основное сочетание: постоянная +одна временная с коэффициентом сочетаний =1.

Определение расчетных  усилий и геометрических характеристик  сечения.

 

Шаг прогонов 1,3 принимаем из рекомендаций: [0.75÷1.5] м

Расчет ведем  на нормальную составляющую нагрузки при α=20⁰.

             

Согласно  п. 6.14 (СНиП II-25-80)настил рабочий рассчитывается на следующие сочетания нагрузок:

а) постоянная + временная от снега (расчет на прочность  и прогиб).

б) постоянная + временная монтажная (расчет только на прочность).

Для варианта а) (рис 4) расчетное значение нормальной составляющей для полосы 1м условно вырезанной вдоль ската.

 

 Для варианта  б) (рис 5)

Расчетное значение нормальной составляющей для полосы 1м условно вырезанной вдоль ската:

 

Где Р_р – вес человека с инструментами = 120 кг.

Так как М_а > М_б – ведем расчет для М_мах = ( из варианта а).

 

Проверка прочности  и жесткости принятой конструкции  настила.

 

Для проверки прогиба: величина нормативной нагрузки

Определим геометрические характеристики сечения рабочего настила; толщиной 2,5см.

 

 

Проверку  прочности (I группа предельных состояний) осуществляем согласно п. 4.9 (СНиП II-25-80. ) формула 17.

Условие прочности выполнено.

 

Проверка прогиба.

 

Для двухпролетной балочной схемы величина относительного прогиба определяется по формуле.

 

,где  (п 3.5(СНиП II-25-80))

 

Принятая  конструкция удовлетворяет требованиям  II – ой группы предельных состояний.

 

                      

Расчет прогонов.

 

Сбор нагрузок, статический  расчет.

 

Исходя  из конструкции покрытия к данным представленым в табл 1, добавим собственный вес прогонов и домножим на ширину грузовой площади, равной расстоянию между прогонами 1,3 м.

 

                                                                                                                              

 

 

         Таблица 2.

 

№	Наименование нагрузки			В раб.пл	qн	γf	qр
				м	кг/м		кг/м
1	Рулонная мягкая кровля			1,3	3,9	1,3	5,07
2	Защитный слой     0.019			1,3	17,16	1,1	18,9
3	Рабочий слой     0.025			1,3	9,75	1,1	10,73
4	Прогон (2 доски 0.06Х0.225)			-------	16,2	1,1	17,92
5	Снег (временная)			1,3	163,8	1,4	229,32
Итого					210,81		281,94

Расчетная схема  прогона - неразрезной многопролетный досчатый спаренный прогон, длинной, равной В*11 = 52,8м.. Схема работы неразрезного прогона – равнопрогибная.

 

= 600*0,06*0,225*2=16,2 кг/м.

 

 

 

Максимальный изгибающий момент над второй от края опоре:

Над средними опорами момент:

Так как  то сечение прогона расчитывается на косой изгиб. Нормальная составляющая к скату:

 

Скатная составляющая (вдоль ската кровли):

Тогда:

Для средних опор:   Расчетное значение нагрузок:

        Нормативное значение нагрузок:

Моменты над  средними опорами (расчетные):

 

Определение геометрические характеристики сечения прогона.

 

Для средних пролетов:

                                             

 

Проверка прочности  и жесткости прогонов.

 

Расчет на прочность элементов цельного сечения  при косом изгибе проводим согласно п. 4.12 [СНиП II-25-80] формула 20.

 

 

 

 

 

63,167≤130 =› прочность обеспечена.

Проверку  прогиба (II группа предельных состояний ) при косом изгибе выполняем по формуле (для равнопрогибной схемы работы прогона):

,где 

 

 

 

где:

Для средних  прогонов:

  тогда  

Предельный  относительный прогиб определяем по табл. 19 п. 10. 7. [1]

 - жесткость обеспечена.

 

 

Расчет гвоздевого стыка.

 

Эпюра моментов имеет нулевые значения на расстоянии 0.21 (для равнопрогибной схемы рабочего прогона) от опоры В этих счениях располагается гвоздевой стык для соединения досок.                                                                                                                                                               

 

          

 

 

, где  [ СНиП II-3-79*]

 принимаем  диаметр гвоздя 0,4 см., тогда 

Определим несущую  способность одного гвоздя на один шов сплачивания : гвозди работают несимметрично  при одном шве между досками:

По изгибу гвоздя (табл. 17) [СНиП II-3-79*] , где а=6см, d=0,4см, но не более

Смятие древесины  несимметричного соединения элементов  равной толщины 

Т_р = Т_min = 64кг.

Требуемое число  гвоздей :      ,

  / примем  4 шт./

Для средних  прогонов: гвозди забиваются по всей поверхности  доски с шагом 50см в шахматном  порядке (конструктивное требование).

 

 

Часть II. Несущие конструкции. Арки.