Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Сентября 2011 в 09:30, курсовая работа
Конструктивное решение панели. Поперечное сечение панели принимаем коробчатой формы. Каркас панели выполняется из сосны II категории; обшивки из плоских листов фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ. При стандартной ширине листов Фанеры 1525 мм с учетом обрезки кромок, ширину панели по верхней и нижней поверхностям принимаем равной 1490 мм, что обеспечивает зазор между панелями 10 мм.
1. Расчет трехслойной клеефанерной конструкции
Покрытия
2. Расчет фермы.
3. Расчет стоек рамы
4. Расчет узловых соединений
Список литературы.
gp = (gнкр + gнф) ×n×B = (59,62 + 9,46)*1,1*5 = 379,94 кгс/м;
-от снега
Ppсн = рнсн ×nсн ×B = 70*1,506*5 = 527,1 кгс/м.
Расчетные узловые нагрузки:
узел А:
постоянная GA = gp ×(AB/2)×cosa = 379,94×2,27×0,936 = 807,26 кгс;
от снега РА= Ppcн(AB/2)×cosa = 527,1×2,27×0,936 = 1119,94 кгс.
Узел В и Б:
Постоянная GВ,Б = gp×AB×cosa = 379,94*4,54*0,936 = 1614,53 кгс;
От снега РВ,Б = Ррсн×AB×cosa = 527,1*4,54*0,936 = 2239,88 кгс.
Ветровая нагрузка на ферму не учитывается.
Определение расчетных усилий.
Продольные усилия в элементах фермы определяем при двух комбинациях нагрузок:
1-я комбинация-постоянная нагрузка и снеговая на всем пролете;
2-я комбинация-постоянная
нагрузка и снеговая на
Расчетные
продольные усилия в элементах фермы находятся
как наиболее невыгодное сочетание усилий
от постоянной нагрузки плюс усилия от
снега на всем пролете.
Таблица № 2. Расчетные усилия в элементах фермы, кгс.
элементы
и опорные
реакции |
усилия от собственного
веса G=1614,53кгс |
усилия от
снеговой нагрузки P =2239,88 кгс |
расчетные усилия
при снеге на всем пролете |
обозначения
усилий |
АВ | -6776,21 | -9400,81 | -16177,02 | О1 |
ВБ |
-6209,53 | -8614,64 | -14824,17 | O2 |
АД |
+6332,3 | +8784,94 | +15117,24 | V1 |
ДД’ | +4263 | +5914,27 | +10177,27 | V2 |
ВД | -1414,35 | -1962,16 | -3376,51 | D1 |
ДБ | +2055,92 | +2852,24 | +4908,16 | D2 |
Rа = 7708,82 кгс;
Подбор сечений элементов фермы.
Верхний пояс.
Узлы верхнего пояса выполняются с лобовым упором элементов. Расчет элементов ведем по схеме сжато-изгибаемого стержня.
Расчетный пролёт L = 454 см. Подбор сечения проводим по расчетным усилиям от 1-ой комбинации нагрузок:
Продольному усилию в стержне О1 = - 16177,02 кг и изгибающему моменту от внешней местной нагрузки
Mg = (g + p)*cosa2*L2/8 = (3,8 + 5,27)*0,9362*4542/8 = 204729,63кг*см.
Для уменьшения момента от внешней нагрузки Mg узлы верхнего пояса фермы конструируются внецентренно с передачей продольных усилий в стержнях с отрицательным эксцентриситетом,благодаря чему в элементах создаётся разгружающий момент Me=N*e.Оптимальную величину эксцентриситета е находим из условия равенства напряжений в сечении элемента по середине и по краям панели
е = Mg/{O1*(x + 1)} = 204729,63/(16177,02*(0,5 + 1)) = 8,44 см.
где коэффициентом x задаемся ориентировочно, x = 0,5.
Эксцентриситет
создаётся в элементах
Принимаем верхний пояс из бруса шириной b = 20 см. Определяем требуемые минимальные размеры торцовых площадок смятия в узлах фермы:
в опорном и коньковом узлах hсм = V1/(b*Rсмa) = 15117,22/(20*113,5) = 6,66 см;
Rсмα = 130/(1+(130/30 – 1)*0,3523) = 113,5 кгс/см ;
в промежуточном узле hсм = O1/(b*Rсм) = 16177,02/20*130 = 6,22 см.
Тогда требуемая высота бруса верхнего пояса фермы:
hтр = hсм + 2*e = 6,66 + 2*8.4 = 23,46 см;
Принимаем h = 24 см, откуда r = 0,289*h = 0,289*24 = 6,94 см.
Проверяем принятое сечение.
Геометрические характеристики:
Fнт = Fбр = b*h = 20*24 = 480 см2;
Wр = b*h2/6 = 20*24 /6 = 1920 см3;
гибкость элемента в плоскости фермы l = l/r = 454/6,94 = 65,42
Расчетный изгибающий момент
M = Mg – Me = 204729,63 – 16177,02*8,4 = 68842,66 кг*см .
Коэффициент x = 1 – l2*O1/(3100*Rc*Fбр) = 65,422*16177,02/3100*130*480 =0,36
Максимальные нормальные напряжения:
в середине пролёта
s = O1/Fнт + M*Rc/(x*W*Rи) = 16177,02/480 + 68842,66*130/(0,36*1920*150) = 120 кгс/см2 < Rc = 130 кгс/см2;
по краям панели
s = O1/Fнт + Me/W = 16177,02/480 + 16177,02*8,4/1920 = 104,48< Rc = 110кгс/см2;
Устойчивость
верхнего пояса из плоскости фермы
обеспечена прогонами покрытия.
Растянутые элементы.
Расчетные усилия в элементах:
АД – V1 = 15117,22 кгс; ДД’ – V2 = 10177,34 кгс; ДБ – D2 = 4908,16 кгс;
Проектируем растянутые элементы из двух круглых тяжей. Требуемая площадь сечения элемента АД
Fтр = V1/R = 1511,22/2100 = 7,2 см2.
Требуемый диаметр одного тяжа определяем из формулы
0,8*p*d2/4 = Fтр/(2*0,85);
d = = = 2,6 см;
где 0,8 – коэффициент, учитывающий ослабление сечения резьбой,
0,85 – коэффициент
несовместности работы двух
Все элементы принимаем из двух стержней следующих диаметров:
АД – d = 28 мм; ДД’ – d = 24 мм; ДБ – d = 18 мм. Для уменьшения провисания элемента ДД΄ предусматриваем подвеску из тяжа d = 10 мм. Диаметры петель для присоединения тяжей к промежуточным узлам нижнего пояса по условию равнопрочности принимаем: для АД – d = 26 мм; ДД΄ - d = 22 мм; ДБ – d = 18 мм;
Тяжи
элемента ДД расположены вплотную друг
к другу и сварены между
по длине через 1м. В других элементах
тяжи сводятся вплотную на расстоянии
1 м от промежуточных узлов нижнего
пояса.
Стойка ВД.
Расчетное усилие D1 = -3376,51 кгс, расчетная длина l = 1,525 м.
Принимаем по сортаменту сечение стойки 200x75мм. Проверяем принятое сечение:
из условия смятия подбалки поперёк волокон под торцом стойки:
D1/(b*hст) = 3376,51/20*7,5 = 22,51 < Rсм90 = 37,41кг/см ;
Rсм90 = 18*(1 + 8/(hсм + 1,2)) = 18*(1 + 8/(6,22 + 1,2)) = 37,41 кгс/см2;
на устойчивость в плоскости фермы l = 152,5/(0,289*8,4) = 62,82;
j = 1 – 0,8*(λ/100)2 = 1 – 0,8*(62,82/100)2 = 0,684;
D1/(j*F) = 3376,51/(0,684*150) = 32,91 < 130 кгс/см2.
РАСЧЕТ
СТОЕК РАМЫ.
Выбор конструктивной схемы поперечной рамы здания.
Применяем
клеёные стойки прямоугольного поперечного
сечения, закрепляемые к фундаментам
анкерными болтами. Ригель рамы принимаем
в виде треугольной металлодеревянной
фермы.
Статический расчет.
Определяем нагрузки на стойку рамы. Нагрузка от собственного веса фермы покрытия:
gс.в = (0,654 + 1,09)/[{(1000/4*17) – 1}] = 0,127 кН/м2 = 0,127 кПа
Постоянное расчетное давление на стойку от покрытия:
Рф.п = (0,654 + 0,127)*5*17/(2*0,95) = 34,94 кН;
от снеговой нагрузки
Рф.с = 1,09*5*17/(2*0,95) = 48,76 кН;
от стенового ограждения с учетом элементов крепления
Рст
= (0,654 + 0,1)*5*8,4*0,95 = 30,1 кН.
Расчетную нагрузку от собственного веса стойки принимаем, задаваясь предварительно её сечением 180´500 мм:
Рс.в
= 0,18*0,5*8,4*1,1*500/100 = 4,16 кН.
Ветровая нагрузка
Скоростной напор ветра w0 = 0,38 кН/м2; с = 0,8; с3 = - 0,6.
Расчетная ветровая нагрузка на раму от стены:
рдв = 0,38*0,8*5*1,4*0,95 = 2,02 кН/м;
ров = - 0,38*0,6*5*1,4*0,95 = - 1,52 кН/м.
Усилия в стойках рамы как системы один раз статически неопределимой определяем для каждого вида загружения отдельно, принимая жёсткость ригеля EIp = ∞.
От ветровой нагрузки на стены:
Xp= - 3*H*(pДВ – pОВ)/16 = - 3*8,4*(2,02 – 1,52)/16 = - 0,79 кН;
От стенового ограждения при расстоянии между центрами стенового ограждения и стойки е = 0,25 + 0,08 + 0,10 = 0,43 м:
Мст = - Рст*е = - 30,1*0,43 = - 12,94 кН*м;
Хст= - 9*Мст/(8*Н)= - 9*(-12,94)/(8*8,4) = 1,73 кН.
Изгибающие моменты в нижнем сечении стоек:
Млев = [-0,79*8,4 + 2,02*8,42/2]*0,9 – 12,94 + 1,73*8,4 = 59,76 кН*м;
Мправ=[0,79*8,4 + 1,52*8,42/2]*0,9 +12,94 – 1,73*8,4 = 52,64 кН*м;
Конструктивный расчет.
Принимаем клеёную стойку прямоугольного поперечного сечения шириной b=18 см и высотой h = 3,3*16 = 52,8 см, что составляет h/H = 52,8/840 = 0,06.
Геометрические характеристики поперечного сечения:
F = 18*52,8 = 950,4 м2; W = 18*52,82/6 = 8363,5 см3; I = 18*52,83/12 =
= 220796,9 см4.
Прочность поперечного сечения по нормальным напряжениям:
σ = N/Fрасч + Mд/W = 113,08/950,4+ 8623/8363,5 = 1,150 кН/см2 =11,5 Мпа < Rс = 15*1,2 = 18 МПа;
Mд = M/ξ = 59,76/0,693*1 = 86,23 кН*м;
где λ = l /r = 820*2,2/(0,289*52,8) = 118,22; φ = 3000/λ2 =3000/118,222 = 0,215
ξ = 1 – N/φ*k *Rc*F = 1 – 113,08/(0,215*1*1,50*1,2*950,4 = 0,693;
Вдоль здания стойки раскрепляем
вертикальными связями и
Проверяем
устойчивость плоской формы деформирования
с учетом подкрепления сжатой и растянутой
кромок:
λy = 820/(0,289*18) = 157,63; φy = 3000/157,632 = 0,121;
kпN = 1 + [0,75 + 0,06*(l /hн)2 + 0,6* *l /h1]*m /(m +1)=
= 1 + [0,75 + 0,06*(820/72,6)2 – 1]/2 = 4,7
= 0; m = 1; k = 2,32; hн = 52,8 + 3,3*6 = 72,6 см;
φм = 140*b2*k *k /(l *h*m) = 140*182*2,32*1/(820*72,6*1) = 1,768;