Конструкции из дерева и пластмасс, производственное здание

Условие выполняется.

Проверка элементов  фермы на монтажные усилия

Боковые накладки и болты узлов  верхнего пояса рассчитываем в предположении, что кантовка фермы делается с  захватом в коньковый узел. При  этом верхний пояс работает как двухпролетная балка, нагруженная собственным весом верхнего пояса и решетки, условно принимаемым равным 2/3 полного веса фермы.

 

Длину половины верхнего пояса принимаем l = 16,088 м. Тогда изгибающий момент над средней опорой:

 

Момент сопротивления накладок:

Проверим несущую способность  накладок согласно п. 4.9 СНиП II-25-80:

 

Условие выполняется.

Для крепления накладок к верхнему поясу принимаем болты Æ16 мм (d = 1,6 см). Принимаем класс прочности болтов 5.6. Согласно п. 3.5 и табл. 58* СНиП II-23-81* .

Минимальное расстояние между осями  болтов вдоль волокон древесины:

Минимальное расстояние между осями  болтов поперек волокон древесины:

Минимальное расстояние от кромки элемента до оси крайних болтов вдоль волокон  древесины:

Из условия размещения болтов в  один ряд по высоте сечения:

Принимаем 2 болта Æ16 мм, .

В соответствии с п. 11.7* СНиП II-23-81*:

 

где  — длина накладки.

s = 0,15 м — расстояние между осями болтов вдоль волокон древесины.

n — количество болтов.

Условие выполняется.

 

2.3 Расчет стойки фахверка

Предварительный подбор сечения и определение  нагрузок на стойку фахверка

Расчетная длина стойки фахверка в  плоскости действия изгибающего  момента равна  ; из плоскости изгиба (при закреплении фахверка стеновыми прогонами) расчетная длина стойки фахверка равна шагу стеновых панелей 1,5м. Определим требуемые высоту и ширину сечения стойки:

;

  .

Для изготовления стоек используются доски шириной 150 и толщиной 40мм. После фрезерования толщина досок составит 40-7=33мм. С учетом принятой толщины досок после фрезерования высота сечения стойки фахверка будет ; ширина стойки фахверка после фрезерования заготовочных блоков по пласти .

Определение нагрузок на стойку фахверка:

-от стеновых прогонов при  шаге фахверковых колонн В=6м  (нагрузку от стенового ограждения  принимаем равной нагрузке от  покрытия)

нагрузка от стеновых прогонов приложена  с эксцентриситетом

-собственный вес стойки фахверка 

Определим ветровую нагрузку.

Методом интерполяции определим значение ветрового давления на отметке верха стойки фахверка:

Определим величину эквивалентной  равномерно распределенной ветровой нагрузки:

; 

Определение изгибающих моментов:

От ветровой нагрузки:

активной  ;

разреженной .

От внецентреного приложения нагрузки от стен:

Максимальный изгибающий момент в стойке возникает при действии активной ветровой нагрузки:

Определение поперечной силы в опорном сечении стойки:

от ветровой нагрузки

от внецентренно приложенной  нагрузки от стен

Расчет  стойки фахверка

Расчетные усилия в стойке фахверка:

;

 

 

 

Рис.7 Расчетная схема  стойки фахверка

 

Расчетная длина:

Площадь сечения стойки:

 

Момент сопротивления:

Коэффициент условий  работы древесины  при учете кратковременной (ветровой) нагрузки. Расчетное сопротивление древесины сжатию и изгибу: .

Гибкость:

Коэффициент продольного изгиба определяем по формуле:

Проверяем прочность  сечения стойки фахверка:

Оставляем ранее принятое сечение стойки фахверка исходя из необходимости ограничения гибкости.

 

 

 

Расчет на устойчивость производится по формуле:

Гибкость 

 

Следовательно, устойчивость обеспечена.

Расчет  опорного узла стойки фахверка

Проверяем торец стойки фахверка на смятие:

Поперечное усилие, действующее  в опорном сечении стойки:

Стойку фахверка крепим к анкерным полосам, шириной 120 мм при помощи болта диаметром 20мм.

Рис.8 Опорный узел стойки фахверка

Расчетная несущая способность одного условного среза болта диаметром 20 мм:                        

из условия  смятия древесины 

из условия изгиба болта 

из условия  смятия металла вертикальной пластины

Требуемое количество двусрезных болтов диаметром 20мм для крепления стойки фахверка:

Конструктивно принимаем 3 болта.

Анкерную полосу принимаем  толщиной 10мм и шириной 110мм и проверяем ее на изгиб и смятие под болтом:

Условие выполняется

 

2.4. Расчет клеедощатой колонны

Поперечная рама одноэтажного здания, состоящая из двух колонн, упруго защемленных в фундаментах и шарнирно связанных с ригелем, представляет собой однажды статически неопределимую систему (рис. *.). Продольное усилие в ригеле такой рамы от равномерно распределенной ветровой нагрузки:

 

где H — расстояние от уровня чистого пола до низа стропильных конструкций.

Максимальный изгибающий момент в  упругом защемлении:

 

где H — расстояние от уровня чистого пола до низа стропильных конструкций.

Рис.9 Расчетная схема поперечной рамы здания

Сечение колонны принимаем b´h = 165´396 мм из досок 40´175 (после острожки 33´165). Определим геометрические характеристики принятого сечения.

,

,

,

 

Расчет на прочность колонны  в плоскости рамы произведем согласно п. 4.17 СНиП II-25-80 как для сжато-изгибаемых элементов из условия

 

где N — максимальная опорная реакция фермы при различных вариантах загружения снеговой нагрузкой (R₁ = 225,85 кН, R₂ = 198,14 кН, R₃ = 225,08 кН).

  

 в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

МПа- расчетное сопротивление древесины сжатию  вдоль волокон

- коэффициент, который учитывает влияние ветровой и монтажной нагрузки

l — длина колонны в плоскости рамы — расстояние от обреза фундамента до низа стропильных конструкций.

 

 

Условие выполняется.

Расчет на прочность колонны  из плоскости рамы произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатых элементов из условия

 

где N — максимальная опорная реакция фермы при различных вариантах загружения снеговой нагрузкой.

 в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

 в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

 — расчетная длина колонны из плоскости фермы (в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80).

Условие выполняется.

Для крепления стальных накладок траверсе к колонне принимаем болты Æ 20 мм. При определении усилия в анкерах снеговую и другие временные вертикальные нагрузки, не вызывающие изгибающего момента, не учитывают, момент берут максимальным.

где N_g — реакция фермы от собственного веса.

Рассчитаем крепление стальных накладок траверс к колонне.

Минимальное расстояние между осями  болтов вдоль волокон древесины:

Минимальное расстояние между осями  болтов поперек волокон древесины:

Минимальное расстояние от кромки элемента до оси крайних болтов вдоль волокон  древесины:

Из условия размещения болтов в один ряд по высоте сечения:

Согласно п. 12.19* и табл. 39  СНиП II-23-81*:

Расстояния между центрами болтов в любом направлении:

минимальное 2,5d = 2,5 · 22 = 55 мм

максимальное 

Расстояния от центра болта до края элемента

минимальное 1,5d = 1,5 · 22 = 33 мм

максимальное 

где d = d + 2 мм = 20 + 2 = 22 мм

В соответствии с п. 5.16 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность болта на один шов сплачивания определим:

Число болтов в соединении:

. Принимаем 4 болтов Æ 20 мм.

Сечение стальных накладок траверс принимаем b´h = 220´10 мм из условия размещения болтов. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

Проверим работу на смятие стальных накладок согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

п — количество болтов.

Площадь сечения анкерного болта  с одной стороны равна (в соответствии с п. 3.6* и табл. 60* и 62* СНиП II-23-81*):

Принимаем анкерный болт Æ 22 мм с площадью сечения “нетто” 3,03 см^2.

Сечение анкерных плиток траверс принимаем b´h = 230´25 мм из условия размещения болтов. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

где d = d + 2 мм = 22 + 2 = 24 мм

Изгибающий момент в плитке от действия анкерного болта:

кН

Проверим прочность анкерной плитки согласно п. 5.12 СНиП II-23-81*:

Условие выполняется.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие стальные накладки траверс с анкерной плиткой.

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

 

3. Определение технико-экономических  показателей разрабатываемых конструкций

Для многоугольной брусчатой  фермы:

где 

Значение коэффициента собственного веса на 2,6% больше принятого  для расчета, следовательно требуется уточнение расчета.

Вцелом по зданию:

Расход древесины на 1 м² пола:

 

Расход металла на 1 м² пола:

 

Заключение

Выполненные расчеты и выбранные  конструктивные решения позволяют  сделать следующее заключение:

1. Произведен сбор всех нагрузок, действующих на одноэтажное деревянное здания.
2. Произведен расчет конструкции кровли — клеефанерной панели с дощатым каркасом под рулонную кровлю из трехслойного кровельного ковра.
3. Сечения элементов стропильной многоугольной фермы подобраны в строгом соответствии с существующими нормативными документами, с учетом требований по экономии материала.
4. Сечение клеедощатой колонны подобрано таким образом, чтобы обеспечить устойчивость, максимально использовать несущую способность материала.
5. Все конструктивные решения приняты с учетом сортамента пиломатериалов и из условия соблюдения требований, предъявляемых к точности изготовления деталей.
6. Выполнение всех расчетов произведено в соответствии со СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. и ТКП 45-5.05-146-2009 “Деревянные конструкции. Строительные нормы проектирования”

 

Литература

1. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вузов / Ю. В. Слицкоухов, В. Д. Буданов, М. М. Гаппоев и др.; Под ред. Г. Г. Карлсена. и Ю. В. Слицкоухова — 5-е изд. перераб. и  доп. — М.: Стройиздат, 1986.
2. Иванов В. А., Куницкий Л. П.,  и др. Деревянные конструкции (примеры расчета и конструирования). — Киев.: Госсстройиздат, 1960.
3. Иванов В. Ф. Конструкции из дерева и пластмасс. — Лн.: Стройиздат, 1966.
4. Гринь И. М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет. — Киев: Вища школа, 1975.
5. Мандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. Пособие для техникумов. — 2-е изд., перераб. и  доп. — М.: Стройиздат, 1991.
6. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции/ Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1982.
7. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.
8. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.
9. Головач В. Н., Иванов В. А. Методическое пособие по расчету и конструированию ограждающих конструкций с применением дерева и пластмасс для студентов специальности 1202 – “Промышленное и гражданское строительство” всех форм обучения. — Мн.: БПИ, 1989.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение