Деревянные конструкции

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального 

образования

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра строительных конструкций

ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

РАСЧЁТНО–ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по деревянным конструкциям

Выполнил: студент группы СК–011

                                                                      Бухаров В.С.

                                            Проверил: руководитель 

                                                                        Ардеев В.Н. 

                                                     «     »                         . 2004г.                                      

Кемерово 2004г.

 Содержание

1. Задание на курсовой проект…………………………………….3

2. Выбор конструктивной схемы и общая компоновка здания…4

3. Расчёт ограждающей конструкции покрытия…………………5

4. Расчёт несущей конструкции покрытия……………………….7

Список использованной литературы……………………………...18 
1. Задание на курсовой проект

Шифр: 26127.

Необходимо запроектировать  склад, предназначенный для хранения материалов. Склад обслуживается тельфером. Собственный вес тельфера может быть принят равным 8,5 кН. В одной из торцовых стен должен быть предусмотрен проем для въезда автотранспорта внутрь склада. Высота Н дана от уровня верха фундамента до низа монорельса. Помещение не отапливаемое.

Навес должен иметь следующие характеристики:

Пролёт L=45 м;

Высота Н=17 м;

Шаг несущих конструкций: В=4 м;

Длина Z=52 м.

Грузоподъёмность тельфера Q=50т.

Место строительства: Севастополь.

Поверхностные нагрузки: от веса снега 50 кгс/м²;

 от ветрового напора 45 кгс/м².

Требуется рассчитать несущую конструкцию  покрытия – арку пакетного профиля.

 

1. Выбор конструктивной схемы и общая компоновка       здания.

Основную несущую поперечную конструкцию  решаем в виде рамы. В качестве ригеля применяем трехшарнирную арку с затяжкой пакетного профиля, которая шарнирно опирается на колонны, жёстко защемлённые в фундамент. Стрела подъёма арки – 3,5 м.

Ограждающие конструкции  решены в виде асбестоцементных листов по прогонам. Утеплитель не применяется, так как здание не отапливаемое.

Пространственная жёсткость  обеспечивается скатными и вертикальными  связевыми фермами, поясами которых служат прогоны. Они расставляются в торцевых секциях здания и по промежуточным секциям не реже чем через 30 м. 
3. Расчёт ограждающей конструкции покрытия.

Кровля устраивается из асбестоцементных волнистых листов марки ВУ, укладываемых непосредственно на прогоны консольно-балочного типа.

Подбор сечения прогона.

В соответствии с размерами листов ВУ расстояние между осями прогонов по скату принимаем равным 1,5 м.

Определяем нагрузки на 1 пог. м  прогона:

Расчётная схема прогона

Максимальный изгибающий момент

Составляющие относительно главных осей:

Материал прогонов – сосна  II сорт.

Примем в первом приближении  брус b´h=10´12,5 см, для которого:

Находим составляющие прогиба:

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

Окончательно принимаем брус 10´12,5

Схема прогона

 

4. Расчёт несущей конструкции покрытия

4.1. Определение нагрузок

Определяем нормативную нагрузку на 1 м² плана покрытия:

Нагрузка, вызванная давлением  ветра, не учитывается, так как при  любом направлении ветра, она только уменьшает усилия, вызванные постоянной нагрузкой, не превышая их.

Нагрузка на 1 пог. м арки:

4.2. Определение расчётных  усилий в арке

Расчёт арки производится при следующих  сочетаниях нагрузок:

1. постоянной и снеговой, равномерно распределённой на правой полуарке;

2. постоянной и снеговой, равномерно распределённой на левой полуарке;

3. постоянной и снеговой, равномерно распределённой по всему пролёту.

Усилия находятся в характерных  сечениях левой полуарки, расположенных  с интервалом по горизонтальной оси 1,75 м, начиная с левой опоры и заканчивая замком арки.

Расчётная схема арки

 
Усилия определяются с помощью  программы SH и заносятся в таблицу:

Сечение	Усилия
	от постоянной нагрузки	от снеговой, равномерно распределённой			Расчётные
		на левом полупролёте	на правом полупролёте	по всему пролёту
Изгибающие моменты, кгс´м
1	1333,19	3442,16	0	3442,16	1333,19
2	2109,41	5476,65	0	5476,65	2109,41
3	2383,14	6174,02	0	6174,02	2383,14
4	2127,58	5500,17	0	5500,17	2127,58
5	1315,06	3418,64	0	3418,64	1315,06
Продольные силы, кгс
0	-3156,54	-4458,78	-3718,83	-8177,61	-11334,15
6	-2585,31	-2978,90	-3718,83	-6697,73	-9283,04
Поперечные силы, кгс
0	861,26	2231,3	0	2231,3	3092,56
6	-861,26	-2231,3	0	-2231,3	-3092,56

 

4.3. Подбор сечений  и проверка напряжений в сечениях

Для уменьшения расчётного изгибающего  момента узлы арки конструируем так, чтобы продольная сжимающая сила действовала с эксцентриситетом е=6 см относительно оси пояса.

Наибольший изгибающий момент возникает  в середине полуарки (сеч. 3) при третьем сочетании нагрузок (см п.4.2.), при этом N=-10310 кгс (расчёт производился с помощью программы SH). Тогда расчётный изгибающий момент М=855716-10310´6=793856 кгс´см.

Материал арки принимается сосна  II сорта в виде досок сечением после острожки 2,4´14 см, клей резорециновый марки ФР-12.

Принимаются 25 досок по высоте h=2,4´25=60 см > h_тр.

Сечение арки b´h=14´60 см, тогда

Геометрические характеристики:

 

Проверка нормальных напряжений при сжатии с изгибом

тогда

Максимальное напряжение сжатия:

Проверка скалывающих напряжений при максимальной поперечной силе Q=3092,56 кгс

Максимальное напряжение скалывания:

[1]

Проверка устойчивости плоской  формы деформирования

Сжатая кромка полуарки закреплена от смещения из плоскости изгиба прогонами, расстояние между которыми 150 см, следовательно:

Гибкость полуарки из плоскости  деформирования: тогда:

[1]

Проверка:

[1].

Следовательно, устойчивость плоской  формы деформирования обеспечена.

Подбор сечения затяжки

Продольная растягивающая сила в затяжке равна распору Н= (по формуле строительной механики).

Затяжка конструируется из двух уголков, выполненных из стали ВМСт3пс, расчётное сопротивление R=2100 кгс/см², тогда требуемая площадь сечения . Принимается сечение из двух равнополочных уголков 50´4. Площадь сечения уголков F=3,89´2=7,78>F_тр.

 

4.4. Конструкция и расчёт узлов

Узел опирания арки на колонну

Узел решается с помощью стального  башмака, состоящего из горизонтального опорного листа, двух вертикальных боковых фасонок и упорной диафрагмы между ними. Расчёт опорного узла производится на действие максимальной опорной реакции R и наибольшего усилия в затяжке Н: (см. п.4.3.).

Нижняя горизонтальная площадь упора А_г рассчитывается на смятие от действия на неё через опорный лист вертикальной опорной реакции R по формуле , где

тогда А_г,треб= см².

Вертикальная площадь упора  А_в рассчитывается на смятие диафрагмой от горизонтального усилия в затяжке по формуле , где

тогда А_в,треб= см².

Окончательно компануем опорный  узел арки:

А_в=А_г=40´14=560 см²> А_в,треб

Коньковый узел арки

Узел конструируется так, чтобы  сжимающая сила действовала с  эксцентриситетом е=6 см относительно продольной оси полуарки.

Узел выполняется с применением  деревянных накладок и болтов. Расчёт производится на смятие торцов полуарок максимальной продольной силой N=9283,04 кгс (см. п. 4.2.). Требуемое число соединительных болтов определяется при действии максимальной поперечной силы Q=3092,56 кгс.

Проверка на смятие торцевых сечений: ,           [1]

где =30,8 кгс/см² (см. расчёт опорного узла), F=(48/сos19)´14=50´14=700 см², тогда .

Определение числа болтов крепления  полуарки.

Расчётная схема:

Принимаются болты диаметром d=2,4 см. Каждая половина  накладки условно считается консольной балкой пролётом l₁=35 см (расстояние между рядами болтов S₁=7d=16,8 см), и консолью, l₂=17 см (расстояние крайнего ряда болтов от оси узла S₁=7d). Таким образом, в ближайшем к оси узла ряду болтов возникает усилие а в дальнем ряду - Материал накладок – сосна II сорта. Толщину накладок определим вычислив требуемый момент сопротивления сечения накладки из условия: , , a= Примем толщину накладок a=12 см. Определим минимальную несущую способность Т нагеля на один шов сплачивания:

Т_с=80аdm_вk_a/g_n=

Т_к=50сdm_вk_a/g_n=  [1]

Принимаем расчётную несущую способность нагеля равной 1176 кгс, тогда число нагелей в ближнем к оси узла ряду принимаем 2; в дальнем ряду - принимаем 1.

Расчёт нагельного соединения на скалывание не производится, т.к. выполняются условия расстановки нагелей в соответствии с п. 5.18 [1].

Окончательно компануем узел:

 

Список использованной литературы

1. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Госстрой СССР, 1983.-30 с.

2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Минстрой России, 1996.-44 с.

3. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80). – М.: Госстрой СССР, 1986.-216 с.

4. Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс. – М.: Высш. шк., 1990.-287 с.

5. СНиП 2.01.02-85. Противопожарные нормы. – М.: Госстрой СССР, 1986.-36 с.

6. Шишкин В.Е. Примеры расчёта конструкций из дерева и пластмасс. – М.: Стройиздат, 1974.-156 с.

Пояснительная записка