Рефотека.ру / Строительство

Курсовая работа: Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пензенский Государственный Университет Архитектуры и Строительства»

Инженерно-строительный институт

Кафедра Строительные конструкции


Пояснительная записка

к курсовому проекту на тему:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Автор проекта: Эльдар

Специальность: 2903 Группа ПГС-51


Пенза, 2009


1. Компоновка конструктивного остова здания


Необходимо разработать проект одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций (надземная часть). Здание предназначено для использования в качестве спортивного корпуса. Предусматривается, что строительство будет производиться в III снеговом районе и IV ветровом районе. Ширина здания в осях 42 м., длина здания 66 м., шаг поперечных рам 6 м., полезная высота 11 м. В качестве покрытия будет использоваться плоская металлическая кровля. Материал из которого изготовляются несущие конструкции лиственница. Рама трех шарнирная клеедощатая. В качестве ограждающих конструкций будут использоваться трехслойные плиты с заполнителем из пенопласта. Простота изготовления, надежность и экономичность арок способствовала ее применению в покрытии проектируемого здания.

Клееные деревянные арки являются более эффективными как с экономической, так и с эстетической точки зрения по сравнению с балочными конструкциями. Они имеют наиболее широкий диапазон применения в зданиях и сооружениях различного назначения. Арочные конструкции используются в покрытиях производственных, складских, зрелищных, выставочных, спортивных, зрелищных, общественных и других зданий и сооружений как больших, так и малых пролетов.

Арки являются распорными конструкциями. Наличие распора уменьшает расчетные изгибающие моменты в них по сравнению с моментами балочных конструкций, что в свою очередь приводит к уменьшению рабочих сечений, а, следовательно, к снижению расхода материала. Распор воспринят стальной затяжкой.

Так как пролет более 30 м, то клееная деревянная арка запроектирована трех шарнирной из условия изготовления и транспортировки и собирается из двух гнутых элементов. Очертание арки круговое, описанное по дуге окружности вокруг одного центра.

Основные узловые соединения трех шарнирной арки – опорные и коньковые шарниры. В большепролетных арках с затяжками предусматриваются – стыки затяжек и узлы крепления подвесок. Опорные и коньковые шарниры выполнены с применением валиковых шарниров.

2. Проектирование панели со сплошным срединным слоем


Требуется запроектировать утепленную панель покрытия производственного здания. Панели укладываются непосредственно на несущие конструкции, устанавливаемые с шагом 6 м. В целях максимальной сборности принимаем размеры панели в плане 3000x6000 мм. Верхняя обшивка принята из алюминиевого листа толщиной 1 мм., а нижняя из стали толщиной 1 мм. Средний слой – из полихлорвинилового пенопласта марки ПХВ-1 с объемной массой 100 кг/м3. Обрамляющие элементы панели выполнены из гнутых фанерных профилей швеллерного типа высотой 200 мм.


2.1 Выбор конструкции и назначение основных размеров


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.1 Поперечное сечение панели.


Общую высоту панели назначаем в пределах Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций с учетом стандартного размера высоты обрамляющего элемента (швеллера) и с соблюдением условия, что Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций. Принимаем h=200+1+1=202 мм., что составляет примерно Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций. Расстояние между осями обшивок h0=201 мм.

В целях экономии материала срединного слоя (при hр>80 мм.) внутри его выполняются пустоты, располагаемые вдоль длины панели. Ширину пустот принимаем b0=200 мм. (< 250 мм.).

Расстояние сп от обшивки до пустоты, принимаем в пределах Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, назначаем сп=35 мм.

Толщина пенопласта d между пустотами пенопласта принята равной 45 мм, что дает возможность равномерно распределить пустоты по ширине панели и отвечает требованию чтобы оно было больше 40 мм. и больше


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


2.2 Подсчет нагрузок


Постоянную нагрузку от покрытия подсчитываем по фактическому весу всех элементов (обшивок, обрамления и срединного слоя) панели. Результаты подсчета приведены в таблице 1.


Сбор нагрузок

п/п

Вид нагрузки

Нормативная

qн, кН/м2

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Расчетная

qн, кН/м2


1


2

3


4

Постоянные нагрузки

–верхняя обшивка (алюминий) Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=1 мм.

–утеплитель (пенопласт Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=100 кг/м3)

–обрамление (фанерный швеллер)

–нижняя обшивка (сталь) Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=1 мм


Итого постоянная


0,026


0,028

0,029


0,0785


0,231


1,1


1,2

1,1


1,1



0,0286


0,0289

0,031


0,0864


0,264


Временная нагрузка

–снег

1,26
1,8

Всего 1,491
2,064

2.3 Определение геометрических характеристик


Прежде чем определить геометрические характеристики, проверим, к какому типу относится панель. Для этого проверим условия:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Условия выполняются, следовательно, панель относится к четвертому типу (согласно классификации [1]), то есть к панелям со сплошным срединным слоем. Для таких панелей обрамляющие ребра, расположенные по контуру, в работе не учитываются. Геометрические характеристики подсчитывают без учета срединного слоя для расчетной полосы, равного 1 м. Принимая во внимание, что обшивки сделаны из различного материала, то все геометрические характеристики будем приводить к материалу верхней обшивки.

Приведенный статический момент


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Площадь, приведенная к материалу верхней обшивки


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Определяем положение нейтральной оси


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Приведенный момент инерции относительно нейтральной оси


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Приведенный момент сопротивления


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


2.4 Определение расчетных усилий


Проверяем, не относится ли панель к гибким пластинам, используя выражения:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


886,65<7153, следовательно, панель не относится к гибким пластинам. Рассчитываем панель, как свободнолежащую балку на двух опорах с расчетным пролетом Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


2.5 Проверка несущей способности панели


Проверка прочности растянутой обшивки:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Так как толщина сжатой обшивки меньше 4 мм., то прочность ее проверяем с учетом начальной кривизны по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Проверка прочности срединного слоя

-по нормальным напряжениям


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


-по касательным напряжениям


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


-по эквивалентным напряжениям


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


2.6 Проверка прогибов панели


Изгибная жесткость панели с учетом податливости срединного слоя равна:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Проверяем прогиб панели по формуле:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


2.7 Расчет на местные нагрузки


В качестве местной нагрузки принимаем монтажный груз Pн=1000 Н с коэффициентом надежности Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций. Интенсивность действия местной нагрузки


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Радиус приведенного круга:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Значения коэффициентов Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций при характеристике


1) Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

2) Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Проверяем прочность:

а) по нормальным напряжениям в обшивке:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


б) по касательным напряжениям в обшивке:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


в) по нормальным сжимающим напряжениям в срединном слое:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


3. Проектирование круговой арки


Трехшарнирные арки являются статически определимыми системами, поэтому определение усилий в них не вызывает каких-либо трудностей. Весь статический расчет будем производить в следующей последовательности:

выбор геометрической схемы;

подсчет нагрузок и выявление характера их действия;

определение усилий в сечениях и составление сводной таблицы усилий.


Выбор геометрической схемы

За геометрическую схему, а в равной степени и за расчетную схему арки принимают линию, соединяющую центры тяжести сечений, т.е. геометрическую ось арки (рис.2).

Для арки с затяжкой геометрический расчет сводится к следующему.

При известной величине пролета l=42 м. и принятой стреле подъема f=6 м. радиус кривизны r арки кругового очертания определяется по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Центральный угол раскрытия Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций выполняется по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Длину дуги арки S определим выражением


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.2 Расчетная схема арки


Подсчет нагрузок

1. Постоянная нагрузка от покрытия подсчитывается по фактическому весу всех элементов (обшивок, обрамления и среднего слоя) панели. Для возможности дальнейшего сравнения нескольких вариантов в расчетах будем использовать нормативное значение нагрузки Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций и с учетом коэффициента надежности расчетное значение Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

2. Снеговую нагрузку будем подсчитывать по [10].


Вариант 1. При равномерно распределенной снеговой нагрузке интенсивностью


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


(Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=1,6–коэффициент надежности по нагрузке, согласно [10] при Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций).

Вариант 2. При распределенной по треугольнику треугольной нагрузке с максимальной ординатой


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


3. Ветровая нагрузка определяется по [10].

Характер действия ветровой нагрузки показан на рис.2.

Интенсивность ветровой нагрузки подсчитывается по формулам:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций– скоростной напор для второго района;

C–аэродинамический коэффициент;

B–коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте (для местности типа B [10 табл.6] при высоте H=11м. К=0,44 ; при H=15,2 м. К=0,61 ; при H=17 м. К=0,68; другие значения К находятся по интерполяции);

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций–коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,4.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.3 Схема ветровой нагрузки на арку.


Для каждой зоны (см. рис.3 ) принимаем средние значения коэффициентов Ci и Ki.

При Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций и Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций имеем Ce1= -0,2; Ce2= -0,8; Ce3= -0,4.

Другие коэффициенты показаны на рис.16.

4. Собственный вес арки подсчитываем по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


где qн и pн – соответственно постоянная (вес покрытия) и временная (снег) нагрузки, действующие на арку;

Kс.в – коэффициент собственного веса, для арки принимаем равным 4.

Величина распределенной нагрузки от собственного веса:

– нормативная


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкцийПроектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


– расчетная


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


На 1 м2 горизонтальной проекции


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Погонные нагрузки на арку при шаге 6 м.:

– постоянная


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


– снеговая:

Вариант 1


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вариант 2


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


– ветровая:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Полная расчетная схема рамы дана на л. 1.


3.3 Определение усилий в сечениях арки


Усилия Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций в сечениях арки подсчитываем с помощью ЭВМ по программе “Арка”.

По результатам распечатки находим расчетные значения усилий M, Q, N при различных видах загружения и различных сочетаниях нагрузок. Результаты расчета приведены в таблице 3.


Таблица 3.

L f r n Нагрузки




q s1 s2 s3 w1 w2 w3 w4
42.00 6.00 39.75 5 3.10 9.45 19.20 9.60 0.49 2.19 2.19 0.98

Конструктивный расчет арки
Подбор сечения арки

Сечение арки принимаем прямоугольным, склеенным из досок плашмя. Задаемся, согласно рекомендациям СНиП, высотой арки равной Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, и уточняем ее, исходя из целого числа склеиваемых досок. Принимаем 28 досок толщиной Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций42 мм. и шириной 192 мм (что соответствует нестроганным стандартным доскам 200x50 мм.). Тогда размеры сечения будут Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=1176x192 мм. Древесина принята первого сорта, для которой

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций14 МПа, Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций1,6 МПа. С учетом коэффициентов mп=1,2, mб=0,85 (при h=117 см.), mсл=0,95 (при Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций42 мм.) и mгн=1,0 (при Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций946>500) величина расчетного сопротивления будет равна


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Для принятого сечения имеем


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


4.2 Проверка прочности сечений


Проверяем прочность наиболее нагруженного сечения (с максимальным изгибающим моментом) т.е. сечения 3, где M=-286.8 кН м, N=-299.434 кН.

Находим значение коэффициента Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, для чего сначала подсчитываем коэффициент Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Проверяем прочность сечения по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Прочность сечения обеспечена.

Проверяем клеевые швы на скалывание:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Прочность клеевых швов на скалывание обеспечена.

Проверку устойчивости арки производим по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Считаем, что арка раскреплена по верхней кромке связями, которые ставятся через 3 м. Нижняя кромка не имеет раскреплений, т.е. вертикальные и горизонтальные связи по нижним поясам отсутствуют. Учитывая, что расчетная нагрузка в проверяемом выше сечении создает положительные изгибающие моменты, за расчетный участок lр принимаем расстояние между связями, т.е. lр=3000 мм.

Подсчитываем коэффициенты:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций при гибкости Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


(коэффициент kф принят равным 1,0 ввиду небольшого изменения моментов на концах рассматриваемого участка lр).

Проверяем устойчивость арки


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Устойчивость обеспечена.

Однако арку необходимо проверить еще на устойчивость плоской формы деформирования с учетом сочетания нагрузок, которые вызывают отрицательные изгибающие моменты (растяжение в верхней кромке и сжатие в нижней). Расчетные усилия будут равны: M=-286,8 кНм, N=-299,434 кН.

Для такого случая имеем:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Величины коэффициентов, учитывающих закрепление из плоскости деформирования со стороны растянутой от момента М кромки. При m>4 (в нашем случае Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций) они имеют следующие значения:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций-центральный угол, рад, определяющий участок Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проверяем устойчивость арки:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Устойчивость обеспечена.

Проверяем устойчивость арки из плоскости:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Таким образом, принятое сечение арки удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости.


Расчет затяжки

Максимальное усилие в затяжке


Н=113,925+347,288=461,213 кН.


Затяжка выполнена из двух стальных уголков марки ВСт3пс6-1.

Требуемая площадь уголков


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


а одного уголка


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Принимаем уголок 90x90x7 (F=12,28 см2 > 11,3 см2).


4.3 Расчет узлов


Опорный узел.

Расчетные усилия: N=530,829 кН, Q=58,8 кН.

Конструкцию опорного узла принимаем с валиковым шарниром. Материал шарнира- сталь марки 10Г2С1 (Ry=310 МПа).


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.4 – схема опорного узла.


Расчет валикового шарнира на изгиб и упорных пластин на смятие производим на равнодействующую усилий N и Q в шарнире:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Принимая расстояние между упорными пластинками в арке Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, находим величину изгибающего момента в валике:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Требуемый момент сопротивления валика


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;


Принимаем валик диаметром d=75 мм. (W=41,4 см3 > 41,29 см3).


Проверяем валик на срез по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принятый валик удовлетворяет требованиям прочности.

Толщину упорных пластин принимаем из условия смятия. Общая толщина пластин в арке и опорном башмаке должна быть не менее


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Принимаем толщину пластин в арке равной 16 мм., а в опорном башмаке- 32 мм.

Торец арки проверяем на смятие. Величина напряжений смятия при действии расчетной продольной силы не должна превышать расчетного сопротивления смятию (RСМ=14 МПа). Усилие от шарнира передается на башмак длиной lб=600 мм. через гнутый швеллерный профиль двумя боковыми ребрами.

Площадь смятия торца арки под швеллером


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Условие прочности


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Прочность обеспечена.


На болты, присоединяющие оголовок, действуют усилия Nб, вызываемые поперечной силой:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Необходимый диаметр болта определяем, исходя из его несущей способности, по изгибу:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


При n=2 (два болта) имеем


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем конструктивно два болта d=16 мм.

Упорную плиту башмака рассчитываем как балку на опорах, загруженную в середине пролета силой N. Максимальный изгибающий момент в такой балке


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


где l1=120 мм.- расстояние между боковыми пластинами опорного башмака.

Принимая ширину плиты b1=400 мм., находим требуемую толщину по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем толщину плиты равной 34 мм.

Размеры опорной плиты башмака назначаем из условия смятия опорной деревянной подушки под действием максимальной опорной реакции: A=263,55 кН, т.е.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимая B=240 мм., найдем, что


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем L=400 мм. Толщина опорной плиты назначают из условия работы ее на изгиб. Опасными являются консольные участки для которых изгибающий момент


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Толщина опорной плиты должна быть не менее


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций. Сварные швы, соединяющие детали узла между собой, рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции.

Коньковый узел.

Коньковый узел в целях унификации выполняем аналогично опорному, т.е. тоже с применением валикового шарнира. Усилия: в узле N=461,213 кН, Q=49,612 кН.

Расчет валикового шарнира на изгиб и упорных пластин на смятие производим на равнодействующую усилий N и Q в шарнире:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.5 – схема конькового узла.


Принимая расстояние между упорными пластинками в арке Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, находим величину изгибающего момента в валике:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Требуемый момент сопротивления валика


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;


Принимаем валик диаметром d=75 мм. (W=41,4 см3 > 35,9 см3).

Проверяем валик на срез по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принятый валик удовлетворяет требованиям прочности.

Толщину упорных пластин принимаем из условия смятия. Общая толщина пластин в арке и опорном башмаке должна быть не менее


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Принимаем толщину пластин в левой полуарке равной 14 мм., а в правой- 28 мм.

Торец арки проверяем на смятие. Величина напряжений смятия при действии расчетной продольной силы не должна превышать расчетного сопротивления смятию (RСМ=14 МПа). Усилие от шарнира передается на башмак длиной lб=600 мм. через гнутый швеллерный профиль двумя боковыми ребрами.

Площадь смятия торца арки под швеллером


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Условие прочности


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Прочность обеспечена.


На болты, присоединяющие оголовок, действуют усилия Nб, вызываемые поперечной силой:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Необходимый диаметр болта определяем, исходя из его несущей способности, по изгибу:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


При n=2 (два болта) имеем


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем конструктивно два болта d=16 мм.


5. Расчет стойки


В целях унификации принимаем для стойки те же доски что использовались для проектирования арки Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=42 мм. и шириной 192 мм. (что соответствует не строганным стандартным доскам 200x50 мм.). Задаемся высотой сечения в пределах Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций. В соответствии с этими размерами принимаем 24 доски Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=42 мм., итого Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.6 – сечение колонны.


Расчет рамы будем производить по схеме приведенной на рис.7


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.7 – расчетная схема рамы.


Для расчета найдем усилия M,N,Q, для этого найдем горизонтальные составляющие ветровой нагрузки W и W/.

Горизонтальные составляющие:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Вертикальные составляющие:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Усилие N будет представлять собой сумму усилий от постоянной нагрузки Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=198,45 Кн, снеговой нагрузки Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций=65,1 кН и собственного веса колонны Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Находим значение ветровой нагрузки действующей на колонну:

слева Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

справа Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Находим усилие, передающееся на стойку


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, где

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Находим значения моментов и поперечных сил в правой и левой стойках. Расчет будем производить по схеме показанной на рисунке 9:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.9 – расчетная схема стойки.


–левая стойка


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


–правая стойка


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Геометрические характеристики для принятого сечения

Площадь сечения Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Момент сопротивления Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Момент инерции Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Радиус инерции Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций;

Гибкость Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Проверка прочности сечений.

Проверяем прочность наиболее нагруженного сечения (с максимальным изгибающим моментом) т.е. сечения на опоре, где M=143,63 кН м, N=280,65 кН.

Находим значение коэффициента Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций, для чего сначала подсчитываем коэффициент Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Проверяем прочность сечения по формуле


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Прочность сечения обеспечена.

Проверяем клеевые швы на скалывание:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Прочность клеевых швов на скалывание обеспечена.


Проверяем устойчивость стойки в плоскости рамы

Проверку устойчивости будем производить на момент M=143,63 кН/м и продольную силу N=280,65кН по схеме приведенной на рис.10.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.10 – расчетная схема стойки.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Подсчитываем коэффициенты:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций при гибкости Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


(коэффициент kф принят равным 2,45).

Находим Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Проверяем устойчивость арки


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Устойчивость стойки в плоскости рамы обеспечена.

Проверяем устойчивость арки из плоскости:

Проверку устойчивости будем производить продольную силу N=280,65 кН по схеме приведенной на рис.11.


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.11 – расчетная схема стойки


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Находим необходимые характеристики:

момент инерции Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

радиус инерции Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

гибкость Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

коэффициент продольного изгиба Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Вывод: Прочность стойки из плоскости рамы обеспечена.

Крепление стойки к фундаменту

Принимаем жесткий узел крепления стойки к фундаменту с помощью анкерных болтов (рис.12 ).

Расчет производим на продольную силу N=280,65 кН. и момент М=143,63 кН*м.

Находим Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,

где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

Рис.12 – крепление стойки к фундаменту.


Проверяем прочность торца колонны на смятие:


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем под фундамент бетон класса В 15 c Rc=11 МПа.

Находим требуемую площадь сечения анкера


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Принимаем анкерный болт диаметром 26 мм. (Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций)

Проверяем прочность анкерного соединения


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.


Вывод: прочность обеспечена.

Крепление пластины принимаем на болтах.

Минимальная несущая способность одного болта 22 диаметра


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций,


где Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Определяем необходимое количество болтов


Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций


Принимаем 6 болтов диаметром 22 мм.

Делаем проверку Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций.

Вывод: прочность обеспечена.

Список используемой литературы


Конструкции из дерева и пластмасс. 5-е изд./ Под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В.Слицкоухова. –М.: Стройиздат, 1985.-542 с.

Гринь И.М. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник. –Киев: Будивельник, 1988.

Иванов В.А. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. 3-е изд. –Киев: Вища школа, 1981.

Индустриальные деревянные конструкции: Уч.пос. для вузов. Под ред. Слицкоухова Ю.В. –М.: Стройиздат, 1991.-251 с.

Светозарова Е.И., Душечкин С.А., Серов Е.Н. Конструкции из клееной древесины и водостойкой фанеры. Примеры проектирования. –Л.: Лененградский инж.- строит. ин-т, 1974.

Вдовин В.М. Распределение сосредоточенного давления в клеефанерных конструкциях. –В сб. Облегченные конструкции покрытий зданий. –Ростов-на-Дону: Ростовский инж.-строит. ин-т, 1979, с.16-26.

Хрулев В.М. Деревянные конструкции и детали: Справочник строителя. –М.: Стройиздат, 1983. –287 с.

СНиП П-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. –М.: Стройиздат, 1982.-65 с.

Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП П-25-80). –М.: Стройиздат, 1986. –215 с.

СНиП 2.01-07-85. Нагрузки и воздействия. –М.: Стройиздат, 1988.

Похожие работы:

  1. • Проектирование одноэтажного каркасного здания из ...
  2. • Проектирование одноэтажного здания с несущим ...
  3. • Деревянные конструкции одноэтажного промышленного ...
  4. • Одноэтажное деревянное здание
  5. • Проектирование и расчет несущих конструкций ...
  6. • Монтаж одноэтажного промышленного здания
  7. • Расчет деревянных конструкций здания
  8. • Одноэтажное каркасное производственное здание
  9. • Монтаж сборных железобетонных конструкций ...
  10. • Каркас одноэтажного деревянного здания
  11. • Одноэтажное производственное здание с деревянным ...
  12. • Монтаж железобетонных конструкций одноэтажного ...
  13. • Одноэтажное каркасное промышленное здание
  14. • Монтаж сборных железобетонных конструкций одноэтажного ...
  15. • Проектирование производственного одноэтажного ...
  16. • Проектирование неутепленного здания с несущими ...
  17. •  ... параметрів конструкцій багатоповерхових каркасно-монолітних ...
  18. • Стальной каркас одноэтажного производственного здания
  19. •  ... балок одноэтажного производственного здания
Смотреть все похожие работы
Рефетека ру refoteka@gmail.com