Орел, 2014

Конструирование, расчет деревянных

По дисциплине

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

«Инженерные конструкции»

на тему:

и железобетонных конструкций»

Вариант 1, 4, 2, 7, 2, 2, 2, 1, 3, 4

Проект выполнил студент Багданова К.И.

100280 Группа: 51-АР

Шифр 270301

Специальность «Архитектура»

Принял работу _____________________________Гвозков П.А.

1. Расчет дощатоклееной двускатной балки

Спроектировать и рассчитать балку покрытия здания с температурно-влажностным режимом эксплуатации Б1 в г. Орле. Пролет балки L=12 м, шаг несущих конструкций 4,5 м. Покрытие – клеефанерные плиты. Материал балок – сосна. Класс ответственности здания – III.

Общий вид балки и расчетная схема приведены на рис. 1.

Рисунок 1 – а) общий вид балки, б) расчетная схема, в) характерные сечения

Нагрузки на балку от плит покрытия принимаем:

Расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли [1]:

S_g = 1,8 кН/м²

Коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие µ=1 [1].

В связи с тем средняя скорость ветра в районе, где расположен г.Орел за 3 наиболее холодных месяца 5,0 м/с (что ˃4 м/с), коэффициент µ следует снижать умножением на коэффициент c_е = (1,2 – 0,1∙ ∙ v ∙ k ^1/2) ∙ (0,8 + 0,002 ∙ b), где b – ширина покрытия [1].

c_е = (1,2 – 0,1∙ 5,0∙ 0,5^1/2) ∙ (0,8 + 0,002 ∙ 12) = (1,2 – 0,1∙ 5,0∙ 0,71) ∙ (0,8 + 0,002 ∙ 4,5) =

= 0,87 ∙ 0,81 = 0,70

µ ∙ 0,7 = 1 ∙ 0,7 = 0,7

Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле [1]:

S = S_g ∙ µ = 1,8 ∙ 0,7 = 1,26 кН/м²

Нормативное значение снеговой нагрузки S_о следует определять умножением расчетного значения снеговой нагрузки на коэффициент 0,7 [1].

S_о = S ∙ 0,7 = 1,26 ∙ 0,7 = 0,882

Нагрузка от собственного веса балки:

Полная нормативная и расчетная нагрузка на 1 погонный метр при шаге основных несущих конструкций (колонн) В = 4,5 м:

где γ_n = 0,9 – коэффициент, учитывающий ответственность здания (III класс ответственности).

Расчетный пролет балки с учетом площадки опирания шириной по 15 см на каждой опоре:

Максимальные усилия в балке:

Принимаем балку прямоугольного сечения. Высоту сечения в середине пролета принимаем:

Принимаем толщину досок 4 см, после острожки а = 3,3 см, тогда высота сечения в середине пролета h_ср = 3,3·34 = 112,2 см ≈ 122 см. Ширину досок принимаем 15 см, после острожки b = 13,5 см.

Принимаем уклон верхнего пояса i = 0,05, тогда высота сечения на опоре:

Опасное сечение в двускатной балке расположено на расстоянии х от опоры:

Изгибающий момент в сечении х:

Высота балки в сечении х:

Двускатная балка и характерные сечения показаны на рисунке 1.

Определяем геометрические характеристики принятого сечения:

1. В середине пролета:

2. В опасном сечении х;

3. В опорном сечении:

Проверяем нормальные напряжения в опасном сечении:

где R_и =1,5 кН/см² – расчетное сопротивление древесины изгибу, по таблице 3 [2] для древесины 2 сорта для элементов прямоугольного сечения шириной свыше 13 см при высоте сечения от 13 см до 50 см;

m_б =0,85 – по таблице 7 [2] при высоте сечения 112,2 см;

m_сл =1,0 – по таблице 8 [2] при толщине досок в клееном пакете 3,3 см.

m_в =1,0 – по таблице 5 [2] для условия эксплуатации Б1.

Прочность балки в опасном сечении по нормальным напряжениям обеспечена.

Проверяем касательные напряжения на опоре:

где R_ск =0,15 кН/см² – расчетное сопротивление древесины скалыванию при изгибе клееных элементов, по таблице 3 [2] для древесины 2 сорта.

Прочность балки в опорном сечении по касательным напряжениям обеспечена.

Проверяем устойчивость плоской формы деформирования балки в середине пролета при максимальном изгибающем моменте при расположении связевых прогонов через 2,05 м в уровне верхнего пояса (рис. 2).

Рисунок 2 – К расчету устойчивости плоской формы деформирования балки

где

l₀ =205 см – расчетная длина сжатого пояса балки из плоскости, принимаем равной расстоянию между связевыми прогонами.

Коэффициент k_ф = 1,08 (определяем по таблице по таблице 2 приложения 4 [2]). Определяем изгибающий момент М₁ (рисунок 2.4):

Значение d (по таблице 2 приложения 4 [2]):

Коэффициент k_ф определяется по формуле:

Устойчивость плоской формы деформирования балки обеспечена.

Проверяем прогибы балки в середине пролета с учетом влияния касательных напряжений:

где f₀ – прогиб балки без учета касательных напряжений:

Коэффициент k определяем в соответствии с таблицей 3 приложения 4 [2]:

где

Коэффициент с определяем в соответствии с таблицей 3 приложения 4 [2]:

Относительный прогиб балки:

Жесткость балки обеспечена.

2. Расчет клееной деревянной центрально-нагруженной колонны

Данные для расчета.

1) Нагрузка от конструкций покрытия холодной кровли 1,6 кН/м²;

2) место строительства г. Орел;

3) пролет 12 м;

4) высота колонны 3 м;

5) шаг основных конструкций В = 4,5 м;

6) класс здания по степени ответственности III;

7) дощатоклеенный балки покрытия (все данные из 1-го расчета);

8) материал колонны – пиломатериалы хвойных пород, древесина третьего сорта.

Рис. 3. Схематический разрез здания

2.1 Предварительный подбор сечения колонн. Предельная гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при и распорках, располагаемых по верху колонн,

При высоте здания H = 3 м получим:

Принимаем, что для изготовления колонн используют доски шириной 225 и толщиной 40 мм. После фрезерования (острожки) заготовочных блоков толщина досок составит 40-7=33 мм. Ширина колонны после фрезерования (острожки) заготовочных блоков по пласту будет 225-15=210 мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет

2.2 Определение нагрузок на колонну. Расчетная схема рамы приведена на рис. 3. Определим действующие на колонну расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчет нагрузок горизонтальной проекции дан в табл. 1.

Таблица 1 – Подсчет нагрузок на колонну

Составляющие нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м²	γf	Расчетная нагрузка кН/м²
Постоянная от покрытия
Конструкция покрытия холодной кровли (без учета снегового покрова)	1,6	1,4	2,24
Итого по ограждающим покрытиям	1,6		2,24
Собственный вес дощатоклееной балки	0,13	1,1	0,14
Итого по покрытию:	1,73		2,38
Снеговая нагрузка	0,882	1,4	1,26
Навесные стены	0,31	1,1	0,341
Ветровая нагрузка
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z следует определять по формуле: wm = wo∙ k∙c; wo = 0,30 кН/м^2 wo – нормативное значение ветрового давления k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте с – аэродинамический коэффициент k = 0,5 - определяется по табл.6 [1] wm = wo∙ k∙c = 0,3∙0,5∙0,8 = 0,12 Для здания размером в плане 12×66м cе = +0,8 b/l = 66/12 = 5,5˃2
следовательно Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wp на высоте z следует определять:
При
	0,547	1,4	0,766
	0,343	1,4	0,48
При
	0,51	1,4	0,714
	0,32	1,4	0,448

Нагрузки на колонну:

От веса дощатоклееной балки

От снега

Нагрузка на колонну от стен (см. табл. 3):

С небольшой погрешностью можно заменить схему распределения по СНиП 2.01.07-85 на схему распределения в виде прямоугольных эпюр.

Определяем горизонтальные нагрузки, действующие на раму с учетом шага S = 4,5 м (см. табл. 2.4).

2.2 Расчет колонн на прочность по нормальным напряжениям и на устойчивость плоской формы деформирования. Расчет проводится на действие и при первом сочетании нагрузок. Рассчитываем на прочность по формуле, приведенной в п 4.16 [2]:

Расчетная длина (в плоскости рамы)

Площадь сечения колонны

Момент сопротивления

Гибкость:

При древесине третьего сорта и при принятых размерах сечения по табл. 3 [2]

С учетом и коэффициента надежности получим

Здесь и далее при расчете на прочность и устойчивость в формулах проверки удобно значения и записывать в МН, а значения в МН∙м

При эпюре моментов треугольного очертания (см. п. 4.17 [2]) поправочный коэффициент к

В данном случае эпюра близка к треугольной:

+

Оставляем ранее принятое сечение, исходя из необходимости обеспечения прочности.

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производится по формуле (33) [2]. Принимаем, что распорки по наружным рядам колонн (в плоскости, параллельной наружным стенам) идут только по верху колонн. Тогда

В формуле

показатель степени как для элементов, не имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования:

Применительно к эпюре моментов треугольного очертания (см. табл. 2, прил. 4 [2]):

так как момент в верхней части колонны равен 0:

Следовательно устойчивость обеспечена.

2.5 Расчет на устойчивость из плоскости как центрально сжатого стержня. (см. расчет на устойчивость плоской формы деформирования); (для второго сочетания нагрузок):

Устойчивость обеспечена.

ЛИТЕРАТУРА

1. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*

2. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования/Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983. – 31 с.

3. Конструкции из дерева и пластмасс: Учебник для вузов/Ю.В.Слицкоухов, В.Д.Буданов, М.М.Гаппоев и др.// Под ред. Г.Г.Карлсена и Ю.В.Слицкоухова. – М.: Стройиздат, 1986. – 543 с.

4. Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник/И.М.Гринь, В.В.Фурсов, Д.М.Бабушкин и др.// Под ред. И.М.Гриня. – К.: Будивельник, 1988. – 240 с.

Дата добавления: 2014-12-27