Проектирование производственного здания
Томский
государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра
МиДК
Заочный
факультет ЭиУН
Пояснительная
записка к курсовому проекту
по
дисциплине: Конструкции из дерева и пластмасс
Томск,
2012
1. Исходные данные
Тип здания - Б
Пролет здания - 24 м
Шаг колонн - 7,2 м
Длина здания принимается кратной шагу колонн
(произвольно)
Район строительства - Иркутск
Тепловой режим - теплый
Тип кровли - щиты
Тип несущей конструкции - ферма
Условия изготовления конструкций - заводские
Материал конструкции - лиственница
Высота колонн - 7,2 м.
2. Геометрические параметры
Расчетный пролет фермы:
Нк =7,2 м - высота колонны.
Высота фермы:
Высота здания:
Строительный подъем:
Нижний пояс фермы:
Высота фермы на опоре:
Длина верхнего пояса по скату:
Длина панели верхнего пояса:
Длина раскосов:
Длина стойки:
3. Расчет ограждающих конструкций
покрытий
Ограждающую часть кровельного покрытия по
несущим конструкциям устанавливаем с неразрезными прогонами с применением
настила. Неразрезные прогоны позволяют существенно уменьшить прогиб и величину
расчетных изгибающих моментов.
Основа для трехслойной рубероидной кровли
состоит из нижнего рабочего и верхнего сплошного настила. Настилы опираются на
прогоны (стопила) размещенные с шагом а = 0,98 м. Район строительства г.Иркутск
(II снеговой район, расчетная нагрузка Рск = 1,2 кН/м2,
класс здания II γn
= 0,95).
Таблица 1. Нагрузка на 1 м2 настила,
кН/м2
Элементы
и подсчет нагрузки
|
Нормативная
нагрузка
|
Коэффициент
надежности по нагрузке γ
|
Расчетная
нагрузка
|
Кровельное
покрытие из листов кровельной стали 7 кг/м2/cos25˚=7,7
кг/м2
|
0,077
|
1,05
|
0,08
|
Защитный
настил δ = 16 мм
|
0,12
|
1,1
|
0,13
|
Рабочий
настил δ = 20 мм
|
0,18
|
1,1
|
0,198
|
Утеплитель
плиты минераловатные δ = 40 мм
|
0,08
|
1,2
|
0,096
|
Собственный
вес прогонов 0,12х0,24х0,65
|
0,018
|
1,1
|
0,0198
|
qпн=0,475
|
|
qп=0,524
|
Снеговая
нагрузка
|
qснн=1,2∙0,7=0,84
|
|
qсн=1,2
|
Итого
|
qн=1,32
|
|
q=1,724
|
Принимаем рабочий настил из досок δ1хb
= 20х125, уложенные с зазором δ0
= 100 мм, а верхний сплошной настил из досок δ2
= 16 мм. Материал - лиственница.
Настил рассматриваем как двухпролетную
неразрезную балку с пролетом l
= 0,98 м. Наибольший разгибающий момент равен:
а) для первого сочетания нагрузок (собственная
масса и снег)
б) для первого сочетания нагрузок (собственная
масса и монтажная нагрузка)
Более выгодное для расчета прочности настила
является второй случай нагружения. Следовательно, расчетный момент:
Момент сопротивления расчетной полосы:
Прочность настила:
где Ru
= 1,3∙1,2;
m = 0,9 -
коэффициент условий работы;
mн
= 1,3 - коэффициент, учитывающий монтажную нагрузку.
Условие прочности выполняется.
Определяем прогиб при первом сочетании нагрузок:
Где J
- момент инерции расчетной полосы, и рассчитывается следующим образом:
Относительный прогиб:
Условие жесткости настила выполняется.
4. Определение усилий в элементах
фермы
Нагрузки от панели покрытия:
нормативная
расчетная
Собственный вес фермы:
нормативный
расчетный
Нормативная снеговая нагрузка на покрытие II
района:
Расчетная снеговая нагрузка:
Все нагрузки считаем приложенными к верхнему
поясу фермы.
Нагрузки в узлах:
постоянная нагрузка
снеговая нагрузка
Определяем усилия в элементах фермы, результаты
сводим в таблицу 2:
Таблица 2. Расчетные усилия в стержнях фермы, кН
Наименование
стержней
|
Обозна-чение
стержней
|
Усилия
от единичной нагрузки
|
Усилия
от собствен-ной массы, 13,24 кН
|
Усилия
от снеговой нагрузки, 25,22 кН
|
Расчетные
усилия
|
|
|
слева
|
справа
|
по
всему пролету
|
|
слева
|
справа
|
по
всему пролету
|
+
|
-
|
Верхний
пояс
|
О1
|
-2,6
|
-1,00
|
-3,06
|
-40,51
|
-
|
-77,17
|
-
|
117,68
|
|
О2
|
-2,6
|
-1,00
|
-3,06
|
-40,51
|
-
|
-
|
-77,17
|
-
|
117,68
|
Нижний
пояс
|
U1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
-
|
-
|
0
|
-
|
-
|
|
U2
|
1,70
|
1,70
|
3,40
|
40,25
|
-
|
-
|
85,75
|
126
|
-
|
Стойки
|
V1
|
-1,50
|
-0,50
|
-2,00
|
-26,48
|
-
|
-
|
50,44
|
-
|
76,92
|
|
V2
|
-1,0
|
0
|
-1,00
|
-13,24
|
-
|
-
|
25,22
|
-
|
38,46
|
Раскосы
|
D1
|
2,19
|
1,07
|
3,26
|
43,16
|
55,23
|
26,98
|
82,22
|
125,38
|
-
|
|
D2
|
0,41
|
-0,83
|
-0,42
|
10,34
|
20,93
|
10,59
|
-
|
16,15
|
Опорные
реакции
|
R
|
-1,5
|
-0,50
|
-2,00
|
26,48
|
-
|
-
|
50,44
|
-
|
76,92
|
5. Подбор сечений элементов фермы
Верхний пояс
Расчет панели нижнего бруса производим на сжатие
с изгибом.
Продольное усилие О1 = О2 = 117,68 кН и
расчетная поперечная нагрузка Длина панели 5,905
м
Принимаем верхний пояс их двух брусьев сечением
170х240. Компонуем их из 6 досок толщиной 40 мм.
Площадь поперечного сечения:
Момент сопротивления:
Гибкость:
где см
Коэффициент:
Изгибающий момент от местной поперечной
нагрузки, приходящий на каждый брус:
Момент от поперечной нагрузки и продольной силы:
Эксцентриситет:
ограждающий конструкция покрытие
ферма
Разгружающий момент:
Расчетный момент:
Прочность принятого сечения:
Нижний пояс
Усилия растяжения U2
= 126 кН.
Сечение пояса проектируем из двух равнобоких
уголков.
Требуемая площадь сечения:
Принято 2∟ 50х5 мм с общей площадью:
Устойчивость обеспечена.
Опорная стойка
Усилие V1
= 76,92 кН длина стойки 2,825 м
Принимаем для стойки брус сечением 75х150 мм
Площадь сечения:
Гибкость:
где см
Коэффициент:
Поверка устойчивости стойки:
Устойчивость обеспечена.
Стойка
Усилие V2
= 38,46 кН длина стойки 3,413 м
Принимаем для стойки брус сечением 125х175 мм
Площадь сечения:
где см
Коэффициент:
Поверка устойчивости стойки:
Устойчивость обеспечена.
Опорный раскос
Усилие D2
= 16,15 кН длина стойки 6,519 м
Принимаем для стойки брус сечением 175х200 мм
Площадь сечения:
Гибкость:
где см
Коэффициент:
Поверка устойчивости стойки:
Устойчивость обеспечена.
Раскос
Усилия растяжения D1
= 125,38 кН.
Сечение пояса проектируем из двух равнобоких
уголков.
Требуемая площадь сечения:
Принято 2∟ 50х5 мм с общей площадью:
Устойчивость обеспечена.
6. Конструирование и расчет узлов
Узел А
Торцовый швеллер подбираем по изгибу от
равномерно-распределенной нагрузки:
Изгибающий момент:
Требуемый момент сопротивления:
Для прикрепления швеллера к фасонке ручной
сваркой электродами Э-42 при высоте швов hшв
= 6 мм с каждой стороны необходима следующая длина швов:
Для крепления нижнего пояса к фасонке длина швов
высотой hшв
= 6 мм опделяется по формулам:
на обушке
- на пере
Узел В
Определенные полуфермы, поступающие на
стройплощадку, соединяются между собой парными деревянными накладками сечением
96х100 мм на болтах d=12 мм.
Необходимый эксцентриситет обеспечивается
прорезью 160 мм.
Сжимающее усилие в раскосе D
= 16,15 кН передается парными накладками из швеллеров №16 на фланцы через швы
на торцах швеллеров.
Швы воспринимают усилия на срез
И на сжатие
Напряжение в швах высотой k
= 4 мм и общей длиной в одном швеллере проверяем
по формулам:
Суммарное напряжение:
Снижающее усилие от раскоса на швеллеры
передается через распорку из швеллера №16. Напряжение изгиба в распорке:
Проверяем сварные швы, прикрепляющие распорку к
швеллерам, длиной
Растягивающее усилие воспринимается двумя
болтами d = 12 мм.
Список литературы
1. СНиП II-25-80 «Деревянные
конструкции. Нормы проектирования».
2. СНиП II-23-81 «Стальные
конструкции. Нормы проектирования».
. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и
воздействия. Нормы проектирования».
. «Конструкции из дерева и
пластмасс» под ред. В.А.Иванова
. В.Д.Ли «Деревянные
конструкции»