Главная страница

Методичка по деревянным конструкциям. Учебное пособие по выполнению курсового проекта дисциплины Конструкции из дерева и пластмасс


Скачать 3.54 Mb.
НазваниеУчебное пособие по выполнению курсового проекта дисциплины Конструкции из дерева и пластмасс
АнкорМетодичка по деревянным конструкциям.doc
Дата09.10.2017
Размер3.54 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаМетодичка по деревянным конструкциям.doc
ТипУчебное пособие
#27703
страница1 из 4
Каталог

С этим файлом связано 42131 файл(ов). Среди них: Szhigaem_zhir.pdf и ещё 42121 файл(а).
Показать все связанные файлы
  1   2   3   4


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет строительства и архитектуры

Кафедра строительных конструкций

НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Примеры проектирования несущих конструкций.

Учебное пособие по выполнению курсового проекта дисциплины «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов заочной формы обучения специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство».

Автор: доцент кафедры строительных конструкций ВятГУ
Исупов Сергей Александрович


Киров-2009

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на проектирование……………………………………………………………3

  1. Проектирование плиты покрытия……………………………………………………..5

    1. Сбор нагрузок………………………………………………………………………..5

    2. .Проверка плиты на прочность……………………….……………………………7

    3. Проверка плиты на деформативность………………………………………………8

  2. Проектирование стропильной фермы………………………………………………....9

    1. Сбор нагрузок……………………………………………………………………….9

    2. Статический расчет фермы……………………………………………………….10

    3. Конструктивный расчет верхнего пояса…………………………………………11

    4. Расчет нижнего пояса фермы…………………………………………………….12

    5. Расчет элементов раскосной решетки……………………………………………13

    6. Расчет и конструирование узлов фермы…………………………………………13

      1. Опорный узел фермы (Узел 1)…………………………………………. . 13

      2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу (Узел 2)… . ….. .. .. ..16

      3. Коньковый узел фермы (Узел 4).……………. ………………… .……….17

      4. Промежуточный узел по нижнему поясу (Узел 3)……… .. . . . …… . . 19

  3. Проектирование колонны………………………………………………………….….20

    1. Сбор нагрузок………………………………………………………………………20

    2. Определение изгибающих моментов в колоннах рамного поперечника …….22

    3. Расчетные сочетания нагрузок……………………………………………………22

    4. Конструктивные параметры колонны……………………………………………22

    5. Конструктивный расчет колонны………………………………………………..24

    6. Проектирование базы колонны…………………………………………………..24

3.6.1 Расчет анкерных болтов…………………………………………………….25

3.6.2 Расчет нагельных болтов…………………………………………………..26

3.6.3 Проектирование монтажных столиков……………………………………26

Литература……………………………………………………………………………. .27

НЕСУЩИЕ ДЕРЕВЯННЫЕ КЛЕЕНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Примеры проектирования несущих деревянных конструкций

промышленного здания многоцелевого назначения

(методические указания)

Задание на проектирование



Произвести конструирование и расчет основных несущих конструкций промышленного здания – клеефанерной плиты покрытия, стропильной фермы с клееным верхним поясом и клееной колонны - при следующих условиях:

  • пролет здания 18м;

  • длина здания 60м;

  • высотная отметка нижнего пояса фермы + 6.0м;

  • отметка обреза фундамента +0.5м;

  • шаг несущих конструкций 6.0м;

  • условия эксплуатации А1, А2 (табл.1 СНиП II.25-80) [2];

  • район строительства: г. Киров.


Состав покрытия.

Стропильная ферма металлодеревянная треугольного очертания с соотношением высоты к пролету 1 : 6; верхний пояс – клееный, нижний пояс металлический из уголкового проката, стойки – деревянные, раскосы – металлические из круглой стали.

Плита покрытия – клеефанерная с продольными ребрами из строганных досок, верней и нижней обшивками из фанеры, пароизоляцией из полиэтиленовой пленки и утеплителя толщиной 100 мм. с объемной массой 125 кг/см2 Ширина плиты покрытия – 1,5 метра.

Колонна – деревянная клееная прямоугольного поперечного сечения.
Маркировочная схема здания показана на рис. 1.



Рисунок 1 – Компоновочная схема здания

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ
Конструкция клеефанерной плиты покрытия пролетом L= 6м., шириной 1,5 м. с деревянным каркасом и фанерными обшивками показана на рис. 2.

Продольные ребра панели выполняются из досок с поперечным сечением 70 х 144 мм. (до острожки – 75 х 150 мм.). Обшивки из водостойкой фанеры толщиной 8 мм. марки ФСФ по ГОСТ 3916-69. Утеплитель – минераловатные плиты толщиной 100 мм. с объемной массой 125 кг/см2 . Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 200 мк.
1.1. Сбор нагрузок.
Сбор нагрузок осуществим по предварительно принятым, ориентировочным размерам элементов каркаса в табличной форме в расчете на 1 м2.

Таблица 1



Наименование нагрузки

Нормативная интенсивность, кг/м2

Коэффициент f

Расчетная

интенсивность кг/м2

1

2

3

4

5

1

Фанера клееная березовая марки ФСФ толщиной 8 мм и более сорта В/ВВ.

[2·0,008·650]


10,4


1,1


11,44

2

Продольные и поперечные ребра каркаса [5·0,144·0,07·6+4·0,144·0,07·1,17]·500=

174,8 кг. S = 9 м²


19,4



1,1


21,34

3

Полужесткие минераловатные плиты кг/м³; толщиной 0,1м


12,5


1,2


15,00

4

Кровля: 3х-слойный рубероидный ковер на битумной мастике


15,0


1,3


19,50

5

Итого: постоянные нагрузки g кг/кв.м


57,3





67,28

6

Снеговая нагрузка pсн кг/кв.м

224,0




320,0

7

Итого: постоянные и временные нагрузки кг/кв.м


281,3





387,3


Расчетная схема клеефанерной плиты будет представлять балку на двух опорах, загруженной равномерно-распределенной нагрузкой пролетом, равным 6000-55=5945 мм, где 55 мм – минимальная длина опорной площадки.

Погонная нагрузка на плиту имеет следующие значения (при ширине плиты bп = 152см. – стандартный размер листов фанеры 1525 мм.):

- нормативное qн = 281,3 х 1,52 = 427,6 кг/м;

- расчетное qр = 387,3 х 1,52 = 588,7 кг/м.
Максимальный изгибающий момент: 

- расчетное значение Mmax = 0.125 q L2 = 0,125 х 588,7 х 5,9452 = 2600,8 кг. м;

- нормативное значение Mн = 1889,1 кг. м.
Расчетные характеристики материалов.

Фанера: Rф.р. = 140 кг/см2 ; Rф.с. = 120 кг/см2 ; Rф.ск. = 8 кг/см2 ; Rф.и. = 65 кг/см2

Еф = 90000 кг/см2

Древесина: Rи = 130 кг/см2; Rск = 16 кг/см2; Ед = 100000 кг/см2



а) Каркас плиты покрытия


б) Поперечное сечение плиты покрытия

  1. Продольные ребра

  2. Верхняя фанерная обшивка

  3. Нижняя фанерная обшивка

  4. Утеплитель

  5. Пароизоляция

в) Рассчетная схема поперечного сечения плиты покрытия

Рисунок 2 – Плита покрытия

1.2 Проверка плиты на прочность
Расчетным сечением будет двутавр, полками которого являются обшивки, а стенкой – суммарное сечение продольных ребер. Вследствие того, что в конструкции плиты покрытия используются материалы с различными модулями упругости в расчетах приняты приведенные геометрические характеристики поперечного сечения.


      1. Приведенные геометрические характеристики поперечного сечения плиты покрытия:




  • Приведенная площадь поперечного сечения


Апр = Аф + Ад ( Ед / Еф ) =

= 2 х 152 х0,8 + 5 х 7 х14,4 х (100000 / 90000) = 803,2 см2



  • момент инерции приведенного сечения


Jпр = Jф + Jд ( Ед / Еф ) = 2 (152 х 0,83 / 12 + 0,8 х 152 х 7,62 ) +

5 х 7 х 14,43 / 12 (100000 / 90000) = 23737см4
где Ед и Еф - модули упругости древесины и фанеры



Wпр = Jпр / 0,5 х h = 23737 / 0,5 х 16 = 2967 см3


1.2.2 Проверка прочности в нижней растянутой фанерной обшивке.
 = М max / Wпр < Rф.р. х кф
где кф - коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанеры, для клееной фанеры кф = 0,6
 = 260080 / 2967 = 87,7 < 140 х 0,6

1.2.3 Проверка верхней сжатой обшивки на устойчивость.
Расстояние между продольными ребрами каркаса: а=27,5см.

Отношение - а / ф  = 27,5 / 0,8 = 34,4 < 50
Тогда коэффициент продольного изгиба определяем по формуле:
ф = 1 – (а / ф)2 / 5000 = 1 – 34,42 / 5000 = 0,763

При а / ф  > 50 ф = 1250 / (а / ф)2 
Устойчивость сжатой обшивки плиты проверяют по формуле

 = М max / Wпрф < Rф.с.

 = 260080 / 2967 х 0,763 = 114,9 < 120 кг/см2
1.2.4 Проверка верхней обшивки на местный изгиб сосредоточенной нагрузкой [вес монтажника со снаряжением] Р = 120 кг. как заделанную по концам балку шириной 100 см.

М = Р х а / 8 = 120 х 27,5 / 8 = 412,5 кг.см. Wф = 100 х 0,82 / 6 = 10,7 см3
Нормальные напряжения при изгибе:
 = М / Wф = 412,5 / 107 = 38,6 кг/см2 < 65 х1,15 х 1,2 = 89,7 кг/см2

где 1,15 – коэффициент условий работы настила под кровлю;

1,2 – коэффициент, учитывающий кратковременность местной нагрузки.
1.2.5 Проверка скалывающих напряжений по клеевому шву в месте сопряжения обшивок с ребрами:

Поперечная сила равна опорной реакции Q = qр х Lр / 2 = 588,7 х 5,945 / 2 = 1750 кг.

Статический момент сдвигаемой части приведенного сечения

Sпр = Aaв х 0,5 h = 152 х 0,8 х 0,5 х 16 = 972,6 см3
Напряжение скалывания определяются по формуле Журавского
τmax = Q S / Jпр bрасч < Rск  τmax = 1750 х 972,6 / 23737 х 35 = 2,05 кг/см2 < 8 кг/см2
где bрасч - суммарная ширина продольных ребер каркаса.

1.3 Проверка плиты на деформативность.
Прогиб плиты от нормативной нагрузки определяется по формуле
f = Mн Lр2 / кf Eф Jпр  = 188910 х 594,5 2/ 9,6 х 90000 х 23737 = 3,2 см > fдоп = L / 250 = 600 / 250 = 2,4 см.
Вывод: Условие обеспечения жесткости плиты не выполняется, соответственно необходимо увеличение сечения (или количества) продольных ребер, или увеличение толщины фанерных обшивок.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ
В качестве основного варианта ригеля рамного поперечника выберем треугольную ферму с расчетным пролетом Lo = 18 м с высотой в средней части hф = L / 6 = 3м. Геометрическая схема стропильной фермы с индексацией узлов показана на рис.3.

2.1. Сбор нагрузок.
В соответствии со СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" статический расчет стропильных ферм принятой геометрии производится на действие постоянных и снеговой нагрузки (приложенной по всему пролету или на его половине). Сбор указанных нагрузок осуществим в табличной форме.

Таблица 2


Вид нагрузки


Интенсивность, кН/м2

Интенсивность, кН/м

Нормативная

Коэф. f

Расчетная

Нормативная

Расчетная

1

2

3

4

Покрытие gп

Собственный вес фермы gф

Итого: постоянная нагрузка

Снеговая нагрузка

0.573

0.105

0.678

2.24


1.1



0.673

0.115

0.788

3.2

3.438

0.63

4.068

13.44

4.038

0.69

4.728

19.2

5

Итого: постоянная + снеговая

2.918




3.988

17.508

23.928

Примечание: Собственный вес фермы определяется по выражению:

gф = (gн + pн)/(1000/Кф*L - 1) = (0.499 + 2.24)/(1000/(2.5*18 - 1)=0.105 кН/кв.м.

где Кф - коэффициент "собственного веса", различный для различных типов конструкций;

2.2. Статический расчет фермы.
Продольные усилия в элементах фермы определим, используя данные компьютерного расчета при воздействии равномерно распределенной единичной нагрузки. Данные последующего расчета сведем в таблицу.
Таблица 3

Стер-жень

От единичной нагрузки

Пост. нагрузка g=4.73кН/м

Снеговая нагрузка p=19.2кН/м

Расчетное усилие N, кН

Слева

Справа

Пролет

Слева

Справа

Пролет

1-2

-14,46

-7,24

-21,70

-102,64

-277,63

-139,0

-416,64

-519,28

2-3

-14,46

-7,24

-21,70

-102,64

-277,63

-139,0

-416,64

-519,28

3-4

-7,24

-14,46

-21,70

-102,64

-139,0

-277,63

-416,64

-519,28

4-5

-7,24

-14,46

-21,70

-102,64

-139,0

-277,63

-416,64

-519,28

1-6

13,73

6,86

20,59

97,39

263.61

131.71

395.32

492.71

6-8

6,74

6,74

13,48

63,76

129.4

129.4

258.8

322.56

8-5

6,86

13,73

20,59

97,39

131,71

263.61

395.32

492.71

2-6

-4,42

0.0

-4,42

-20,91

-84,86

0.0

-84,86

-105,77

4-8

8,34

0,13

8,47

40,06

160.12

2.49

162.61

202.67

6-3

0,13

8,34

8,47

40,06

2.49

160.12

162.61

202.67

3-8

0.0

-4,42

-4,42

-20,91

-0.0

-84,86

-84,86

-105,77




Рис. 3 Геометрическая и расчетная схема стропильной фермы.

Рис. 4 Расчетная схема верхнего пояса фермы.

2.3. Конструктивный расчет дощатоклееного верхнего пояса фермы

При изготовлении верхнего пояса фермы из дощатоклееных деревянных элементов, целесообразно использование неразрезной (двухпролетной) статической схемы, в соответствии с чем геометрическая длина пояса равна L = 2l = 2 * 466.43 = 932,86 см. Расчетная схема верхнего пояса показана на рис. 4

При вычислении изгибающих моментов в панелях верхнего пояса используем неразрезную двухпролетную схему с недеформируемой (по отношению к опорным сечениям в узлах 2 и 4) промежуточной опорой (узел 3 и 7). В этом случае максимальная величина изгибающего момента от поперечной нагрузки q проявляется в сечении над промежуточной опорой и имеет численные значения

Mmax = M2 = - ql2/ 8 = 0,2393х466,432 / 8 = 6507,7 кНсм.

Таким образом, расчетные усилия в панелях верхнего пояса, равны

N = - 519,28 кН, M = 6507,7 кНсм.
Зададимся размерами поперечного сечения: b*h = 16*46,2 см, составленного из 14 досок толщиной 33 мм и шириной 160 мм ( после острожки досок 50 х 175 мм).

Геометрические характеристики сечения:

А = 739,2 см; W = 5691,84 см3; I = 131481,5 см4; S / I = 0.0325 см-1

Материал: сосна 2-го сорта; Rc = 1.5 кН/см; mсл = 1.0 (коэффициент, учитывающий влияние толщины досок); E = 300Rc= 450 кН/см2; Rск = 0.15 кН/см2.

Средства соединения: клеи по табл. 2 СНиП II.25-80 для температурно-влажностных условий эксплуатации А1 и А2.
Для уменьшения величины изгибающего момента используем эксцентричное сопряжение элементов пояса; минимально допустимую высоту опорной диафрагмы определим из расчета на смятие:

hт > N / b Rсм = 519,28 / 16*1.5 = 21,6 см.

Величина целесообразного эксцентриситета при двухпролетной неразрезной схеме определится из условия приблизительного равенства изгибающих моментов на крайних (узлы 1, 4) и промежуточной (узел 2) опорах:

M1 = M4 = N e = M2 = (Mq - 0.5 N e) /ξ,

где ξ - коэффициент, учитывающий влияние деформационных приращений изгибающего момента.

Задаваясь величиной ξ = 0.6, получим

e = Mq / N (ξ + 0.5) = 6507,7/ 519,28 (0.6 + 0.5) = 11,39см.

Высота опорной диафрагмы:

hт = h - 2e = 46,2 - 2*11,39 = 23,42 > 21,6

Принимаем опорную диафрагму высотой 23 см., следовательно, е = 0,5 (h- hт) = 11,6 см.
Изгибающий момент от эксцентричного сжатия верхнего пояса в узлах 1 и 4 равен M1 = M4 = N e = 519,28*11,6 = 6023,65 кНсм.

Максимальное значение поперечной силы Q (над промежуточной опорой двухпролетной неразрезной панели верхнего пояса):

Q = 0.625 q l = 0.625*23,93*4.663 = 69,7 кН.

Дальнейший расчет пояса проведем в табличной форме.

  1   2   3   4

перейти в каталог файлов
связь с админом