На головну    

 Проектування критого ринку - Будівництво

Пермський Державний Технічний Університет Кафедра Будівельних Конструкцій КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З дисципліни «Конструкції з дерева і пластмас»

на тему «Проектування критого ринку»

Виконав:

Ашихміна А.Г.

Перевірив:

Фаїзов І.Н.Пермь 2009

1. Розрахунок щита покриття

1.1 Вихідні дані

Умови експлуатації нормальні.

Ухил покрівлі 1: 4.

Матеріал обшивок панелей дерев'яні щити з ялини 2-го сорту.

Каркас плити з деревини ялини 2-го сорту.

Крок несучих конструкцій - 4,5 м.

Крок прогонів - 1 м.

1.2 Розрахунок конструкції покриття

Настил розраховуємо як багатопрогонові нерозрізну балку. Розрахунок ведеться для смуги настилу, шириною 1 метр з урахуванням числа дощок робочого шару на цій ширині. При розрахунку настилу враховуємо:

- Постійне навантаження від покриття рівномірно розподілена по поверхні покрівлі;

- Снігове навантаження розподіляється на горизонтальну проекцію покрівлі;

- Вітрове навантаження при кутах нахилу покрівлі до 30о, розвантажує Настили і в розрахунках не враховується;

- Тимчасове навантаження від зосередженого вантажу дорівнює 1,2 кН ??і розподілена на ширину 0,5 м настилу (P = 2,4 кН)

Розрахунок дерев'яного щита покриття ведемо на два поєднання навантажень:

I поєднання: постійна + тимчасова снігова

(Q / p = q / пост + s /)

II поєднання: постійна + тимчасова від зосередженого вантажу

(Q / p = q / пост + Р /)

А. постійні навантаження

- Де

Б. тимчасові навантаження

Снігове навантаження

нормативне значення ваги снігового покриву (V сніговий район)

при ухилі покрівлі не більше 25о

1.3 Збір навантажень

 Найменування навантаження

 Нормативна Н / м 2 коефіцієнт надійності

 Розрахункова Н / м 2

 А. Постійні

 Власна маса щита покриття 0,3 1,1 0,33

 Б. Тимчасові

 Снігова 2,24 1 / 0,7 3,2

 ВСЬОГО: 2,54 3,52

Розрахункові погонні навантаження:

- Від власної. маси щита покриття:

- Від снігового навантаження

- Від тимчасової зосередженої

1.4 Статичний розрахунок щита

Плита розраховується за схемою багатопролітної балки. Проліт lрравен кроці прогонів - 1 м.

Розрахункові сполучення навантажень:

I поєднання (постійна + тимчасова снігова)

II поєднання (постійна + тимчасова від зосередженого вантажу)

1.5 Конструктивний розрахунок щита

Розрахунок характеристики матеріалу:

де:

- Расч. опір деревини на вигин (ялина 2-го сорту)

1,15 - коеф., Що враховує менш відповідальну роботу настилів

0,85 - коеф. умови експлуатації

Необхідний момент опору поперечного перерізу щита покриття повинен бути не менше:

Необхідна загальна ширина дощок на розрахунковій ширині 1м дорівнює:

Фактичний момент опору при розрахунковій ширині 1м дорівнює:

Нормативні напруги:

Відносний прогин перевіряємо при першому сполученні навантажень:

Висновок:

Підібране перетин задовольняє умовам міцності і жорсткості.

2. Розрахунок прогонов2.1 Збір навантажень на 1 м2покритія

 Найменування навантаження

 Нормативна Н / м 2 коефіцієнт надійності

 Розрахункова Н / м 2

 А. Постійні

 Власна маса щита покриття 0,3 1,1 0,33

 Влас. вага прогону (орієнтовно) 0,1 1,1 0,11

 Б. Тимчасові

 Снігова 2,24 1 / 0,7 3,2

 ВСЬОГО: 2,8 3,63

2.2 Статичний розрахунок прогону Розрахункова погонне навантаження на прогін :;

Розрахункову схему прогону приймемо розрізну, тоді

Розрахунковий проліт прогону: см,

де b - крок несучих конструкцій, а = 10 см - ширина опорної площадки прогону.

Максимальний згинальний момент в прогоні:

.

Прогін працює в умовах косого згину. Складові моменту відносно головних осей перерізу:

,

,

2.3 Конструктивний розрахунок прогону

Мінімальні розміри поперечного перерізу прогону виходять з умови забезпечення необхідної жорсткості при.

Необхідний момент опору перерізу

см3.

Де- розрахунковий опір деревини вигину.

Необхідна висота перерізу: cм.

Необхідна ширина перерізу: cм.

По сортаменту пиломатеріалів приймаємо брус перерізом 125х250, з геометричними характеристиками:

,

,

,

Перевірку міцністю не виконуємо, так як при підборі перетину ми виходили з головної формули.

см,

гдекН / м.

см,

гдекН / м.

Повний прогин прогону визначається за формулою

см Жорсткість прогону забезпечена.

3. Розрахунок рами

Рами з прямолінійних елементів із з'єднанням ригеля і стійки на зубчастий шип є найбільш технологічними і простими у виготовленні. Для їх виготовлення склеюється прямолінійна заготівля, яка потім розпилюється по діагоналі на два ригелі і дві стійки. Для утворення карнизного вузла по довжині біссектрісного перетину фрезерується зубчастий шип і проводиться склеювання в спеціальному пристосуванні, що забезпечує необхідний тиск запресовування і необхідну геометрію вузла.

Істотним недоліком цих рам є наявність ослаблення в найбільш напруженому перерізі. Надійність і довговічність всієї конструкції залежить від якості клейового з'єднання, яке досить складно проконтролювати.

3.1 Геометричний розрахунок

На стадії підготовки вихідних даних на проектування задаємося основними геометричними розмірами рами

проліт 1 = 15 м,

висота стійки Н = 4 м,

ухил ригеля i = 0,25.

Залежно від цих параметрів обчислюємо довжину стійок, ригеля по геометричних осях.

3.2 Збір навантажень

Таблиця 2 - Навантаження на раму (Н / м2)

 Найменування навантажень Нормативні навантаження

 g f Розрахункові навантаження

 А: Постійні

 - Маса щита покриття

 - Вага прогону

 - Власна вага рами

 0,3

 0,19

 1,1

 1,1

 0,33

 0,21

 Разом: 0,49 0,54

 Б: Тимчасові

 - Снігова 2,24 1 / 0,7 3,2

 Повне навантаження: 2,73 3,74

Власна маса рами:

gнс.м. = Н / м2;

де gнп- нормативне навантаження від власної маси покриття;

gнсн- нормативна снігове навантаження на покриття;

ксм- коефіцієнт власної маси несучих конструкцій.

Повні погонні навантаження:

а) постійна gп = 0,54 · 4,5 = 2,43 кН / м;

б) тимчасова gсн = 3,2 · 4,5 = 14,4 кН / м;

в) повна g = gп + gсн = 16,83 кН / м

3.3 Вітрове навантаження

Вітрове навантаження приймається по табл. 5 та додатком 3 СНіПа [1].

Місто Чусовой знаходиться в II вітровому районі, нормативне вітрове тиск на покриття Wo = 0,3 МПа.

Розрахункове значення вітрового навантаження визначається за формулою

W = Wo - k - c ?f;

де k - коефіцієнт, що враховує зміну вітрового тиску по висоті;

c - аеродинамічний коефіцієнт, що враховує форму покриття

?f = 1,4 - коефіцієнт надійності за навантаженням;

Погонні розрахункові значення вітрового навантаження

W1 = W1 - B = 0,3 - 0,5 - 0,8 - 1,4 - 4,5 = 0,756 кН / м;

W2 = W2 - B = 0,3 - 0,5 - (-0,2) - 1,4 - 4,5 = -0,189 кН / м;

W3 = W3 - B = 0,3 - 0,5 - (-0,4) - 1,4 - 4,5 = -0,378 кН / м;

W4 = W4 - B = 0,3 - 0,5 - (-0,5) - 1,4 - 4,5 = -0,473 кН / м;

3.4 Розрахунок сполучень навантажень

Розрахунок сполучень навантажень виробляємо за правилами будівельної механіки на ЕОМ з використанням розрахункового комплексу «Ліра Windows 9.0». Поєднання навантажень.

Розрахункові сполучення навантажень приймаються відповідно до п.п. 1.10.-1.13.СНіП [1]. Розрахунок ведеться на одне або кілька основних сполучень навантажень.

Перше сполучення навантажень включає в себе постійну і снігове навантаження по всьому прольоту:

qI = g + S, кН / м

Друге поєднання навантажень включає в себе постійну і снігове навантаження по всьому прольоту спільно з вітрової навантаженням (рис. 1, 2, 3):

qII = g + 0,9 - (S + W), кН / м

Рис. 1 - Епюра згинальних моментів по 2 РСН

Рис. 2 - Епюра поздовжніх сил по 2 РСН

Рис. 3 - Епюра поперечних сил по 2 РСН

Третє поєднання навантажень включає в себе постійне навантаження по всьому прольоту, снігове навантаження на половині прольоту і вітрове навантаження (рис. 4, 5, 6):

qIII = g + 0,9 - (S '+ W), кН / м

Рис. 4 - Епюра згинальних моментів по 3 РСН

Рис. 5 - Епюра поздовжніх сил по 3 РСН

Рис. 6 - Епюра поперечних сил по 3 РСН

Найбільші зусилля в елементах арки (карнизний вузол):

поздовжня сила N = - 130 кН;

поперечна сила Q = - 106 кН;

вигинає момент М = + 331 кНм.

Коньковий вузол

поздовжня сила N = - 82 кН;

поперечна сила Q = - 21 кН.

Опорний вузол

поздовжня сила N = - 130 кН;

поперечна сила Q = + 83 кН.

3.5 Конструктивний розрахунок рами

Конструктивний розрахунок переслідує мету визначити перетину елементів рами і конструкцію вузлів.

Несучий каркас будівлі представлений у вигляді однопрогонових симетричних збірних рам з двосхилим ригелем. Рами вирішені по трехшарнирной схемою з шарнірними опорними і коньковим вузлам і жорсткими карнизними вузлами. Жорсткість останніх забезпечується сполученням ригеля зі стійкою на зубчастий шип.

Стійки рам спираються на стовпчасті бетонні фундаменти, що підносяться над рівнем підлоги на 20 см. Повна висота стійки hст = 3,8 м. Ухил покрівлі i = 1: 4.

3.6 Підбір перерізу полуарки

Раму проектуємо клеєної з дощок товщиною з урахуванням острожки 32 мм.

Коефіцієнт надійності за призначенням ?n = 0,95.

Перетин рами приймається клеєним прямокутним. Ширина перерізу b = 140 мм;

Матеріал - ялина першого сорту.

Беручи розміри поперечного перерізу рами виходячи з умов

h = l / 20 - l / 40 = (15/20 ... 15/40) = (0,38 ... 0,75) м;

hоп = 0,3 h;

hк = 0,4 h.

h = 500 мм, hоп = 150 мм, hк = 200 мм.

3.7 Перевірка міцності біссектрісного перетину

Перевірка міцності біссектрісного перетину проводиться з урахуванням технологічного ослаблення перетину зубчастим шипом і криволінійністю епюри напруги за формулами:

- Внутрішня стисла зона

- Розтягнута зовнішня кромка

де = -130 кН - розрахункова поздовжня сила в карнизному вузлі;

де = 331 кНм - розрахунковий згинальний момент в карнизному вузлі;

kм = 0,85 - коефіцієнт технологічного ослаблення перерізу;

- Коефіцієнт, що враховує криволінійність епюри напружень в біссектрісном перерізі;

hd = h / соs39о = 50 / 0,777 = 64,3 см-висота біссектрісного перетину;

Fd = b ? hd = 14 - 64,3 = 900,2 см2- площа біссектрісного перетину;

Wd = (b ? hd2) / 6 = 14 - 64,32 / 6 = 9647 см3-розрахунковий момент опору;

k = 0,5 - безрозмірний коефіцієнт, при ухилі ригеля рами i = 1/4;

коефіцієнт, що враховує додатковий момент від поздовжньої сили внаслідок прогину елемента, що визначається за формулою;

lо = lm0 = (7,7 + 4) - 1 = 11,7 м -розрахункова довжина елемента;

- Радіус інерції перерізу;

- Гнучкість елемента цілісного перетину;

- Коефіцієнт поздовжнього вигину (при гнучкості елемента l ? 70)

Rс = 1,5 кН / см2- розрахунковий опір деревини стисненню;

Коефіцієнт а = 0,8 для деревини;

- Розрахунковий опір деревини зминанню під кутом;

Rсм = 1,5 кН / см2- розрахунковий опір деревини зім'яту вздовж волокон;

Rсм.90 = 0,18 кН / см2- розрахунковий опір деревини зминанню поперек волокон;

Rр? = 0,9 кН / см2- розрахунковий опір деревини розтягуванню під кутом;

Перевірка міцності внутрішньої стиснутої зони

Перевірка міцності біссектрісного перетину не проходить, отже збільшуємо перетин:

Ширина перерізу b = 275 мм;

Розміри поперечного перерізу рами

h = 1000 мм, hоп = 300 мм, hк = 400 мм.

hd = h / соs39о = 100 / 0,777 = 130 см-висота біссектрісного перетину;

Fd = b ? hd = 27,5 - 130 = 3575 см2- площа біссектрісного перетину;

Wd = (b ? hd2) / 6 = 27,5 - 1302/6 = 77460 см3-розрахунковий момент опору;

- Радіус інерції перерізу;

- Гнучкість елемента цілісного перетину;

- Коефіцієнт поздовжнього вигину (при гнучкості елемента l ? 70), коефіцієнт а = 0,8 для деревини;

- Розрахунковий опір деревини зминанню під кутом;

Перевірка міцності внутрішньої стислій зоникН / м2

Перевірка міцності зовнішньої розтягнутої зони

кН / м2

Перевірка міцності біссектрісного перетину виконується

3.8 Перевірка перетину рами на стійкість плоскої форми деформування

Перевірку перетину рами на стійкість плоскої форми деформування виробляємо за формулою

.

- Для елементів, що мають закріплення з площини деформування.

Стисла грань арки має розкріплення панелями через 100см.

Визначаємо гнучкість.

.

.

Перевірка

3.9 Перевірка перетину арки на сколювання по клейовому шву

.

Перевірка

Міцність перерізу забезпечена.

3.10 Розрахунок опорного вузла

Стійка в опорному вузлі спирається безпосередньо на бетонний фундамент.

Для забезпечення можливості повороту опорного перетину торець стійки кантується на 40 мм з кожного боку. Стійка фіксується металевими куточками.

Місця контакту деревини з бетоном ізолюються двома шарами руберойду, склеєними бітумною мастикою.

1) Перевірка на зминання вздовж волокон виконується за формулою:

гдеN - зусилля в стійці рами, N = 130 кН;

Fсм- площа зминання:

Fсм = b a = 21-36 = 756 см2;

Rсм = 1,5 кН / см2- розрахунковий опір деревини зім'яту вздовж волокон по табл. 3 [2]

Міцність на зминання вздовж волокон торця стояка виконується.

2) Перевірка на сколювання торця стояка від дії розпору виконується за формулою:

Де H = 83 кН - распор в рамі від дії вертикального навантаження;

- Статичний момент інерції перерізу брутто;

- Момент інерції перерізу брутто;

Rск = 0,07 кН / см2- розрахунковий опір деревини сколюванню по табл. 3 [2]

Міцність опорного вузла на сколювання силою розпору забезпечена.

Висота металевого башмака знаходиться виходячи з умови зминання поперек волокон деревини стійки рами від дії розпору

;

Приймаємо h = 160мм;

Куточки, що фіксують стійку поперечної рами, приймаються з умови розташування болтів. Згідно з табл. 39 [3]: мінімальні відстані від центру болта до краю куточка повинні бути не менше 1,5d = 1,5-16 = 24 мм.

Для забезпечення зручності монтажу приймаємо куточок L160x12.

Кріплення траверси (куточків) черевика до фундаменту передбачаємо 2-ма болтами d = 24 мм.

Напруга анкерного болта на зріз:

t == 9,2 кН ??/ см2 Металевий черевик фіксується в стійці рами конструктивним болтом діаметром 16 мм.

3.11 Розрахунок конькового вузла

Коньковий вузол виконують торцевих упором гілок ригеля з перекриттям стику двома дерев'яними накладками на болтах.

Коньковий вузол розраховується на поперечну силу при несиметричною односторонньої снігового навантаження:

де S - розрахункове навантаження від ваги снігового покриву на 1 пог. м ригеля рами, визначається за формулою: S = 3,2 - 1 - 4,5 = 14,4 кН / м

? - проліт ригеля, ? = 15 м;

;

Приймаємо діаметр болтів, що скріплюють ригелі рами через накладки, 20 мм.

Накладка розраховується як балка на двох опорах.

Згідно п.5.18 [1] відстані між осями болтів вздовж волокон деревини S1, поперек волокон S2і від кромки елемента S3:

S1 = 7d = 7 - 2 = 14 см;

S2 = 3,5d = 3,5 - 2 = 7 см;

S3 = 3d = 3 - 2 = 6 см;

;;

Отже, більш навантажені болти розташовані ближче до місця стику.

Кількість болтів в одному ряду визначається за формулою:

;

де nc- кількість площин зрізу, nc = 2;

[T] б, min- мінімальна несуча здатність одного болта, приймається згідно п.5.13 [1]:

1) Несуча спроможність на зминання деревини середнього елемента під кутом ?:

Tc = 0,5 c d k?

здесьc - товщина середнього елемента, c = 21 см;

d - діаметр болта, d = 2 см;

k?- коефіцієнт, визначений за табл. 19 [1]: k? = 0,981

Tc = 0,5 - 21 - 2 - 0,981 = 20,6 кН

2) Несуча спроможність на зминання деревини крайнього елемента під кутом ?:

Ta = 0,8 a d k?

Тут a - товщина крайнього елемента, a = 7,5 см;

Ta = 0,8 - 7,5 - 2 - 0,981 = 11,772 кН

3) Несуча спроможність болта на вигин:

Несуча здатність болта на вигин не повинна перевищувати величини:

Кількість болтів в першому ряду:

Приймаємо 2 болта.

4. Заходи захисту конструкцій від загнивання і загоряння

При проектуванні дерев'яної рами з прямолінійних елементів передбачаємо конструктивні заходи захисту від біологічного руйнування, загоряння і дії хімічно агресивного середовища.

Конструктивні заходи, що забезпечують охорону і захист елементів від зволоження, обов'язкові, незалежно від того, проводиться антисептування деревини чи ні.

Конструктивні заходи по запобіганню і захисту деревини від гниття забезпечують:

1. пристрій гідроізоляції від грунтових вод, пристрій зливних дощок і козирків для захисту від атмосферних опадів;

2. достатню термоізоляцію, а при необхідності і пароізоляцію огороджувальних конструкцій опалювальних будівель, щоб уникнути їх промерзання і конденсаційного зволоження деревини;

3. систематичну просушку деревини в закритих частинах будинків шляхом створення осушающего температурно-вологісного режиму (осушують продухи, аерація внутрішніх просторів).

Дерев'яні конструкції слід робити відкритими, добре провітрюваних, по можливості доступними для огляду.

Захист несучих конструкцій:

В опорних вузлах, в місці обпирання рами на фундамент влаштувати гідроізоляцію з двох шарів руберойду. При цьому низ рами запроектований на позначці + 0,2м. Торці елементів рами і місця зіткнення з металевими накладками в опорному вузлі захистити тиоколовой мастикою У-30с з подальшою гідроізоляцією рулонним матеріалом.

Для захисту від гигроскопического перезволоження несучих конструкцій через бічні поверхні необхідно покрити пентафталевой емаллю ПФ-115 у два шари.

Список використаної літератури

1. СНиП 2.01.07-85 *. Навантаження і впливи. - М.: ДП ЦПП, 1996. - 44 с.

2. СНиП II-25-80. Дерев'яні конструкції. - М., 1983.

3. СНиП II-23-81. Сталеві конструкції: М., 1990.

4. Рохлін І.А., Лукашенко І.А., Айзен А.М. Довідник конструктора-будівельника. Київ, 1963, с. 192.

5. А..В. Калугін. Дерев'яні конструкції. Навч. посібник (конспект лекцій). - М .: Видавництво АСВ, 2003.-224 с.

© 8ref.com - українські реферати