Проектирование КРОВЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И НЕСУЩЕГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

Проектирование КРОВЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И НЕСУЩЕГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

 

 

Выполнил:	Э14-Т
Студент
Группа
	доц., к.т.н. Серова Е.Т.
Принял:
Консультант

 

 

Москва, 2009 г.

 

Расчет ограждающих и несущих конструкций теплой кровли.

Разрезной прогон.

Исходные данные:

1. Тип кровли: волнистые листы стеклопластика SALUX.

 

2. Несущие конструкции: рабочий настил и прогоны

 

 

3. Район строительства: г.Москва

 

4. Шаг конструкций: 3 м

 

 

5. Ширина здания: 30 м

 

6. Уклон кровли: α =14.02^о

 

 

7. Тип покрытия: теплое. (Утеплитель - минеральная вата NOBASIL. Рулон-5000х1000х50мм)

 

Расчет рабочей обрешетки

 

Принимаем рабочий настил из досок размером 125х32 мм II сорта, согласно сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 8486-86Е). Шаг прогонов 1.25 м.

 

Сбор нагрузок.

Рабочий настил предназначен для укладки по прогонам.

Таблица нормативных и расчетных нагрузок.

А) Равномерно распределенная нагрузка.

 

 

№	Наименование нагрузки	Норм. Нагрузка кН/м2	Коэф. надежн.	Расч. нагрузка кН/м2
	Волнистые листы стеклопластика Salux	0, 02	1, 2	0, 024
	Водонепроницаемая мембрана TYVEK	0, 0006	1, 2	0, 00072
	Защитный настил 125х25 мм с шагом 100мм	0, 125х0, 025х5/0, 1=0, 16	1, 1	0, 176
	Рабочая доска 125х32мм через 300мм bнхhнхγ д/с	0, 032х0, 125х5/0, 3=0, 066	1, 1	0, 073
	Итого постоянная нагрузка	0, 2466		0, 274
	Временная нагрузка Снеговой район III	1, 26		1, 8

 

Итого полная нагрузка

1, 51

2, 07

 

 

Где bн - толщина рабочего настила

γ _д- объемный вес древесины

 

 

Расчетное значение снеговой нагрузки принимается по СНиП 2.01.07-85* для г.Москвы S=1.8кН/м2, а нормативное значение снеговой нагрузки: Sн=1.8х0.7=1.26 кн/м2, где 0, 7-расчетный коэффициент.

 

 

Б) Сосредоточенная сила Р=1 кН.

 

 

Коэффициент надежности по нагрузке γ _f=1.2. Расчетное значение сосредоточенной силы Р_р=Р_нх γ _f=1.2 кН

Полную нагрузку на 1 п.м. рабочего настила собираем с ширины 500мм, так как имеем рабочий и защитный настил под углом к рабочему.

 

А) постоянная +временная

Нормативная q^н=1, 51х0, 5=0, 755 кН/м

Расчетная q^р=2, 07х0, 5=1, 035 кН/м

 

 

Б) постоянная

Расчетная q^р_пост.=0, 274х0, 5=0, 137 кН/м

 

 

Расчетная схема.

Расчет настила ведем как балки по 2-х пролетной схеме. Расстояние между опорами равно шагу прогонов L=1.25 м.

Для сочетания нагрузок:

1. Постоянная + снеговая

2. Постоянная + сосредоточенная сила Р=1.2 кН

 

 

Расчет по первому предельному состоянию.

Проверка рабочего настила на прочность.

δ =(М/W) ≤ R_н х m_н

 

где М- максимальный изгибающий момент

W- момент сопротивления

R_н- расчетное сопротивление древесины изгибу

m_н=1, 2- коэффициент, учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки –принимается для второго сочетания нагрузок.

При первом сочетании нагрузок:

М=(q_pL)/8=(1, 035х1, 25² )/8=0, 2 кНхм

При втором сочетании нагрузок:

М=0, 07хq^p_постхL²+0, 207хРхL=0, 07х0, 137х1, 25²+0, 207х1, 2х1, 25=0, 32 кНхм

Момент сопротивления на ширине 500мм:

W=((bxh²)/6)x(0, 5/(h+c))=(0, 125х0, 032²)/6х(0, 5/(0, 125+0, 3)=0, 000025м³

c-шаг рабочего настила

Расчет прочности производим на максимальный момент из двух сочетаний нагрузок.

δ = М/W=0, 32х10^-3/0, 000025=12, 8 МПа≤ R_и =13 МПа х1, 2=15, 6 МПа

 

Расчет по второму предельному состоянию.

Проверка рабочего настила на прогиб производится при первом сочетании нагрузок.

Относительный прогиб настила:

f/L=(2.13хq_нхL³)/384EJ= (2.13х0, 755х1, 25³)/(384х10⁷х10 ^-7)=0, 008≤ [f/L]=1/125.3=0, 008

где J=(bxh³)/12x(0.5/(h+c))=(0, 125х0, 032³)/12х(0, 5/(0, 125+0, 3)=0, 0000004 м⁴-момент инерции досок на ширине 0, 5 м

где K=0, 5/(0, 125+0, 3)-число досок, укладываемые на ширине настила 0, 5м.

Е=10000000 кПа-модуль упругости

1/125.3L-предельный относительный прогиб обрешетки при шаге прогонов 1, 35 м по интерполяции значений табл. 19 СНиП 2.01.07-85*

[f/L]=1/120 при пролете l≤ 1м

[f/L]=1/150 при пролете l=3м

Запас менее 25%

 

Расчет прогонов.

При шаге конструкций 3 м используем разрезные прогоны.

 

Согласно сортаменту пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е) принимаем прогон из бруса сечением 175х100 мм. Шаг прогонов – 1, 25 м.

 

Сбор нагрузок.

№	Наименование нагрузки	Норм. Нагрузка кН/м2	Коэф. надежн.	Расч. нагрузка кН/м2
	Волнистые листы стеклопластика Salux	0, 02	1, 2	0, 024
	Водонепроницаемая мембрана TYVEK	0, 0006	1, 2	0, 00072
	Защитный настил 125х25 мм с шагом 100мм	0, 125х0, 025х5/0, 1=0, 16	1, 1	0, 176
	Рабочая доска 125х32мм через 300мм bнхhнхγ д/с	0, 05х0, 125х5/0, 3=0, 104 0, 032х0, 125х5/0, 3=0, 066	1, 1	0, 114 0, 073
	Утеплитель Rockwool Light MAT γ =30кг/м3 толщ. 150 мм	0, 3х0, 15=0, 045	1, 2	0, 054
	Пароизоляция – паронепроницаемый полимерный материал Strotex 110 Pi=70г/м2	0, 0007	1, 2	0, 00084
	Прогон 150х100 hnxbnxro/cn	0, 175х0, 15х5/1, 35=0, 097	1, 1	0, 1067 0, 066
	Подшивка из досок 25 мм	0, 025х5=0, 125	1, 1	0, 1375
	Итого постоянная нагрузка	0, 522		0, 57
	Временная нагрузка – 3 снеговой район	1, 26		1, 8
	Итого полная нагрузка	1, 78		2, 4

 

 

Где b_н, b_n - ширина сечения рабочего настила и прогона

h_n- высота сечения прогона

γ _о- объемный вес древесины

с_n-шаг прогонов

 

Временная нагрузка –по СНиП 2.01.07-85*

Полная нагрузка на 1 п.м. при шаге прогонов В=1, 25 м

 

Нормативная q^н=1, 78х1, 25=2, 23 кН/м

Расчетная q^р=2, 4х1, 25=3 кН/м

Где 1, 25 –шаг прогонов

 

 

Расчетные характеристики древесины II сорта для бруса 175х100 мм:

Расчетное сопротивление древесины изгибу R_и=15 мПа

Модуль упругости древесины Е=10000000кПа

 

Прогон работает на косой изгиб.

 

b=100мм h=175мм

 

 

Геометрические характеристики сечения:

;

;

;

.

Сбор нагрузок на раму

Нагрузку от покрытия (постоянная нагрузка) принимаем по предварительно выполненным расчетам ограждающих конструкций:

нормативная ;

расчетная .

Собственный вес рамы определяем при из выражения

, где

– расчетный пролет рамы;

– нормативная снеговая нагрузка для III снегового района, которая определяется как произведение расчетной нагрузки по СНиП 2.01.07-85* на коэффициент равный 0, 7; – коэффициент собственного веса рамы.

Статический расчет рамы

Максимальные усилия в гнутой части рамы возникают при действии равномерно распределенной нагрузки по пролету. Опорные реакции:

вертикальные: ;

горизонтальные: .

Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты этой точки определяем из следующих соотношений:

;

.

Определяем М и N в этом сечении:

;

.

ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ

Опорный узел

Определим усилия, действующие в узле:

продольная сила:

;

поперечная сила:

.

Опорная площадь колонны:

.

При этом, напряжение смятия составляет:

,

где – расчетное сопротивление смятию, которое определяется по табл.3 СНиП II-25-80.

Нижняя часть колонны вставляется в стальной сварной башмак, состоящей из диафрагмы, воспринимающей распор, двух боковых пластин, воспринимающих поперечную силу, и стальной плиты – подошвы башмака.

При передаче распора на башмак колонна испытывает сжатие поперек волокон, значение расчетного сопротивления которого определяется по таблице 3 СНиП II-25-80 и

для принятого сорта древесины составляет:

.

Требуемая высота диафрагмы определяется из условия прочности колонны.

.

Конструктивно принимаем высоту диафрагмы .

Рассчитываем опорную вертикальную диафрагму, воспринимающую распор, на изгиб как балку, частично защемленную на опорах, с учетом пластического перераспределения моментов:

Найдем требуемый из условия прочности момент сопротивления сечения. При этом примем, что для устройства башмака применяется сталь С235 с расчетным сопротивлением .

.

Тогда толщина диафрагмы:

.

Принимаем толщину диафрагмы . Боковые пластины и опорную плиту принимаем той же толщины в запас прочности.

 

Предварительно принимаем следующие размеры опорной плиты:

длина опорной плиты:

,

ширина:

включая зазор «с» между боковыми пластинами и рамой по 0, 5 см.

Для крепления башмака к фундаменту принимаем анкерные болты диаметром 16 мм, имеющие следующие геометрические характеристики:

; .

Анкерные болты работают на срез от действия распора. Определяем срезывающее усилие при количестве болтов равным 2 шт:

кН

Напряжение среза определим по формуле:

,

где – расчетное сопротивление срезу стали класса С235, равное в соответствии с

табл. 1* СНиП II-23-81* .

Условие прочности анкерных болтов выполняется.

Коньковый узел

Коньковый узел устраивается путем соединения двух полурам нагельным соединением с помощью стальных накладок.

Максимальная поперечная сила в коньковом узле возникает при несимметричной временной снеговой равномерно-распределенной нагрузке на половине пролета, которая воспринимается парными накладками на болтах.

Поперечная сила в коньковом узле при несимметричной снеговой нагрузке:

,

где – расчетная снеговая нагрузка, вычисленная ранее.

Определяем усилия, на болты, присоединяющие накладки к поясу.

,

где – расстояние между первым рядом болтов в узле;

– расстояние между вторым рядом болтов.

По правилам расстановки нагелей отношение между этими расстояниями может быть или . Мы приняли отношение 1/3, чтобы получить меньшие значения усилий.

Принимаем диаметр болтов 14 мм и толщину накладок 100 мм.

Несущая способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом 90⁰ к волокнам находим из условий:

Изгиба болта:

кН

но не более кН

где а – толщина накладки (см)

d – диаметр болта (см)

k_a- коэф. зависящий от диаметра болтов и величины угла между направлением усилия и волокнами древесины накладки

Смятия крайних элементов-накладок при угле смятия 90⁰:

кН

 

 

Смятие среднего элемента – рамы при угле смятия a=90⁰ – 14⁰02 = 75⁰58

кН

где с – ширина среднего элемента рамы, равная b (см)

Минимальная несущая способность одного болта на один рабочий шов: Т_min=3, 79 кН

Необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду:

, принимаем 4 болта

Количество болтов в дальнем от узла ряду:

, принимаем 2 болта

Принимаем расстояние между болтами по правилам расстановки СНиП

l₁ ≥ 2*7*d = 14*1, 4 = 19, 6 см, принимаем 24 см, тогда расстояние

l₂ =3*l₁ = 3*24 = 72 см

 

Ширину накладки принимаем ³ 10*d, что равно 160 мм, согласно сортамента по ГОСТ 24454-80*(3) принимаем ширину накладки 175 мм, тогда

- расстояние от края накладки до болтов S₂ ³ 3*d = 3*1, 4 = 4, 2 см » 5 см

- расстояние между болтами S₃ ³ 3, 5*d = 3, 5*1, 4 = 4, 9 см принимаем 7, 5 см

Изгибающий момент в накладках равен:

кНсм

Момент инерции накладки, ослабленной отверстиями диаметром 1, 4 см:

Момент сопротивления накладки:

см³

 

 

Напряжение в накладках:

где 2 – количество накладок

R_и = 13 МПа –расчетное сопротивление древесины изгибу по табл.3 СНиП

Следовательно, принимаем 4 болта в первом ряду и 1 болт в крайнем ряду.

Проверку боковых накладок на изгиб не выполняем ввиду очевидного запаса прочности.

По результатам проведенных расчетов строим конструктивную схему конькового узла гнутоклееной трехшарнирной рамы:

 

 

Библиографический список

1. Методическое пособие «Примеры расчета распорных конструкций. (Гнутоклеёные рамы и рамы с соединением ригеля и стойки на зубчатый шип)», В.И. Линьков, Е.Т. Серова, А.Ю. Ушаков. МГСУ, Москва 2007г.

2. Методические указания «Примеры расчета ограждающий конструкций»,

В.И.Линьков, Е.Т. Серова, А.Ю. Ушаков МГСУ, Москва, 2007г.

3. СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции».

4. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции».

5. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

 

проектирование КРОВЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И НЕСУЩЕГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

 

 

Выполнил:	Э14-Т
Студент
Группа
	доц., к.т.н. Серова Е.Т.
Принял:
Консультант

 

 

Москва, 2009 г.

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. Основные принципы создания ИС и ИТ управления.
2. Алгоритм выполнения чертежа фасада здания
3. Алгоритм создания открытого и секретного ключей
4. Алгоритм создания того, что вы хотите иметь
5. АНКЕРНЫЕ БОЛТЫ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ
6. Банковская система. Процесс создания банковских денег. Денежный мультипликатор
7. Бесперебойного водоснабжения здания
8. Блок-схема процедуры для создания произвольного многоугольника.
9. В главу 8 «Временные здания и сооружения» включаются средства на строительство временных зданий и сооружений.
10. В случае введения новой штатной расстановки оперативного персонала химического цеха здания 601 и одностороннего изменения трудовых договоров мы будем вынуждены обратиться в судебные органы.
11. ВЕДИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ: ФИЗИЧЕСКАЯ БЛИЗОСТЬ РАДИ СОЗДАНИЯ ДЕТЕЙ.
12. Виды бетонов для жб конструкций и область их применения