Каркас одноэтажного деревянного здания (стр. 1 из 3)
Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет
Пояснительная записка к курсовому проекту
«Каркас одноэтажного деревянного здания»
Выполнила:
студентка группы 3014/2
Красильникова Т.С.
Проверил:
доц.Ширяев Г.В.
2003 г.
Содержание.
| 1. Конструктивная схема здания. | 3 |
| 1.1. Деревянные фермы. | 3 |
| 1.2. Выбор шага рам. | 4 |
| 1.3. Связи. | 4 |
| 2. Конструирование и расчет покрытия здания. | 7 |
| 2.1. Конструкция покрытия. | 7 |
| 2.2. Подбор сечения рабочего настила. | 7 |
| 2.3. Подбор сечения стропильных ног. | 10 |
| 2.4. Подбор сечения прогонов | 11 |
| 2.5. Расчет гвоздевого забоя. | 13 |
| 3. Расчет и конструирование элементов ферм. | 13 |
| 3.1. Определение узловых нагрузок. | 13 |
| 3.2. Определение усилий в стержнях ферм. | 13 |
| 3.3. Подбор сечений элементов ферм. | 14 |
| 4. Расчет и конструирование узлов ферм. | 18 |
| 4.1 Промежуточный узел. | 18 |
| 4.2 Центральный узел. | 19 |
| 4.3 Опорный узел. | 20 |
| 4.4 Стык нижнего пояса. | 23 |
| Список используемой литературы. | 25 |
1. Конструктивная схема здания.
Проектируется одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В качестве ригеля используется треугольная деревянная ферма. Колонны жестко закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.
 |
В фермах различают следующие элементы:
1 – Нижний пояс.
2 – Верхний пояс.
3 – Раскосы.
4 – Стойки.
Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.
Высота фермы определяется по пролету:
hф =1/4Lф при Lф<=14 м – 6-ти панельная ферма
hф=1/5Lф при Lф>=14 м - 8-ми панельная ферма
В данном проекте пролет фермы Lф=15 метров,
поэтому высота фермы hф=1/5*15=3 метра
Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:
5 – Опорные.
6 – Коньковый.
7 - Центральный узел нижнего пояса.
Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(lп). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.
1.2. Выбор шага рам.
Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3 до 6 метров. Так как проектируемое здание отапливаться не будет (т.е. покрытие будет не утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 4-му снеговому району, зададим 12 по 4 м и по крайние по 4 м.
Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.
1.3. Связи.
Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с треугольной 6-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:
1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например у одного из торцов здания).
2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.
3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.
Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.
Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:
6 – горизонтальные связи между колоннами.
7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.
На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 1 м.
| №п. п. | Наименование | gн, кгс/м2 | g | g, кгс/м2 |
| 1 | Рабочий настил (t=19 мм) | 9.5 | 1.2 | 11,4 |
| 2 | Защитный настил (t=16 мм) | 8 | 1.2 | 9,6 |
| 3 | Ковер руберойда на битумной мастике | 10 | 1.2 | 12 |
| Итого: | 27,5 | 1,2 | 33,6 |
Обозначения в таблице:
gн – нормативная нагрузка собственного веса;
g - коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
g - расчетная нагрузка собственного веса.
Определим снеговые нагрузки. Снеговой район = 4 Þ Pн = 150 кгс/м2
Для определения коэффициента надежности по снеговой нагрузке воспользуемся следующим правилом:
Если gн/pн*cosa <= 0.8, то gA = 1.6
Если gн/pн*cosa >= 0.8, то gA = 1.4
В нашем случае: gн / рн=27,5 / 150*0,93 = 0,2 => g = 1.6
Далее определяем погонные нагрузки g’ и p’.
g' = g * b * cosa *gA = 33,6 * 1,6 * 0,93 * 1 = 40,93 кгс/м
где b – ширина полосы сбора нагрузки (b = 1 м);
a - угол наклона кровли к горизонту (cosa = 0,93).
p’ = pн * g * b * (cosa)2 = 150 * 1.6 * 1 * 0.932 = 206,4 кгс/м
s= Mmax / W <= Rизг * mв
где s - напряжение;
M - расчетный изгибающий момент;
W - момент сопротивления рабочего настила;
Rизг - расчетное сопротивление изгибу (Rизг = 130 кгс/см²);
mв - температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от отапливаем ости здания (так как здание не отапливается mв = 0.9).
Мmax = 0.125 * (g’+ p’) * L² = 0.125 * (40,93 + 206,4) * 1² = 3092 кгс*cм
W = b * h² / 6 = 75 * 1.9² / 6 = 45,125 cм³
s = 3092 / 45,125 = 68,52 кгс/см² < Rизг * mв = 130 * 0.9 = 117 кгс/см2
Второе сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + монтажная.
Расчетная схема: