Расчет и конструирование основных несущих и ограждающих конструкций деревянного каркаса здания (стр. 1 из 3)

Министерство высшего образования Российской Федерации

Тюменская государственная архитектурно-строительная академия

Кафедра строительных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

По дисциплине “Деревянные конструкции” на тему:

“Расчет и конструирование основных несущих и ограждающих конструкций деревянного каркаса здания”

Выполнил:

Проверил:

г.Тюмень, 2001.

Содержание.

1. Расчет трехслойной клеефанерной конструкции

Покрытия 3

2. Расчет фермы. 7

3. Расчет стоек рамы. 13

4. Расчет узловых соединений 18

Список литературы. 22

Расчет трехслойной клеефанерной конструкции покрытия.

Конструктивное решение панели. Поперечное сечение панели принимаем коробчатой формы. Каркас панели выполняется из сосны II категории; обшивки из плоских листов фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ. При стандартной ширине листов Фанеры 1525 мм с учетом обрезки кромок, ширину панели по верхней и нижней поверхностям принимаем равной 1490 мм, что обеспечивает зазор между панелями 10 мм.

Зазор перед укладкой рулонного ковра заполняется теплоизоляционными материалами, а бруски, образующие четверть в стыке, соединяются гвоздями диаметром 5 мм через 300 мм. В продольном направлении длина панели принимается 4980 мм при зазоре между панелями 20 мм.

В качестве утеплителя принимаем твердые минераловатные плиты на битумной связке.

Конструктивно принимаем верхнюю и нижнюю обшивки толщиной 8 мм.

Расчет панели на общий изгиб.

При L/C = 498/23,5 = 21,2 > 6, учитывая неравномерность распределения напряжений по ширине панели, уменьшаем расчетную ширину фанерной обшивки путем введения в расстояни между ребрами коэффициента 0,9. Получаем:

b_пр = 23,5×0,9×5 + 4,6×6 + 4,4 = 138 см

Приведенная к семислойной площадь сечения панели:

F_ф.пр. = k_ф× (d_ф×b_пр + d_ф^’×b_пр(Е_ф^’/Е_ф)) + d×c_о×n×(Е_др/Е_ф) = 0,6× (0,8×138 + 0,8×138(85000/85000)) + 4,6×14,6×6×(100000/85000) = 607 см²

Где k_ф – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки и принимаемый равным для фанера марок ФСФ и

ФК – 0,6

d_ф^’ и d_ф – толщины соответственно нижней и верхней обшивок семислойной фанеры, принимается 0,8 см.

Е_ф = Е_ф^’ = 85000 кг/см² – модули упругости семислойной фанеры

Е_др = 100000 кг/см² – модули упругости древесины ребер

d = 4,6 см – толщина ребра панели

c_о = 14,6 см – ширина доски ребра с учетом острожки

n – количество ребер

Определяем положение нейтральной оси и приведенный к фанере момент инерции сечения относительно нижней плоскости:

S_ф.пр. = d_ф×b_пр (с_о + d_ф^’ + d_ф×0,5) + d×c_о×n×(с_о×0,5 + d_ф^’(Е_др/Е_ф)) + d_ф^’×b_пр(d_ф^’/2) × ×(Е_ф^’/Е_ф) = 0,8×138 (14,6 + 0,8 + 0,8×0,5) + 4,6×14,6×6×(14,6×0,5 + 0,8(100000/85000)) + 0,8×138(0,8/2)×(85000/85000) = 5110 см³

z_о = (S_ф.пр.)/(F_ф.пр.) = 8,42 см.

Приведенный к фанере верхней обшивки момент инерции:

I_ф.пр. = n×(d×c_о³/12)(Е_др/Е_ф) + d_ф×b_пр×(с_о – z_о)² + d_ф^’×b_пр×z_о²×(Е_ф^’/Е_ф) =

= 6×(4,6×14,6³/12)(100000/85000) + 0,8×138×(14,6 – 8,42)² + 0,8×138×8,42²×(1) =

= 20464,5 см⁴

Нагрузки на покрытие, кгс/м² Таблица № 1.

Вид нагрузки	Норматив. нагрузка	Коэф. перегрузки	Расчетная нагрузка
Постоянная нагрузка Кровля рулонная трёхслойная Фанера – (0,008 + 0,008)×640 Каркас из древесины– 0,04×0,146×(500/1,5)×6 Утеплитель (минераловатные плите на битумном связующем)	12 10,3 13,5 20	1,2 1,1 1,1 1,2	15 11,4 15 24
ИТОГО Снеговая нагрузка	55,8 70	1,55	65,4 109
ПОЛНАЯ НАГРУЗКА	125,8	175

В итоге получим следующие значения момента и поперечной силы:

М = 0,125×1,5×q×l² = 82031,3 кгс×см

Q = q×l/2 = 784,9 кгс

Далее проверяем прочность панели на изгиб:

в растянутой обшивке

Мz_о/ I_ф.пр. = 82031,3*8,42/20464,5 = 33,8 < 130*0,6 = 78 кгс/см²

в сжатой обшивке

М(с_о + d_ф^’ + d_ф – z_o)/I_ф.пр. = 82031,3*(14,6 + 0,8 + 0,8 – 8,42)/20464,5 = 31,2 < <100*0,8 = 80 кгс/см²

Относительный прогиб панели от нормативной нагрузки без учёта ослабления обшивок стыками определим по формуле:

f /l =

(q^н ×l³ )/(E_ф*I_ф.пр.) = = 0,002 < [f /l] = 1/250

Проверку скалывающих напряжений производим по клеевому шву между шпонами фанеры:

= = 1,5 < R_ск = 7 кгс/см²

S_об = 138×0,8×7,4 = 818 см³ – статический момент верхней полки относительно нейтральной оси.

РАСЧЕТ ФЕРМЫ.

Определение общих размеров фермы

Высота фермы H = (1/5+1/6)L. Принимаем H = 3,2м,

тогда tgα = 3,2*2/17 = 0,376 и α = 20⁰40^’; sinα=0,375; cosα=0,927.

Длина ската верхнего пояса АБ =

= 9,08 м.

Ферма четырёхпанельная по верхнему поясу, трехпанельная по нижнему поясу; скат состоит из двух элементов одинаковой длины; стойка примыкает к верхнему поясу в месте стыка элементов и расположена перпендикулярно к нему.

Длина панелей верхнего пояса АВ = ВБ = 9,08/2 = 4,54 м.

Строительный подъем фермы создается за счет уменьшения длины стоек решетки на величину 0,17/ cosα = 0,17/0,936 = 0,182 м, здесь 17 см = L/100 -строительный подъем.

Тогда длина стоек ВД = В’Д’ = 4,54*tgα – 0,182=4,54*0,376 – 0,182=1,525 м.

Длины элементов АД = ДБ =

= = 4,789 м

Длина элемента ДД’= 2*

= 7,398м

Определение нагрузок

Постоянная нагрузка на 1м² горизонтальной проекции крыши:

– нормативная g_кр^н = 55,8/cosα = 55,8/0,936 = 59,62 кгс/м²

– расчетная g_кр^р = 65,4/cosα = 65,4/0,936 = 69,87 кгс/м²

Статический расчет фермы.

Определение нагрузок.

Собственный вес фермы со связями

G_ф^н=(g^р_кр+p^н_сн)/((1000/k_с.в.×L) – 1) = (59,62 + 70)/((1000/4*17) – 1) =

= 9,46 кгс/м².

где k_с.в.= 4 – коэффициент собственного веса фермы.

Расчетная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции верхнего пояса фермы:

-от собственного веса покрытия

g^p = (g^н_кр + g^н_ф) ×n×B = (59,62 + 9,46)*1,1*5 = 379,94 кгс/м;

-от снега

P^p_сн = р^н_сн ×n_сн ×B = 70*1,506*5 = 527,1 кгс/м.

Расчетные узловые нагрузки:

узел А:

постоянная G_A = g^p ×(AB/2)×cosa = 379,94×2,27×0,936 = 807,26 кгс;

от снега Р_А= P^p_cн(AB/2)×cosa = 527,1×2,27×0,936 = 1119,94 кгс.

Узел В и Б:

Постоянная G_В,Б = g^p×AB×cosa = 379,94*4,54*0,936 = 1614,53 кгс;

От снега Р_В,Б = Р^р_сн×AB×cosa = 527,1*4,54*0,936 = 2239,88 кгс.

Ветровая нагрузка на ферму не учитывается.

Определение расчетных усилий.

Продольные усилия в элементах фермы определяем при двух комбинациях нагрузок:

1-я комбинация-постоянная нагрузка и снеговая на всем пролете;

2-я комбинация-постоянная нагрузка и снеговая на половине пролета.

Расчетные продольные усилия в элементах фермы находятся как наиболее невыгодное сочетание усилий от постоянной нагрузки плюс усилия от снега на всем пролете.

Таблица № 2. Расчетные усилия в элементах фермы, кгс.

элементы и опорные реакции	усилия от собственного веса G=1614,53кгс	усилия от снеговой нагрузки P =2239,88 кгс	расчетные усилия при снеге на всем пролете	обозначения усилий
АВ	-6776,21	-9400,81	-16177,02	О1
ВБ	-6209,53	-8614,64	-14824,17	O2
АД	+6332,3	+8784,94	+15117,24	V1
ДД’	+4263	+5914,27	+10177,27	V2
ВД	-1414,35	-1962,16	-3376,51	D1
ДБ	+2055,92	+2852,24	+4908,16	D2

Rа = 7708,82 кгс;