Методические указания и задания на курсовую работу для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» (стр. 2 из 9)
При проектировании деревянных конструкций особое внимание должно уделяться условиям эксплуатации по характеристикам температурно-влажностных воздействий, согласно таблице СНиП II-25-80; по степени химической и биологической агрессии, согласно СНиП 2.03.11-85 и СНиП III-19-76.
Выбор оптимального варианта несущей конструкции должен производиться на основании сравнения технических и экономических характеристик и показателей. Поэтому для каждого из рассматриваемых вариантов необходимо выявить преимущества и недостатки с точки зрения конструктивной, производственной (изготовление, транспортировка, монтаж), эксплуатационной и иногда эстетической; а также определить показатели расхода материалов (древесины и металла). Расход материалов может быть определен либо по справочной литературе, либо на основании ориентировочных расчетов конструкции. Технико-экономическую оценку деревянных конструкций можно провести по рекомендациям, приведенным в «Пособии по проектированию деревянных конструкций» [21].
Таблица 1
Наименованиеконструкции | Пролет, м | Коэф. собственного веса, Ксв | Коэф. металлоемкости, Км | Вес конструкции, кН | Объем древесины, м3 | Вес металла, кН |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Основные показатели конструкций, взятых из классификации деревянных конструкций (см. табл. 1 [21]), сводятся в табл. 1.
Расход леса и металла на основные несущие конструкции может быть принят по приближенным формулам:
, 
, 
,где Р - временная нормативная (снеговая и эквивалентная от подвесных кранов и сосредоточенных грузов) нагрузка, приведенная к 1 м2 (плана здания), кН/м2;
g - нормативная нагрузка от собственного веса настилов, утеплителя, прогонов, стропил, кровли, подвесного потолка, кН/м2;
L - пролет несущей конструкции, м;
gсв - собственный вес несущих конструкций, кН/м2;
V - объем лесоматериалов, м3;
Gм - вес металла, кН;
Км - коэффициент металлоемкости (расход металла в % от полного веса конструкций), определяемый по прил. 2;
Ксв - коэффициент собственного веса конструкций, определяемый по прил. 2;
g - плотность древесины может быть принята по табл. 4 (прил. 1).
Эквивалентная нагрузка от сосредоточенных грузов и подвесных кранов может определяться следующим образом:
,где М - максимальный изгибающий момент кН·м, подсчитанный как для балки на двух опорах пролетом, равным пролету несущей конструкции, при действии на нее сосредоточенного груза.
4.3. Разработка технического проекта
4.3.1. Конструктивная разработка сооружения
Выполнение технического проекта сооружения по принятому варианту должно начинаться с конструктивной разработки сооружения.
Конструктивную разработку следует производить путем непосредственного вычерчивания на листе всех необходимых для полного представления проекций сооружения в масштабе 1:50...1:25. Особо сложные места конструкций показать в виде отдельных деталей в масштабе 1:20...1:10. Степень проработки конструкций должна быть такой, чтобы можно было получить представление обо всех деталях, входящих в их состав. В целях уменьшения объема чертежной работы допускается использовать симметрию сооружения и повторяемость конструкций путем изображения части сооружения (например: фрагмент продольной стены; фрагмент плана и т.п.).
4.3.2. Технические расчеты
Технические расчеты должны подтвердить целесообразность принятых схем, размеров и сечений с точки зрения несущей способности сооружения, его деформативности и разумной затраты материала. Расчеты по несущей способности должны производиться на воздействие расчетных нагрузок, расчёты по деформациям - на воздействие нормативных нагрузок.
Любой расчет должен состоять из двух частей: статического расчета и конструктивного расчета.
Статический расчет имеет своей целью определение внутренних усилий (нормальных сил, моментов, поперечных сил), возникающих в элементах рассматриваемой конструкции, и производится методами строительной механики. Для выявления максимальных силовых воздействий статический расчет производится для всех возможных сочетаний постоянной и временных нагрузок.
Конструктивный расчет имеет своей целью установление несущей способности отдельных элементов конструкции и сопоставление ее с максимальными силовыми воздействиями, определенными для наиневыгоднейших сочетаний нагрузок; а также определение величин деформаций и сравнение их с допустимыми.
Очень важным моментом при проведении расчетов является правильное, обоснованное установление расчетной схемы сооружения или конструкции с учетом, что расчетная схема является условной схемой, которая должна обеспечить расчету достаточно близкое к действительности отображение работы конструкции под нагрузкой. Выполняя расчеты, большое внимание следует уделять вопросу определения расчетных длин сжатых и сжато-изогнутых стержней (стоек каркаса, верхних поясов ферм и т.п.).
Расчеты следует производить в такой последовательности, которая позволяет учитывать влияние собственной массы вышерасположенных элементов и частей сооружения.
Все расчеты должны выполняться четко с обязательным вычерчиванием расчетных схем и эскизов рассчитываемых конструкций. Запись расчетов должна быть удобной для контроля, поэтому рекомендуется вести расчеты, придерживаясь следующей схемы записи:
1) статический расчет - расчетная схема, ее обоснование, действующие нагрузки, обоснование принятых в расчете сочетаний нагрузок, определение расчетных усилий;
2) конструктивный расчет – расчетное усилие, расчетная схема, принятое сечение или конструктивное решение со всеми необходимыми геометрическими характеристиками, проверка несущей способности или величины деформации. Все принимаемые в расчетах данные и расчетные величины должны иметь обязательные ссылки на источники, из которых они взяты.
Расчету в техническом проекте должны быть подвергнуты все основные несущие элементы каркаса. Так, например, для обычного каркасного здания следует рассчитать рабочий настил щита или панели покрытия, прогоны покрытия, основные несущие конструкции покрытия (балки, фермы), стойки каркаса.
В помощь проектированию в прил. 2 приведен перечень примеров расчета несущих и ограждающих конструкций из дерева и пластмасс, содержащихся в различных литературных источниках.
4.3.3. Статический расчет
Сбор нагрузок на несущую конструкцию покрытия сводится к определению нагрузки на 1 п.м (для плоских сплошных) или узловой (для плоских сквозных) несущих конструкций от покрытия с учетом собственного веса несущей конструкции; снеговой и ветровой нагрузки для данного района строительства; подвесного оборудования.
При определении нагрузок необходимо учитывать возможность одностороннего загружения поперечника снеговой нагрузкой (см. п. 5.3 [6]).
По найденным нагрузкам проводится статический расчет конструкции одним из методов строительной механики с учетом загружения конструкции постоянной и временной нагрузками. Статический расчет несущих конструкций необходимо выполнять на ЭВМ с использованием программ расчета по методу конечного элемента (МКЭ) [26]. По результатам статического расчета строятся эпюры основных усилий.
Определяются расчетные усилия в результате сопоставления сочетаний нагрузок [6], при котором в элементе или сечении конструкции возникают максимальные усилия.
Составляется таблица расчетных усилий в элементах или сечениях конструкции.
4.3.4. Конструктивный расчет
По результатам статического расчета проводится подбор сечений элементов конструкции. При подборе сечений элементов деревянных конструкций необходимо обращать внимание на сопоставление величины напряжения в сечении с расчетным сопротивлением материала. Недонапряжение может составлять 7 %.
Размеры сечений элементов из цельной древесины должны приниматься согласно сортаменту пиломатериала по ГОСТ 24454-80*Е.
Указания по назначению сечений и выбору материалов приведены в прил. 3.
Вопросы, касающиеся применяемых для конструкций материалов (породы и влажности древесины и марки металла), а также различного рода указания по техническому проекту должны быть отражены в примечаниях.
4.3.5. Расчет и конструирование узлов
Выполняется детальный расчет и конструирование всех узлов и элементов конструкции покрытия с последующими проверками на все виды воздействий.
Болты в соединениях деревянных элементов не следует ставить по оси элемента, поскольку эта зона наиболее вероятного появления усушечных трещин. Расстояние от оси крайних болтов до торца элементов принимается не менее 7d, где d -диаметр болта. Конструктивные размеры для стальных узловых деталей следует назначать из условий расстановки болтов: не менее 7d между болтами; не менее 2d от кромки элемента вдоль усилия; не менее 1,5d от кромки элемента поперек усилия. Рекомендуемый сортамент болтов, гвоздей и шурупов приведен в табл. 11 прил. 3.