Конструирование и расчет основных несущих конструкций

Министерство образования РФ

Вятский Государственный Университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра строительных конструкций

Несущие  деревянные  конструкции c  соединениями  на  нагельных  коннекторах
Пояснительная записка

Курсовой проект по дисциплине
«Конструкции из дерева и пластмасс»

ТПЖА.0200.139

Разработал студент                ________________  / Усов И.Н. /

                                                           (подпись)

Руководитель                         ________________ / Исупов С.А. /

                                                           (подпись)

Проект защищен с оценкой «________» «___» _____ 2004 г.

Киров, 2004

Вятский государственный университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра строительных конструкций

Задание

на курсовой проект по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

ТЕМА: Конструирование и расчет основных несущих конструкций
однопролетного одноэтажного промышленного здания из дерева

Студент: Усов И.Н.                                                                группы С-55

Пролет здания, м..................................................................................... 17

Шаг несущих конструкций, м................................................................... 6

Длина здания, м...................................................................................... 42

Высота колонны, м................................................................................... 4

Условия эксплуатации.................................. AI, AII, согласно [1, табл. 1]

Район строительства.......................................................... г. Н. Новгород

Характеристика конструкций:

1. Плита покрытия:

·        Ширина плиты покрытия...................................................... 1.600 м

·        Нижняя обшивка – фанерные листы......................................... 8 мм

·        Пароизоляция – полиэтиленовая пленка

·        Утеплитель................................... URSA (g = 100 кг/м3, d = 100 мм)

·        Каркас – деревянный с продольными ребрами составного сечения, с соединениями
на нагельных пластинах, с диаметром нагелей......................... 6 мм

·        Обрешетка .......................................... доска необрезная, d = 25 мм

·        Кровля............................... 3 слоя рубероида на битумной мастике

2. Стропильная ферма треугольного очертания с соотношением высоты к длине как 1:6.

·        Верхний пояс – деревянный, составного сечения, с соединениями на нагельных пластинах, с диаметром нагелей............................................... 6 мм

·        Нижний пояс................. металлический, из треугольного профиля

·        Стойки.......................................................... деревянные брусчатые

·        Раскосы....................................... металлические, круглого сечения

3. Колонна составного сечения, с соединениями на нагельных пластинах,
с диаметром нагелей.................................................................. 6 мм

Дата выдачи задания:_________________________________________

Дата сдачи курсового проекта:_________________________________

Руководитель: _________________________________________ / Исупов С.А. /

                                             (подпись)

Задание принял: ________________________________________ / Усов И.Н. /

                                             (подпись)

РЕФЕРАТ

Усов И.Н. Конструкции из дерева и пластмасс: ТПЖА.02.00.139 ПЗ: Курс. Проект / ВятГУ, каф. Строительных конструкций; рук. С.А. Исупов. Несущие деревянные конструкции с соединениями на нагельных коннекторах – Киров, 2004 г., Гр.ч. 1 л. Ф. А1; ПЗ – 30 с., 8 табл.,12 рис., 6 источников.

Объект исследования и разработки – конструирование и расчет основных несущих конструкций однопролетного одноэтажного промышленного здания.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 4

1. Компоновка основных несущих конструкций. 5

2. Проектирование плиты покрытия. 6

2.1. Сбор нагрузок. 6

2.2. Конструктивный расчет продольного ребра. 7

3. Проектирование стропильной фермы.. 10

3.1. Сбор нагрузок. 10

3.2. Статический расчет фермы.. 11

3.3. Конструктивный расчет верхнего пояса. 11

3.4. Расчет нижнего пояса фермы.. 14

3.5. Расчет элементов раскосной решетки. 15

3.6. Расчет и конструирование узлов фермы.. 15

3.6.1. Опорный узел. 15

3.6.2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу. 17

3.6.3. Коньковый узел фермы.. 19

3.6.4. Промежуточный узел по нижнему поясу. 20

4. Проектирование колонны.. 21

4.1. Сбор нагрузок. 21

4.2. Определение изгибающих моментов в колоннах. 22

4.2.1. Расчетные сочетания нагрузок. 22

4.2.2. Конструктивные параметры колонны.. 22

4.5. Конструктивный расчет колонны.. 24

4.5.1. Расчет колонны при сочетании нагрузок 1а (центральное сжатие) 24

4.5.2. Расчет колонны при втором сочетании нагрузок (сжатие с изгибом) 25

4.5.3. Расстановка нагельных пластин. 26

4.6. Проектирование базы колонны.. 27

4.6.1. Конструктивный расчет анкерных болтов. 27

4.6.2. Конструктивный расчет башмака колонны.. 28

4.6.3. Прочность контактных сопряжений по обрезу фундамента. 29

Список литературы.. 30

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта служит получение навыков в конструировании и расчете основных несущих конструкций однопролетного одноэтажного промышленного здания, материалом которых является дерево.

1. Компоновка основных несущих конструкций

Рис. 1. Компоновочные параметры здания

2. Проектирование плиты покрытия

2.1. Сбор нагрузок

Расчет плиты сводится к расчету продольных ребер, совместно воспринимающих всю приложенную к плите нагрузку. Сбор нагрузок осуществляется по предварительно принятым, ориентировочным размерам элементов каркаса и средств соединения. Предварительно принята ширина продольных и поперечных ребер b=12.5 см, высота продольных ребер h1 =12.5 см – нижний брус, h2=12.5 см – верхний брус, высота поперечных ребер h3=12.5 см.

Таблица 1. Сбор нагрузок на плиту покрытия

Погонная нагрузка на каждое продольное ребро каркаса, при ширине плиты bп=160 см:

- нормативная:

;

- расчетная:

Максимальный изгибающий момент:

- нормативный:

;

- расчетный:

2.2. Конструктивный расчет продольного ребра

Материал – сосна 2-го сорта. Определение требуемых геометрических характеристик сечения. Момент сопротивления, из условия обеспечения прочности нормальных сечений по первому предельному состоянию [1]:

Rи = 1,3 кН/см2 – расчетное сопротивление древесины 2-го сорта изгибу по [1, табл. 3];

Момент инерции, из условия обеспечения достаточной жесткости ребра как изгибаемого элемента по второму предельному состоянию:

, где

kf =9.6 – коэффициент, зависящий от вида нагружения и граничных условий;

Ен = 105 кН/см2 – модуль упругости древесины для 2-го предельного состояния [1, п. 3.5];

fдоп = L / 250 = 598 / 250 = 2.392 cм – допустимый прогиб для плит покрытия [1, табл. 16];

Принимаем размеры поперечного сечения ребра из двух составляющих элементов:

Количество связей сдвига на полудлине продольного ребра:

kт = 1 – коэффициент неравномерности распределения сдвигающих усилий между связями сдвига при изгибе распределенной нагрузкой и расстановке связей сдвига с переменным шагом;

Tc=Тн*nн=1.4*6=8.4 кН – несущая способность нагельной пластины;

Тн=1.4 кН – несущая способность одного нагеля;

nн=6 – количество нагелей на нагельной пластине Ст6Г6к.

Принимаем количество связей на полудлине: nc=8. Общее количество связей по всей длине продольного ребра: nк=2nc+1=17.

 Дополнительная связь устанавливаются в середине пролета для закрепления поперечного ребра и для уменьшения напряжений в верхнем элементе продольного ребра от местного изгиба.

Поверочный расчет принятых конструктивных параметров:

Напряжение в стержне целого сечения:

;

Сдвигающая сила на полудлине стержня:

;

Прогиб целого стержня (без учета сдвигов)

;

Суммарная жесткость средств соединения:

kc = ncTc / dc = 8 ∙ 8.4 / 0.1 =672.0 кН/см;

Деформативность средств соединения (при nc = 8):

;

Взаимное смещение элементов (при kc = 0):

;

 Смещение элементов в составном стержне (при nc = 8):

;

Параметр mw1 (для определения kw1):

;

Параметр mw2 (для определения kw2):

;

Коэффициент влияния податливости:

;

Параметр mj (для определения коэффициента kj):

;

 Коэффициент влияния податливости связей:

;

Первое предельное состояние (прочность нормальных сечений):

gn = 0.95 – коэффициент надежности по назначению для II класса надежности [2, прил. 7*];

Первое предельное состояние (прочность средств соединения):

Второе предельное состояние (прогиб продольного ребра панели):

Определение расчетных координат связей сдвига:

, где

к+1 – порядковый номер связи; к = 0…7.

Определение расстояния между связями:

Расстояние от торца составляющих элементов до первого нагельного коннектора (к = 0) принимается равным: S=9d=5.400 м.

Координаты связей сдвига и расстояния между ними показаны в табл. 2 и на рисунке 2, в.

Таблица 2. Координаты связей сдвига и расстояние между ними

Определение напряжения в сжатой (верхней) зоне верхнего элемента продольного ребра (h2=12.5 см) от местного изгиба на пролете между нагельными пластинами: S8-9 =96.195 см:

Суммарные напряжения в верхнем поясе:

Прочность и жесткость продольного ребра с принятыми размерами поперечного сечения и общим количеством связей сдвига на полудлине одной плоскости соединения обеспечены.

а) каркас плиты покрытия

б) узел сопряжения продольного и поперечного ребер каркаса

в) продольное ребро каркаса

Рис. 2. Плита покрытия ПП

3. Проектирование стропильной фермы

Согласно заданию – ферма треугольной формы с расчетным пролетом: Lо=16.800 м,
со стрелой подъема: f = 2.950 м.

Рис. 3. Геометрическая схема фермы

3.1. Сбор нагрузок

Согласно [2], статический расчет стропильной фермы принятой геометрии производится на действие постоянных и снеговой нагрузок (приложенной по всему пролету и на его половине).

Таблица 3. Сбор нагрузок на стропильную ферму

При определении погонной нагрузки учитывается, что шаг несущих конструкций Lк=6.000 м.

Собственный вес фермы:

kj = 2,5 – коэффициент «собственного веса» фермы, зависящий от типа конструкции.

Коэффициент надежности по нагрузке: γf = 1.6, т.к. g/p = 0.092 / 1.648=0.056 < 0.8 [2, п.5.7]

Рис. 4. Расчетная схема фермы

3.2. Статический расчет фермы

Таблица 4. Статический расчет стропильной фермы

Страницы: 1, 2