Проектирование производственного здания

/

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра МиДК

Заочный факультет ЭиУН

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине: Конструкции из дерева и пластмасс

Томск, 2012

1. Исходные данные

Тип здания - Б

Пролет здания - 24 м

Шаг колонн - 7,2 м

Длина здания принимается кратной шагу колонн (произвольно)

Район строительства - Иркутск

Тепловой режим - теплый

Тип кровли - щиты

Тип несущей конструкции - ферма

Условия изготовления конструкций - заводские

Материал конструкции - лиственница

Высота колонн - 7,2 м.

2. Геометрические параметры

Расчетный пролет фермы:

Н_к =7,2 м - высота колонны.

Высота фермы:

Высота здания:

Строительный подъем:

Нижний пояс фермы:

Высота фермы на опоре:

Длина верхнего пояса по скату:

Длина панели верхнего пояса:

Длина раскосов:

Длина стойки:

3. Расчет ограждающих конструкций покрытий

Ограждающую часть кровельного покрытия по несущим конструкциям устанавливаем с неразрезными прогонами с применением настила. Неразрезные прогоны позволяют существенно уменьшить прогиб и величину расчетных изгибающих моментов.

Основа для трехслойной рубероидной кровли состоит из нижнего рабочего и верхнего сплошного настила. Настилы опираются на прогоны (стопила) размещенные с шагом а = 0,98 м. Район строительства г.Иркутск (II снеговой район, расчетная нагрузка Р_ск = 1,2 кН/м², класс здания II г_n = 0,95).

Таблица 1. Нагрузка на 1 м² настила, кН/м²

Принимаем рабочий настил из досок д₁хb = 20х125, уложенные с зазором д₀ = 100 мм, а верхний сплошной настил из досок д₂ = 16 мм. Материал - лиственница.

Настил рассматриваем как двухпролетную неразрезную балку с пролетом l = 0,98 м. Наибольший разгибающий момент равен:

а) для первого сочетания нагрузок (собственная масса и снег)

б) для первого сочетания нагрузок (собственная масса и монтажная нагрузка)

Более выгодное для расчета прочности настила является второй случай нагружения. Следовательно, расчетный момент:

Момент сопротивления расчетной полосы:

Прочность настила:

где Ru = 1,3•1,2;

m = 0,9 - коэффициент условий работы;

m_н = 1,3 - коэффициент, учитывающий монтажную нагрузку.

Условие прочности выполняется.

Определяем прогиб при первом сочетании нагрузок:

Где J - момент инерции расчетной полосы, и рассчитывается следующим образом:

Относительный прогиб:

Условие жесткости настила выполняется.

4. Определение усилий в элементах фермы

Нагрузки от панели покрытия:

нормативная

расчетная

Собственный вес фермы:

нормативный

расчетный

Нормативная снеговая нагрузка на покрытие II района:

Расчетная снеговая нагрузка:

Все нагрузки считаем приложенными к верхнему поясу фермы.

Нагрузки в узлах:

постоянная нагрузка

снеговая нагрузка

Определяем усилия в элементах фермы, результаты сводим в таблицу 2:

Таблица 2. Расчетные усилия в стержнях фермы, кН

5. Подбор сечений элементов фермы

Верхний пояс

Расчет панели нижнего бруса производим на сжатие с изгибом.

Продольное усилие О1 = О2 = 117,68 кН и расчетная поперечная нагрузка Длина панели 5,905 м

Принимаем верхний пояс их двух брусьев сечением 170х240. Компонуем их из 6 досок толщиной 40 мм.

Площадь поперечного сечения:

Момент сопротивления:

Гибкость:

где см

Коэффициент:

Изгибающий момент от местной поперечной нагрузки, приходящий на каждый брус:

Момент от поперечной нагрузки и продольной силы:

Эксцентриситет:

ограждающий конструкция покрытие ферма

Разгружающий момент:

Расчетный момент:

Прочность принятого сечения:

Нижний пояс

Усилия растяжения U₂ = 126 кН.

Сечение пояса проектируем из двух равнобоких уголков.

Требуемая площадь сечения:

Принято 2L 50х5 мм с общей площадью:

Устойчивость обеспечена.

Опорная стойка

Усилие V₁ = 76,92 кН длина стойки 2,825 м

Принимаем для стойки брус сечением 75х150 мм

Площадь сечения:

Гибкость:

где см

Коэффициент:

Поверка устойчивости стойки:

Устойчивость обеспечена.

Стойка

Усилие V₂ = 38,46 кН длина стойки 3,413 м

Принимаем для стойки брус сечением 125х175 мм

Площадь сечения:

Гибкость:

где см

Коэффициент:

Поверка устойчивости стойки:

Устойчивость обеспечена.

Опорный раскос

Усилие D₂ = 16,15 кН длина стойки 6,519 м

Принимаем для стойки брус сечением 175х200 мм

Площадь сечения:

Гибкость:

где см

Коэффициент:

Поверка устойчивости стойки:

Устойчивость обеспечена.

Раскос

Усилия растяжения D₁ = 125,38 кН.

Сечение пояса проектируем из двух равнобоких уголков.

Требуемая площадь сечения:

Принято 2L 50х5 мм с общей площадью:

Устойчивость обеспечена.

6. Конструирование и расчет узлов

Узел А

Торцовый швеллер подбираем по изгибу от равномерно-распределенной нагрузки:

Изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

Для прикрепления швеллера к фасонке ручной сваркой электродами Э-42 при высоте швов h_шв = 6 мм с каждой стороны необходима следующая длина швов:

Для крепления нижнего пояса к фасонке длина швов высотой h_шв = 6 мм опделяется по формулам:

- на обушке

- на пере

Узел В

Определенные полуфермы, поступающие на стройплощадку, соединяются между собой парными деревянными накладками сечением 96х100 мм на болтах d=12 мм.

Необходимый эксцентриситет обеспечивается прорезью 160 мм.

Сжимающее усилие в раскосе D = 16,15 кН передается парными накладками из швеллеров №16 на фланцы через швы на торцах швеллеров.

Швы воспринимают усилия на срез

И на сжатие

Напряжение в швах высотой k = 4 мм и общей длиной в одном швеллере проверяем по формулам:

Суммарное напряжение:

Снижающее усилие от раскоса на швеллеры передается через распорку из швеллера №16. Напряжение изгиба в распорке:

Проверяем сварные швы, прикрепляющие распорку к швеллерам, длиной

Растягивающее усилие воспринимается двумя болтами d = 12 мм.

Список литературы

1. СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».

2. СНиП II-23-81 «Стальные конструкции. Нормы проектирования».

3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования».

4. «Конструкции из дерева и пластмасс» под ред. В.А.Иванова

5. В.Д.Ли «Деревянные конструкции»