Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Определение геометрических характеристик расчетного поперечного сечения.

Для удобства ведения последующих расчетов запишем основные размеры плиты в табличной форме.

Таблица 1.2

Основные размеры плиты, учитываемые в расчете

Показатели	Значение, мм
Размеры, мм:
· плиты
высота	h =167
пролет	L =5800
расстояние между осями продольных ребер	a = 490
расстояние между продольными ребрами в свету	a₁ =440
· ребер
ширина	b_d=200
высота	h_w=145
· верхней обшивки
ширина	b=1550
толщина	h_t_._sup =12
расчетная ширина фанерной обшивки (учитывая концентрацию напряжений в обшивке в зоне соединения ее с ребрами)	b_dsup = 0,9b=0,9·1550=1395 т.к. L ≥ 6a
· нижней обшивки
ширина	b_inf=1550
толщина	h_t_._inf =10
расчетная ширина фанерной обшивки (учитывая концентрацию напряжений в обшивке в зоне соединения ее с ребрами)	b_d.inf = 0,9b=0,9·1550=1395 т.к. L ≥ 6a

Рис. 1.6 Основные геометрические характеристики приведенного сечения клеефанерной плиты с двумя обшивками

- приведенные к фанере:

o площадь приведенного сечения:

где - коэффициент приведения сечения к фанере;

o статический момент сечения относительно верхней грани обшивки:

;

o момент инерции относительно нейтральной оси:

где - положение нейтральной оси;

o момент сопротивления в крайних сжатых волокнах обшивки:

;

- приведенные к древесине:

o площадь приведенного сечения:

где - коэффициент приведения сечения к древесине;

o статический момент сечения относительно нижней грани ребра:

;

o момент инерции относительно нейтральной оси:

где - положение нейтральной оси;

o момент сопротивления в крайних сжатых волокнах обшивки:

;

1.5 РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Нагрузка от веса человека с грузом:

Pk = 1кН;

Pd = 1,2 · 1 = 1,2 кН.

Рисунок 1.7 Расчётные схемы плиты, верхней обшивки

1.5.1 Расчётные усилия в сечениях плиты:

Расчётные усилия в сечениях плиты:

- изгибающий момент:

;

- поперечная сила:

;

- местный изгибающий момент в верхней обшивке:

где a1=0,440мм - расстояние между продольными ребрами в свету.

1.5.2 Проверка на прочность растянутой (нижней) обшивки:

Проверка нижней обшивки ведется по формуле:

где f_p_._t_.0._d– расчетное сопротивление фанеры растяжению (см п.1.4.1);

k_p – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом или двухсторонними накладками: k_p=0,6 для фанеры обычной и k_p=0,8 для фанеры бакелизированной. При отсутствии стыков k_p=1;

s_f_._t_._d – расчетное растягивающее напряжение в обшивке плит и панелей, определяемые по формуле:

- условие прочности выполняется.

1.5.3 Проверка сжатой (верхней) обшивки на устойчивость:

где - коэффициент устойчивости фанеры, который зависит от толщины и расстояния между рёбрами в свету а₁.

где при a₁/h_t³50; или при a₁/h_t<50

a₁/h_t=36,7<50, следовательно

- прочность на потерю устойчивости обеспечена.

1.5.4 Проверка сжатой (верхней) обшивки на местный изгиб:

где ;

1.5.5 Проверка на скалывание клеевого шва обшивки в пределах ширины ребер:

t_f_._d£f_pv_._o_._d,

где ,

– статический момент сдвигаемой фанерной обшивки относительно нейтральной оси;

b_d =Sb_w – расчетная ширина сечения (суммарная толщина стенок).

1.5.6 Проверка прочности продольных ребер на изгиб:

где ;

1.5.7 Проверка прочности продольных ребер на скалывание на уровне нейтральной оси:

t_w_._d£f_v_._o_._d,

где ,

– статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;

1.6 РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПО ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ (ПРОВЕРКА НА ПРОГИБ)

;

где U₀ — прогиб балки постоянного сечения высотой (h) без учета деформаций сдвига;

U_max/l – максимально допустимый предельный прогиб плиты, определяемый

по таблице 4.1 [1].

Следовательно, плита удовлетворяет требованиям норм ТКП 45-5.05-146-2009 (02250) по первой и второй группе предельных состояний. Следовательно, изначально принятые геометрические характеристики элементов плиты (фанерные обшивки, клееный деревянный каркас) не нуждаются в коррекции.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТРЕХШАРНИРНОЙ АРКИ СТРЕЛЬЧАТОГО ОЧЕРТАНИЯ.

Основные несущие конструкции покрытия – трёхшарнирные клееные арки стрельчатого очертания. Пролёт арок 27м, стрела подъема – , шаг арок –5,1м. Ограждающие конструкции плиты с двумя обшивками, кровля – “Икопал”. Район строительства по снеговой нагрузке IIБ, по ветровой – I.

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА АРКУ

На арку действуют постоянные нагрузки (вес покрытия, собственный вес арки) и временные (временная и снеговая).

Таблица 2.1— Постоянные нагрузки, действующие на арку

Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кН/м²	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка кН/м²
Постоянная:
- кровля “Икопал”	0,098	1,2	0,118
- плита	0,437	1,1	0,4807
- собственный вес арки	0,078	1,1	0,0858
Итого:	0,613		0,6845
Временная:
-снеговая	0,516	1,5	0,774

Собственный вес арки:

где - постоянная нормативная нагрузка от покрытия, кН/м²;

- полное нормативное значение снеговой нагрузки, кН/м²;

- расчетный пролет, м;

- коэффициент собственного веса конструкции.

Отношение значения нормативной нагрузки покрытия к нормативному весу снегового покрова:

След., коэффициент надежности для снеговой нагрузки равен

Линейно распределенные расчетные нагрузки на 1 м горизонтальной проекции арки:

от веса покрытия и собственного веса арки

временная (снеговая, распределенная по треугольнику [3])

Рис. 2.1 Постоянная нагрузка от собственного веса арки

Рис. 2.2 Схема приложения снеговой нагрузки

Ветровая нагрузка:

Нормативное значение средней ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяем по формуле

где - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района по [3]; - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по таблице 1.11; с– аэродинамический коэффициент, принимаемый по[3].

w₀ = 0,23кН/м² – скоростной напор ветра для I района [3];

коэффициент изменения напора ветра с изменением высоты принимаем с запасом:

c₁ = 0,7; c₂ = -1,2; c₃ = -0,4 - аэродинамический коэффициент [3];

Коэффициент надежности для ветровой нагрузки принимаем равным 1.4.

Боковые зоны ветрового давления ограничены точками, имеющими ординату:

y = 0,7 f = 0,7×13,5 = 9,45 м - между точками 1 и 1 с ординатами 9,45м и 17,55м соответственно.

Расчетная ветровая нагрузка на 1 м арки по участкам:

Рис. 2.3 Схема приложения ветровой нагрузки

3. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АРКИ

3.1. КОМБИНАЦИИ НАГРУЖЕНИЯ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ИМ ЭПЮРЫ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ:

Рис. 3.1 Схема приложения нагрузки на арку от совместного действия постоянной и снеговой нагрузок

Рис. 3.2 Эпюра изгибающих моментов

Рис. 3.3 Схема приложения нагрузки на арку от совместного действия постоянной, снеговой и ветровой (с понижающим коэффициентом 0,9) нагрузок

Рис. 3.4 Эпюра изгибающих моментов

Наибольший момент при данном нагружении M(max)=133,694кНм,

соответствующее ему сжимающее усилие составит N=78,74 кН.

4. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ СТРЕЛЬЧАТОЙ АРКИ

Для изготовления арок принимаем пиломатериал из древесины лиственница, кроме европейской и японской, II сорта 40х275мм.

Оптимальная высота сечения арки находится в пределах:

h= .

Принимаем поперечное сечение арки 265´561 мм из 17 слоев толщиной 33мм -

Согласно [2] расчетное сопротивление сжатию и изгибу f_m_._d= f_c_._o_._d=15МПа табл. 6.4 [2].

Коэффициент условий работы k_mod= 1,05 (табл. 6.3 [2]); при h=561мм k_h=0,98 (табл. 6.8 [2]); при d=33 мм k_d = 1 (табл. 2.8 [1]); при k_r = 0,8 (табл. 6.10 [2]); k_x = 1,2; k_t=1; k_s=0,9.

С учетом коэффициентов расчетные сопротивления сжатию и изгибу равны

4.1 РАСЧЕТ АРКИ НА ПРОЧНОСТЬ

выполняем в соответствии с п. 7.6.1[2] при изгибе с осевым сжатием должно удовлетворяться следующее условие 7.21[2]:

где — изгибающий момент от действия поперечной нагрузки;

— расчетное сопротивление древесины сжатию;

— расчетный момент сопротивления поперечного сечения;

— площадь расчетного сечения нетто;

— коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента.

Согласно п.7.6.2:

где - радиус инерции сечения;

Полученная гибкость не превышает предельную (таблица 7.7[2]).

при по формуле 7.7[2]– коэффициент продольного изгиба;

В случае, когда эпюра изгибающих моментов не соответствует очертанию, указанному в 7.6.2[2], коэффициент следует умножать на поправочный коэффициент определяемый по формуле

где — коэффициент, учитывающий очертание эпюры изгибающих моментов, определяется по таблице 7.6[2].

Тогда подставляя все найденные значения в формулу 7.21[2] получим:

Условие прочности выполняется, следовательно, запроектированная конструкция арки с сечением удовлетворяет требованиям прочности.

4.2. РАСЧЕТ АРОК НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛОСКОЙ ФОРМЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ

производим по формуле 7.24 [2]. Покрытие из плит шириной 1,55 м раскрепляет верхнюю кромку арки, для этого устраиваем раскосы через 2 плиты, l_m=3,1м.

где — площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_m;

W_sup — максимальный момент сопротивления брутто на участке l_m;

n = 2 — для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования на участке l_m и n = 1 — для элементов, имеющих такие закрепления;

k_с — коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле (7.7)[2] для любой гибкости участка элемента расчетной длиной l_m из плоскости деформирования;

k_m,c — коэффициент, определяемый по формуле (7.22)[2];

k_inst — коэффициент, определяемый по формуле (7.19)[2].

где - радиус инерции сечения;

Полученная гибкость не превышает предельную (таблица 7.7[2]).

при по формуле 7.7[2]– коэффициент продольного изгиба;

Согласно п.7.6.2:

где — коэффициент, учитывающий очертание эпюры изгибающих моментов, определяется по таблице 7.6[2].

где — расстояние между точками закрепления сжатой кромки от смещения из плоскости изгиба;

b — ширина поперечного сечения;

h — максимальная высота поперечного сечения на участке l_m;

k_f — коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_m, определяемый по таблице 7.4[2].

Следовательно, устойчивость обеспечена.

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОНЬКОВОГО УЗЛА

Коньковый узел решается с помощью стальных креплений. Расчёт производится на действие продольной силы коньке N=53,288кН; и cсоответствующей поперечной силы Q = 24,647 кН.

Рис. 5.1

Коньковый узел решается с помощью стальных креплений. Расчёт производится на действие:

- максимальной продольной силы:

- соответствующей поперечной силы

Проверка торцевого сечения на смятие:

s_cm,_a_,d£ k_s₁k_s₂f_c,_a_,_d, 7.76[4],

7.20[4],

Расчётное напряжение смятия под углом к волокнам древесины:

s_cm,_a,_d = F_d_,_a/A_d, 7.77[4],

Ad – площадь опорной площадки торца полуарки, определяемая из условия смятия:

Рисунок 5.2 Схема конькового узла полуарки

k_s₁ = 0,348 – 0,064b₂+ 0,107b₂²– (0,322 + 0,056b₂ – 0,044b₂²)b₁+(0,242 – 0,031b₂ + 0,065b₂²)b₁; 7.78[4],

k_s₂= 0,87 + 0,08b₃ – 0,27b₄ + 0,04b₁b₃ + 0,06b₂b₃b₄ – 0,08b₄², 7.79[4],

где b₁ = (a – 22,5^о)/22,5^о; 7.80 [4],

b₂ = (h_d/h – 0,5)/0,25; 7.81[4],

b₃ = 2l_sk/3h_d – 1; 7.82[4],

b₄ = 10V_d,a / F_d,a – 1; 7.83[4],

при b₄= 0 значение (k_s₂) следует принимать равным 1.

Металлические пластины крепятся к торцам полуарок при помощи болтов диаметром

20мм.

При общей толщине пакета больше 10d минимальные расстояния между болтами определяются: вдоль волокон между осями болтов и до торца элемента не менее чем

S₁ = S₂= 7·d = 7·20=140 мм; поперек волокон между осями болтов не менее чем S₃ = 3,5·d = 3,5·20 = 70 мм; поперек волокон до кромки элемента не менее чем S₄= 3·d = 3·20 = 60 мм. Принимаем S₁= S₂=140 мм, S₃= 70 мм, S₄=65 мм. Тогда e₁ =165мм и e₂ =140мм

Фасонки выполняются из стальных листов толщиной 10 мм.

Усилие, действующее на болты:

Расчётную несущую способность одного среза нагеля в двухсрезном соединении с обоими внешними элементами из стали, следует принимать равной меньшему значению из полученных по формулам:

где t₂=0,265 м – толщина среднего элемента; d=0,02м– диаметр нагеля;

k_n =0,105 - коэффициент, зависящий от типа нагеля, [1,табл.9.4];

- расчетные сопротивления смятию древесины в

глухом нагельном гнезде для симметричных соединений.

kα = 0,745– коэффициент, учитывающий угол (α) между силой и направлением

волокон, α = 90° – 27,136° = 62,864°

- минимальное значение несущей способности одного среза болта диаметром 20 мм.

Рисунок.5.3Схема накладок конькового узла арки

Находим требуемое количество болтов при ns=2 – количество швов в соединении для

одного нагеля:

- по крайним осям

- по внутренним осям

Принимаем 6 болтов ∅20 мм.

6. Мероприятия по обеспечению пространственной жёсткости и неизменяемости здания.

Здания с каркасом из плоских трёхшарнирных арок относятся ко второму типу по требуемым связям. Поперечная устойчивость здания обеспечена геометрически неизменяемыми конструкциями рам без постановки связей, а продольная не обеспечена.

Ребра панелей выполняют роль распорок и являются элементами связей, но существующие способы их крепления к несущим конструкциям каркаса позволяют получить шарнирные соединения, поэтому в таком каркасе возможны перемещения. Для предотвращения этих деформаций и обеспечения продольной устойчивости выполнены раздельные связи:

- в покрытии (скатные связи – СС);

Две смежные арки, объединённые посредством связей, образуют жесткий пространственный блок, состоящий из связевых ферм. Такие блоки создаются в торцах здания и в осях 7 – 8. Необходимость устройства жёстких пространственных блоков по длине здания вызвана податливостью соединения в местах прикрепления элементов связей к несущим конструкциям и, как следствие, возможностью выхода последних из силовой плоскости. Также торцевые жёсткие блоки воспринимают ветровые нагрузки, действующие на торцы здания.

7. Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций.

Защита от гниения имеет важнейшее значение для обеспечения долголетней службы деревянных конструкций, которая достигается путем стерилизации, конструктивной и химической защиты древесины от гниения. Стерилизация древесины происходит естественно в процессе искусственной, особенно высокотемпературной сушки.

Конструктивная защита древесины от гниения обеспечивает такой режим эксплуатации конструкций, при котором её влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. Защита древесины закрытых помещений от увлажнения атмосферными осадками достигается полной водонепроницаемостью кровли, что достигается путём устройства паро-, гидроизоляции, выполненные из высококачественных материалов. Кровля должна иметь необходимые уклоны, и в ней не должно быть внутренних водостоков и ендов. Защита древесины от увлажнения капиллярной влагой осуществляется отделением её от бетонных и каменных конструкций слоями битумной гидроизоляции. Деревянные конструкции должны опираться на фундаменты выше уровней пола и грунта.

Химическая защита конструкций от загнивания заключается в пропитке или покрытии их ядовитыми для грибов веществами – антисептиками. Для предохранения древесины в местах контакта с металлом, на поверхности, контактирующей с древесиной, необходимо нанести мастику Гиссар-1. Для защиты деревянных конструкций от коррозии, вызываемой воздействием биологических агентов, предусмотрены следующие мероприятия:

- Стеновые панели, подвергающиеся периодическому увлажнению и промерзанию (среднеагрессивная среда), следует покрыть влагостойким пентафталевым лакокрасочным покрытием типа Эмаль ПФ-115 (ГОСТ 6465) толщиной 90-120мкм.

- Элементы несущих конструкций и связи, находящиеся в газообразной неагрессивной среде, следует покрывать специальными защитными покрытиями, применяем Эмаль ПФ-115.

Для защиты деревянных конструкций от коррозии, вызываемой газообразными, твёрдыми и жидкими средами, предусмотрены следующие мероприятия:

- Элементы несущих конструкций и связи, находящиеся в газообразной неагрессивной среде, покрывать специальными защитными покрытиями не требуется.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ТКП 45-5.05-146-2009 Деревянные Конструкции. Строительные нормы

2. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-70 02 01 "Промышленное и гражданское строительство"/ Сост. и общ. ред. А.Р. Волик.- Новополоцк: ПГУ, 2005.-300с.

3. СНиП 2.01.07 – 86. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР.– М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-36с.

4. СНБ 8.03-112-2000 Кровли для городского строительства

⇐ Предыдущая 12

Воспользуйтесь поиском по сайту: