 |
Расчет и конструированное покрытие здания
|
|
|
|
Исходные данные
. Объект - выставочный павильон
. Вид несущих конструкций - рама
. Шаг несущих конструкций - 4,8 м
. Длина здания - 48 м
. Ширина здания - 20 м
. Высота здания - 11 м
. Район строительства - г. Москва
. Тепловой режим здания - холодный
. Материал для несущих конструкций:
деревянные конструкции - ель
металлические конструкции - С38/23
Конструктивные особенности проектируемого здания
Для проектируемого здания - выставочный павильон с холодным режимом работы. Несущие и ограждающие конструкции здания будут эксплуатироваться внутри неотапливаемого помещения, что соответствует работе конструкций для групп Б1 - Б3. Коэффициент условий работы 1-0,9.
Вкачестве несущих конструкций выставочного павильона принимают дощатоклееную трехшарнирную гнутую раму. Опирание рамы предусмотрено на фундамент (марка бетона фундамента В10).
2. Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций
Выбор рациональных типов конструкций производят на основании сравнений 3-х конкурентоспособных вариантов.
| № п/п | Наименование | Конструктивная схема | Коэффициенты | |
| Собствен-ного веса kс.в. | Металлоём- кости kм,% | |||
| 1 | Дощатоклееная гнутая рама (пролетом L=20м) |  8,256,5
| ||
| Покрытие - листы волнистые из полиэфирного стеклопластика по деревянному каркасу m=17кг/м2 | --- | 4 | ||
| 2 | Дощатоклееная рама из прямолинейных элементов с соединением ригеля и стойки на зубчатый шип L=20м. |  8,56,5
| ||
| Панели на деревянном каркасе с нижней обшивкой из плоских листов асбестоцемента и кровлей из волнистых листов асбестоцемента без утеплителя m=65кг/м2 | --- | 7 | ||
| 3 | Дощатоклееная рама из прямолинейных элементов с подкосами и консолями L=20м. |  8,285,57
| ||
| Клеефанерные панели под плоскую кровлю в виде трёхслойного рубероидно-изоляционного ковра (без утеплителя) m=37кг/м2 | --- | 4 | ||
|
|
|
Производят расчёт выбранных вариантов конструкций по расходу основных строительных материалов - древесины и металла.
. Определяют собственную массу основных несущих конструкций:
Вариант №1.
Вариант №2.
Вариант №3.
2. Определяют расход металла для изготовления основных несущих конструкций:
Вариант №1.
Вариант №2.
Вариант №3.
3. Определяют расход металла для изготовления 1м2 конструкций покрытия:
Вариант №1.
Вариант №2.
Вариант №3.
4. Определяют расход древесины для изготовления основных несущих конструкций в расчёте на 1м2 плана здания:
Вариант №1.
Вариант №2.
Вариант №3.
5. Определяют расход древесины для изготовления конструкций покрытия в расчёте на 1м2 плана здания:
Вариант №1.
Вариант №2.
Вариант №3.
Результаты выполненных расчётов заносят в таблицу №2.
Таблица №2.
| Наименование элементов | Лес м3/м2 | Металл кг/м2 | Лес м3/м2 | Металл кг/м2 | Лес м3/м2 | Металл кг/м2 |
| Вариант №1. | Вариант №2. | Вариант №3. | ||||
| Несущие конструкции | 0,071 | 2,5 | 0,093 | 3,2 | 0,079 | 2,4 |
| Конструкции покрытия | 0,033 | 0,68 | 0,121 | 4,55 | 0,071 | 1,48 |
| Итого | 0,104 | 3,18 | 0,214 | 7,75 | 0,15 | 3,88 |
Для дальнейшего проектирования принимаем вариант с наименьшим расходом древесины и металла - вариант №1.
Расчет и конструированное покрытие здания
Проектируем покрытие в виде асбоцементных волнистых листов по многопролётным неразрезным дощато-гвоздевым прогонам. Обычно шаг прогонов бывает в пределах 1,2…1,5 м. Дощато-гвоздевые прогоны проектируются из двух досок, поставленных на ребро; по длине доски соединяются между собой гвоздями, расположенными на расстоянии 40 - 50 см друг от друга. Гвозди в стыке расстанавливаются двумя рядами, количество гвоздей определяется расчётом.
|
|
|
Расчёт многопролётного дощато-гвоздевого прогона.
Исходные данные:
пролёт прогона - 4,8 м;
шаг пролёта примем - 1,35 м;
место строительства - г. Москва;
нормативная снеговая нагрузка 1800 Н/м2;
угол наклона кровли б = 15°.
Нагрузку от массы прогона принимаем равной 100 Н/м. Тогда расчётная нагрузка, действующая на прогон, равна:
.
Нормативное значение нагрузки, действующей на прогон, равно:
.
Нормальная составляющая расчётной нагрузки:
.
Скатная составляющая расчётной нагрузки:
.
Нормальная составляющая от нормативной нагрузки:
.
Расчёт прогонов ведётся по двум группам предельных состояний.
Размеры поперечного сечения определяются расчётом на прочность по нормальным сечениям. Расчёт ведётся по изгибающему моменту, возникающему на третьей с края опоре. Изгибающий момент определяется по формуле:
Принятые размеры поперечного сечения прогона проверяются на изгибающий момент, действующий в первом пролёте, который определяется по формуле:
Прогоны проектируются из ели 2-го сорта. Группа конструкций Б1; коэффициент условий работы конструкций mв = 1; расчётное сопротивление древесины при изгибе равно 14 МПа.
Требуемый момент сопротивления поперечного сечения прогона равен:
Зададимся толщиной одной доски 50 мм. Тогда суммарная ширина прогона будет равна 100 мм, а требуемая высота поперечного сечения:
По сортаменту пиломатериалов принимаем сечение прогона из двух досок размером 50х150 мм. Фактический момент сопротивления сечения прогона составляет 468,75 см3.
Проверим прогон принятого размера поперечного сечения на действие изгибающего момента в первом пролёте:,
что меньше расчётного сопротивления древесины при изгибе, равного 14 МПа с учётом коэффициента условия работы mв = 1.
На скалывание деревянные прогоны проверяются только при больших сосредоточенных силах, расположенных близко к опорам, а при равномерно распределённой нагрузке - при отношении пролёта к высоте поперечного сечения менее чем 5,4. В нашем случае отношение пролёта к высоте поперечного сечения равно 480 / 11 = 43,63 что > 5,4, следовательно, проверку на скалывание производить не требуется.
|
|
|
Расчет гнутой рамы
Исходные данные:
Рама постоянного очертания, пролёт l = 20 м., шаг рам 4,8 м. Уклон рамы 1:4. Район строительства - город Москва, по снеговой нагрузке - III район, по скоростному напору ветра - I район.
Геометрические размеры оси рамы.
Поперечное сечение рамы принимают прямоугольным с постоянной шириной b=26,5 см (после острожки досок ширной27,5 см) и с переменной высотой. Толщину досок принимают 19 мм (после острожки досок толщиной 25 мм). Высота сечения в карнизной части принимают в пределах (1/25-1/35) l - приняли 1/2520=0,8 м=80 см, на опоре - (0,4-0,5) h приняли 0,5´0,855=42,75 см, а в коньке - (0,3-0,4) h приняли 0,4´0,855=0,342 м =34,2 см (приняли 18´1,9=34,2см).
При принятых размерах сечения рамы определяют нахождение нейтральной оси относительно наружного контура. Расчетный пролет рамы. Высота в коньке H=11 м. Радиус кривизны расчетной оси в закругленной части получится r0 =rнар´ =3000-210=2790 мм. Угол наклона ригеля к горизонту. Угол дуги закругления Длина дуги полурамы
Полная длина оси полурамы 5,91+3,65+9,02=18,63 м
Таблица №3
| № сечения | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Xn | 0 | 0,21 | 0,755 | 2,1 | 4,79 | 7,79 | 10,79 |
| Yn | 0 | 5,91 | 7,495 | 8,395 | 9,145 | 9,98 | 10,815 |
Сбор нагрузок.
Постоянные равномерно распределённые нагрузки на 1м2 горизонтальной проекции покрытия определяем с введением коэффициента перегрузки n = 1,1 и коэффициента R= S/(0,5) = 18,4/11 = 1,7, учитывающего разницу между длиной дуги полурамы и её горизонтальной проекцией. Сбор постоянных нагрузок от веса покрытия приведён в таблице №4.
Таблица №4
| Элементы | Нормативная нагрузка (кН/м2) | n | Расчётная нагрузка (кН/м2) |
| Постоянная нагрузка | |||
| 2 листа полиэфирного волнистого стеклопластика | 0,069 | 1,1 | 0,0759 |
| Рёбра каркаса и поперечные рёбра диафрагмы из досок сечением 250´35мм | 0,129 | 1,1 | 0,1419 |
| Итого | 0,198» 0,2 | 0,2178»0,22 | |
| Временная нагрузка | |||
| Снеговая | - | - | 1,8 |
| Ветровая | 0,23 | 1,2 | 0,28 |
листа полиэфирного волнистого стеклопластика 0,069 1,1 0,0759
|
|
|
Рёбра каркаса и поперечные рёбра диафрагмы из досок сечением 250´35 мм 0,129 1,1 0,1419
Итого 0,198» 0,2 0,2178»0,22
Временная нагрузка
Снеговая - - 1,8
Ветровая 0,23 1,2 0,28
Статический расчёт рамы.
Определяют усилия в расчетных сечениях рамы. Для упрощения расчета определяются усилия в сечениях от единичной вертикальной нагрузки, расположенной на левой половине рамы, а затем вычисляют усилия от постоянной нагрузки на всем пролете рамы, от снеговой на всем пролете и на половине и усилия от ветровой нагрузки.
Определяют опорные реакции. От единичной вертикальной нагрузки.
Опорные реакции от ветровой нагрузки определяют, заменяя для упрощения вычислений, ветровую нагрузку, действующую нормально к скатам кровли, ее составляющим. Опорные реакции определяют из равенства нулю суммы моментов всех сил относительно шарниров рамы:
Определяют изгибающий момент от единичной вертикальной нагрузки (кН*м):
Определяют нормальные и поперечные силы при основных сочетаниях нагрузок:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Для определения расчетных усилий в раме принимают следующие сочетания нагрузок.
Основное сочетание. Постоянные вертикальные нагрузки по всему пролету и снеговая по всему пролету или на половине пролета.
Дополнительное сочетание. Постоянные вертикальные нагрузки по всему пролету и снеговая по всему пролету или на половине пролета и ветровая. В этом случае временные нагрузки умножаются на коэффициент 0,9.
Для предотвращения работы клеевых швов на отрыв под действием раскалывающих усилий, возникающих в зоне опорного и конькового шарниров, концы полурамы стягивают болтами = 18 мм, поставленными нормально к её оси.
Список используемой литературы
конструкция покрытие рама
1. Под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова «Конструкции дерева и пластмасс». М. Сройиздат 1986 г.
. И.М. Гринь «Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов» г. Киев 1988 г.
. В.Е. Шишкин «Примеры расчёта конструкций из дерева и пластмасс» М. Стройиздат 1974 г.
. Справочник под ред. И.М. Гриня «Проектирование и расчёт деревянных конструкций» г. Киев 1975 г.
. СНиП II-25-80 Часть2 «Деревянные конструкции». М. Госстройиздат 1983 г.
. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». М. Госстройиздат 1993 г.
. СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика». М. Госстройиздат 1991 г.
. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) М. 1986 г.
. Лихолетов О.Д. Учебное пособие «Конструкции дерева и пластмасс» М. 1996 г.
|
|
|
