Проектирование пролета в виде арки из балок
Расчет клеефанерной панели рамы с ригелем в виде арки треугольного очертания с затяжкой. Определение параметров трехшарнирной арки, ее статический расчет и определение усилий в сечениях. Проектирование конькового и опорного узла, крепления стойки.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.10.2010 |
| Размер файла | 275,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1. Исходные данные
Рама с ригелем в виде арки треугольного очертания с затяжкой (арка из балок, Деревягина).
Пролет
Характер теплового режима: отапливаемое здание
Район строительства: г. Енисейск
Снег: 2,24 кН/м2.
б=19,4
2. Расчет клеефанерной панели
Принимаем клеефанерную панель с размерами 5,581,38 м. с пятью продольными ребрами, расстояние между которыми составляет 46 см и четырьмя поперечными.
Для облицовки используем водостойкую фанеру ф=0,8 см, hp= 19,2 см.
см (не проходит) hp= 19,2 см.
Сбор нагрузок на 1 м2 панели
|
№ п/п |
Вид нагрузки |
gn, кН/м2 |
m |
gp, кН/м2 |
|
|
I |
Постоянная нагрузка |
||||
|
1 |
Асбестоцементные листы ОП |
0,15 |
1,1 |
0,165 |
|
|
2 |
Утеплитель (мин. вата) |
0,068 |
1,2 |
0,082 |
|
|
3 |
Пароизоляция |
0,02 |
1,2 |
0,024 |
|
|
4 |
Продольные ребра 0,19250,0525/1,45= |
0,172 |
1,1 |
0,189 |
|
|
5 |
Поперечные ребра 0,19240,0525/5,57= |
0,036 |
1,1 |
0,0396 |
|
|
6 |
Обшивка из фанеры 0,0087= |
0,056 |
1,1 |
0,0616 |
|
|
Итого: |
0,502 |
0,561 |
|||
|
II |
Временная нагрузка |
||||
|
1 |
Снеговая |
2,24 |
3,2 |
||
|
Итого: |
2,742 |
3,761 |
Нагрузка на 1 м погонный:
Находим максимальные внутренние силовые факторы:
;
Расчетное сечение клеефанерной панели
=0,8 см; hp=19,2 см
Вр=0,9138.2=124.4 см
Впр=45,2=20,8 см
Н0=19,2+0,8=20 см
y0=8,7 см
y0/= 11,3 см
· Статический момент площади сечения:
· Расстояние от нижнего края сечения до нейтральной оси:
y0/=11,3 см; yp=1.7 см.
Приведенный момент инерции:
· Приведенный момент сопротивления:
Проверка обшивки в растянутой зоне:
Проверка ребра в сжатой зоне:
,
Проверка фанеры на скалывание вдоль волокон:
Проверка прогиба панели:
2.2 Расчет необходимого числа гвоздей
От сползания по скату плиты удерживаются отрезками металлических уголков, прибиваемых к опорам гвоздями.
Задаемся диаметром гвоздя: dгв=5 мм
Несущая способность гвоздя:
Требуемое количество гвоздей: гвоздей.
Расстояние от края плиты до первого гвоздя 15d=7,5 см, а между гвоздями 45 см. Длина гвоздя принимаем конструктивно 30d=15 см.
3. Расчет трехшарнирной арки
Нагрузка на покрытие: qp=0,15 кН/м2
Снеговая нагрузка:
- вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности,
-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Определяем собственный вес арки:
Полная нагрузка:
3.1 Статический расчет арки
Расчет арки ведем при двух сочетаниях нагрузки:
I. Постоянная и снеговая нагрузки равномерно распределены по всему пролету [g+P1]:
RA(g+P1)= RB(g+P1)= 110,33 кН; Н(g+P1)= 147,25 кН; F(g+P1)= 110,33 кН;
II. Постоянная нагрузка по всему пролету и снеговая равномерно распределена на 0,5 пролета [q+P2]:
RA(g+P2)=11,77+24,64= 36,41 кН; RB(g+P2)=11,77+73,92=85,69 кН;
НА(g+P2)=15,71+49,28=64,99 кН; НВ(g+P2)=15,71+82,25=97,96 кН;
3.2 Определение усилий в сечениях арки
Сочетание I:
|
X, м |
М, кНм |
Q, кН |
N, кН |
|
|
0 |
0 |
55,155 |
175,537 |
|
|
2,75 |
159,49 |
0 |
173,673 |
|
|
5,5 |
0 |
-55,155 |
171,810 |
Сочетание II:
Левая стойка
|
X, м |
М, кНм |
Q, кН |
N, кН |
|
|
0 |
0 |
20,94 |
73,39 |
|
|
2,75 |
55,09 |
0 |
71,53 |
|
|
5,5 |
0 |
-20,94 |
69,67 |
Правая стойка
|
X, м |
М, кНм |
Q, кН |
N, кН |
|
|
0 |
0 |
67,42 |
120,86 |
|
|
2,75 |
190,61 |
0 |
118,99 |
|
|
5,5 |
0 |
-67,42 |
117,12 |
Максимальные усилия в арке
|
X, м |
М, кНм |
Q, кН |
N, кН |
|
|
0 |
0 |
67,42 |
175,537 |
|
|
2,75 |
190,61 |
0 |
173,673 |
|
|
5,5 |
0 |
-67,42 |
171,810 |
4. Расчет ригеля из балок Деревягина
Определяем геометрические характеристики:
b=21 cм; h=63 см; F=1323 см2
где кw и кж - коэффициенты для составных элементов определяемые в зависимости от пролета.
4.1 Расчет ригеля как сжато-изгибаемого элемента
· Проверка прочности
- коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента.
Прочность обеспечена
· Проверка устойчивости
Гибкость в плоскости изгиба и коэффициент продольного изгиба:
а=0.8 для древесины.
Устойчивость обеспечена
· Относительный прогиб арки:
4.2 Расчет необходимого числа нагелей
Т.к. b>15 см устанавливаем пластинчатые нагели в сечении глухо
Несущая способность одного нагеля:
при глухом соединении.
Требуемое число нагелей:
k=0,2 - коэффициент, учитывающий нормальные силы, приложенные на концах ригеля обоим брусьям
5. Проектирование конькового узла
Деревянные элементы соединяют с помощью деревянных накладок на металлических болтах согласно принятому количеству элементов принятых в нагельном соединении и направлению усилий.
Находим геометрические размеры накладки: диаметр болта d= 2,4 см
При b 10d S1 7d; S2 3,5d; S3 3d
S1=72,4= 16,8 см; S2=3,52,4= 8,4 см; S3=32,4= 7,2 см
Принимаем: S1=18 см; S2=10 см; S3=8 см накладка 7536 мм
е1=S1=18 см; е2=S1=18 см
Определяем усилия:
Определяем расчетную несущую способность на смятие у среднего и крайнего элементов и на срез:
, где - коэффициент по графику
, где а=10 см - толщина накладки
Расчет необходимого числа болтов:
nш - число расчетных швов одного нагеля
В ряду, где действует сила N1:
В ряду, где действует сила N2:
6. Проектирование опорного узла
6.1 Расчет упорной пластины
Из условия смятия верхнего пояса в месте упора, определяем площадь смятия упорной площадки:
;
ширину упорной пластины принимаем b=23 см
;
Определяем фактическое напряжение:
Находим момент:
Определяем момент сопротивления пластины из условия прочности:
;
6.2 Расчет опорной плиты
Определяем площадь опорной плиты из условия на прочность на смятие:
- расчетное сопротивление смятию поперек волокон
Определяем размеры плиты:
принимаем плиту: 4016 см; lk=8 см; Fсм= 640 см2
Определяем фактическое напряжение смятия:
Находим максимальный момент и момент сопротивления:
;
принимаем =1,2 см.
6.3 Определение анкерных болтов
; - площадь болта; - коэффициент условия работы;
Рассчитаем болты от действия распора:
принимаем 2 болта диаметром 24 мм
7. Расчет металлической затяжки
7.1 Подбор сечения
Затяжку выполняем из двух уголков стали С255 (Ry= 24МПа). Из условия прочности определяем требуемую площадь уголков:
,
где m=0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между стержнями.
- площадь поперечного сечения одного тяжа
принимаем 2 уголка №45: S=23,48=6,96см2; ix=1.38; m=2,73 кг/м
Проверяем гибкость:
ставим 2 подвески, тогда
7.2 Расчет сварного шва
; - толщина стенки уголка
Крепление затяжки к закладной детали - при помощи сварки. Сварку принимаем полуавтоматическую, положение нижнее «в лодочку», сварочная проволока СВ-08,
,
,
1) По металлу шва
2) По металлу границы сплавления
принимаем длину шва равной 14 см.
7.3 Расчет подвески
Подвеску проектируем из стальной проволоки С225 (Ry= 210МПа)
Определяем нагрузку на подвеску: ;
m=2,73 кг/м
Определяем требуемую площадь сечения тяжа и диаметр стержня:
;
Конструктивно принимаем 2 подвески диаметром 3 мм.
8. Проектирование и расчет клеефанерной стойки
Неопределенность рамы находим из предположения одинаковой жесткости левой и правой стоек.
Принимаем клееные стойки прямоугольного сечения с шагом вдоль здания
а= 5,6 м. Крепление стоек с аркой шарнирное.
8.1 Определение усилий в стойке
Определяем ветровую нагрузку:
,
где - коэффициент надежности по нагрузке,
-ветровая нагрузка для данного ветрового района,
-коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (z 5 м =0,4; z=10 к=0,4.),
- аэродинамический коэффициент, зависящий от схемы здания,
- шаговое расстояние между арками,
-коэффициент условия работы конструкции,
при z 5 м:
Действие ветра на арку:
Моменты, возникающие в опорной части стойки:
Поперечные силы, возникающие в опорной части стойки:
8.2 Подбор сечения стойки
Принимаем сечение размерами 2156,1 см. Используем сосновые доски 2 го сорта толщиной 3,3 см (после острожки), ширина доски 23 (21 - после острожки). Древесина пропитана антипиренами.
RC= 15mнmбmа=151,20,9760,9=15,81 Мпа.
mб =0,976 при h =56,1 см;
mа =0,9 - при пропитке антипиренами;
mн =1,2 - коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку;
;
;
Прочность обеспечена
Проверка сечения на скалывание:
Rск=1,5mнma=1,51,20,9=1,62 Мпа - расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон при изгибе клееных сосновых досок 2-го сорта.
Геометрические характеристики сечения:
Прочность выбранного сечения достаточна.
Расчет на устойчивость сжато-изгибаемого элемента (правая стойка):
Гибкость из плоскости изгиба и коэффициент продольного изгиба:
-коэффициент для древесины;
Устойчивость клеедосчатой стойки обеспечена.
Расчет на устойчивость сжато-изгибаемого элемента (левая стойка):
Устойчивость клеедосчатой стойки обеспечена.
9. Расчет крепления стойки к фундаменту
9.1 Определение усилий
Напряжение, возникающее на опоре от действия полной осевой нагрузки и изгибающего момента:
;
Nпост= Nпол - Р*0,5l=150.48-17,92*0,5*11=51.92 кН;
Высота сжатой зоны:
9.2 Расчет диаметра анкерного болта
Rbt=250 Мпа - болт класса 6.6 (табл. 58*) СниП II-23-81*
n=2 -2 болта;
Растяжение, воспринимаемое болтом:
Требуемая площадь одного болта:
Принимаем диаметр болта:
.
9.3 Расчет количества стяжных болтов
Толщина опорной части стойки определится как:
B=S2+2S3=3,5d+3d2=9,5d;
d=b/9,5=21/9,5=2,2 см принимаем d=22 мм.
Определим несущую способность болта:
На смятие крайней части Тсма=0,8d=0,8102,2=17,6 кН;
На смятие средней части Тсмс=0,5hd=0,556,12,2=61,71 кН;
На изгиб Тизг=1,8d2+0,02a2= 1,82,22+0,02102=10,71 кН
Принимаем Тmin=10,71кН.
Число стяжных болтов:
n=Nпол/(Тminnш) 150.48/(10,71*2)=7.03 принимаем 8 стяжных болтов.
Список использованной литературы
1. СНиП II-25-80* «Деревянные конструкции»
2. Справочник «Проектирование и расчет деревянных конструкций» И.М. Гринь. Киев: «Будивэльник», 1998 г.
3. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»
4. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
Подобные документы
Расчет клеефанерной плиты, узлов арки. Определение усилий от действия постоянной нагрузки. Геометрические характеристики сечения. Проверка устойчивости плоской формы деформирования. Определение усилий от действия снеговой нагрузки на правой половине арки.
курсовая работа [94,7 K], добавлен 14.12.2012Конструктивная схема разрабатываемого здания. Расчет клеефанерной плиты покрытия. Конструирование опорного и конькового узла. Определение параметров стеновой панели с асбестоцементными обшивками, трехшарнирной рамы, а также стойки торцевого фахверка.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 28.11.2013Определение характеристик клеефанерной панели. Проверочный расчет прочности и жесткости. Расчет треугольной арки с затяжкой. Сбор нагрузки на стойку. Расчет прикрепления стойки к фундаменту. Защита деревянных конструкций от гниения и возгорания.
курсовая работа [502,7 K], добавлен 09.03.2013Выбор типа ограждающих конструкций. Расчет элементов теплой рулонной кровли. Проектирование утепленной кровельной панели. Расчет дощатоклееной двускатной балки. Статический расчет поперечной рамы. Расчет опорного узла левой и правой стойки рамы.
курсовая работа [351,1 K], добавлен 11.01.2013Схема распределения снеговой нагрузки. Определение геометрических характеристик расчетного сечения плиты. Напряжение в ребре каркаса и обшивках. Сбор нагрузок на несущие элементы арки. Расчет по прочности сжато-изгибаемой полуарки. Расчет узлов арки.
курсовая работа [849,2 K], добавлен 04.10.2010Компоновка конструктивного остова здания. Обоснование использования арочных конструкций. Проектирование панели со сплошным срединным слоем. Назначение основных размеров, подсчет нагрузок. Выбор геометрической схемы круговой арки, расчет усилий в сечениях.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 05.01.2011Роль легких строительных деревянных конструкций в строительстве. Выбор конструктивной схемы, расчёт щита с двойным перекрёстным настилом. Анализ нагрузок на спаренный неразрезной прогон. Расчёт клеефанерной панели покрытия, треугольной трехшарнирной арки.
курсовая работа [141,0 K], добавлен 09.12.2011Расчет трехшарнирной дощатоклееной рамы с зубчатым соединением стоек и ригеля. Геометрические размеры рамы. Проверка рамы на устойчивость плоской формы деформирования. Расчет опорного узла. Основные мероприятия по защите древесины от гниения и возгорания.
курсовая работа [954,6 K], добавлен 15.10.2010Статический расчет поперечной рамы, постоянные и временные нагрузки. Определение усилий в раме. Расчетные сочетания усилий в сечениях стоек. Расчет и проектирование колонны, надкрановой и подкрановой части, промежуточной распорки. Параметры фундаментов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.09.2014Теплотехнический расчет ограждающих деревянных конструкций. Расчет утепленной клеефанерной панели покрытия. Расчет гнутоклееной деревянной трехшарнирной рамы. Расчет стеновой панели. Мероприятия и способы продления срока службы деревянных конструкций.
курсовая работа [250,5 K], добавлен 23.05.2008
