СОДЕРЖАНИЕ
Задание на проектирование
Исходные данные
1 Расчет покрытия
2 Статический расчет рамы
3 Конструктивный расчет рамы
4 Расход материалов
5 Расчет узлов
Список литературы
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- место строительство - г. Соликамск;
- снеговой район – V ();
- ветровой район – II ();
- условия эксплуатации В2 – (нормальная зона влажности);
- материал конструкций – ель;
1. РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ
Покрытие крытого перрона для автовокзала представляет собой листы стеклопластика, уложенные по прогонам.
1.1 Подбор материала обшивки
Нагрузка, действующая на листы стеклопластика – снеговая:
В соответствии с рекомендациями для панелей из стеклопластика (см. Приложение) примем панель стеклопластика СПИ-Т (100/40х18), шаг прогонов примем 0,6 м.
1.2 Расчет прогонов
Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия
Наименование нагрузки Единицы
измерения
Нормативная нагрузка Коэффициент надёжности по нагрузке γf Расчётная нагрузка
А. Постоянные
1 Собств. вес стеклопластика () кН/м2 0,0145 1,3 0,019
2 Собств. вес прогона(ориентировочно) кН/м2 . 0,1 1,1 0,11
Б. Временная
3 Снеговая нагрузка, S= 3,2 кН/м2 кН/м2 2,24 1/0,7 3,2
Итого: кН/м2 2,35 3,33
Статический расчет прогона
Расчетная погонная нагрузка на прогон:
;
Расчетную схему прогона примем разрезную, тогда
Расчетный пролет прогона
см,
где b – шаг несущих конструкций, а=10 см – ширина опорной площадки прогона.
Максимальный изгибающий момент в прогоне:
.
Прогон работает в условиях косого изгиба. Составляющие момента относительно главных осей сечения:
,
,
Конструктивный расчет прогона
Минимальные размеры поперечного сечения прогона получаются из условия обеспечения требуемой жесткости при
.
Требуемый момент сопротивления сечения
см3.
Где
– расчетное сопротивление древесины изгибу.
Требуемая высота сечения:
cм.
Требуемая ширина сечения:
cм.
По сортаменту пиломатериалов принимаем брус сечением 75х175, с геометрическими характеристиками:
,
, ,
Проверку прочности не выполняем, так как при подборе сечения мы исходили из главной формулы.
Необходимо проверить прогиб прогона от действия нормативной нагрузки. Находим составляющие прогиба относительно главных осей:
см,
где кН/м.
см,
где кН/м.
Полный прогиб прогона определяется по формуле
см cм.
Жесткость прогона обеспечена.
2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАМЫ
Расчет поперечной рамы производится на основное сочетание нагрузок, включающее постоянную, снеговую и ветровую нагрузки на всем пролете.
Сбор нагрузок
№
п/п
Наименование нагрузки Единицы измерения
Нормативная нагрузка Коэффициент надёжности по нагрузке γf Расчётная нагрузка
А. Постоянные
1Собств. вес стеклопластика () кН/м2 0,0145 1,30, 019
Собств. вес прогона кН/м2 0,13 1,1 0,143
Итого: 0,14 0,16
собственный вес рамы
кН/м2 0,185 1,1 0,204
Итого: 0,325 0,364
Б. Временная
2 снеговая нагрузка, S= 3,2 кН/м2 кН/м2 2,24 1/0,7 3,2
Итого: кН/м2 2,56 3,56
Погонные расчетные нагрузки
;
;
;
Расчетное значение ветровой нагрузки:
;
.
Определение усилий в элементах рамы
Расчёт поперечной рамы производится в программном комплексе “Лира ”, версия 9.0.
Ширину элементов рамы назначим 160 мм, высоту сечения элементов назначаем предварительно: .
3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РАМЫ
Конструктивный расчет преследует цель определить сечения элементов рамы и конструкцию узлов.
Несущий каркас здания представлен в виде однопролетных симметричных сборных рам с двускатным ригелем. Рамы решены по трехшарнирной схеме с шарнирными опорными и коньковым узлам и жесткими карнизными узлами. Жесткость последних обеспечивается сопряжением ригеля со стойкой и деревянным подкосом, совместно воспринимающими узловой изгибающий момент.
Стойки рам опираются на столбчатые бетонные фундаменты, возвышающиеся над уровнем пола на 20 см. Полная высота стойки hст = 4,8 м. Уклон кровли i =1:10.
I вариант – подкос на расстоянии 2 м
Расчет стойки
Стойку проектируем клееной из досок толщиной с учетом острожки 22 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Стойка работает как растянуто-изгибаемый элемент.
Расчет растянуто-изгибаемых элементов производится по формуле:
.
Материал стойки – ель первого сорта.
Наиболее неблагоприятная комбинация усилий в стойке:
Требуема площадь сечения:
,
0,8 – учитывает влияние изгибающего момента.
,
,
Принимаем (2 слоя толщиной 22 мм с учетом острожки).
Проверяем сечение:
,
,, ,
,
,
- прочность обеспечена.
Конструктивно примем высоту стойки: см (6 слоев толщиной 22 мм с учетом острожки).
Расчет подкоса
Подкос проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Подкос работает как центрально сжатый элемент.
Расчет центрально-сжатых элементов на устойчивость производится по формуле:
,
расчет по прочности не производим, так как
.
Материал подкоса – ель второго сорта.
,
длина подкоса 5,2 м.
Требуемая площадь сечения:
,
,
Принимаем (8 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Расчетная длина подкоса в плоскости (из плоскости) рамы:
Наибольшая гибкость подкоса – из плоскости:
, ,
, ,
Проверяем сечение:
устойчивость подкоса обеспечена.
Окончательно принимаем размеры подкоса: ,
Расчет ригеля
Ригель проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Ригель работает как сжато-изгибаемый элемент.
Ригель на участке от точки пересечения с подкосом до конькового узла и на участке консольного свеса имеет переменное сечение.
Наибольшие усилия в ригеле возникают в месте примыкания подкоса:
.
Сечение ригеля ослаблено врезкой на глубину 2 см и болтом диаметром 16 мм, скрепляющим накладки подкоса со стойкой.
Расчет сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
.
Материал ригеля – ель второго сорта.
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом в плоскости рамы:
.
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом из плоскости рамы:
.
Требуемый момент сопротивления:
,
Требуемая высота сечения:
,
Примем высоту сечения 83,2 см (26 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Fрасч – площадь сечения с учетом ослаблений:
Fрасч = F – Fосл = 18,5∙83,2 – 18,5∙(1,6+2) =1472,6 см2;
Wрасч – момент сопротивления с учетом ослабления врезкой:
,
,
II вариант – подкос на расстоянии 3 м
Расчет ригеля
Ригель проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Ригель работает как сжато-изгибаемый элемент.
Ригель на участке от точки пересечения с подкосом до конькового узла и на участке консольного свеса имеет переменное сечение.
Наибольшие усилия в ригеле возникают в месте примыкания подкоса:
.
Сечение ригеля ослаблено врезкой на глубину 2 см и болтом диаметром 16 мм, скрепляющим накладки подкоса со стойкой.
Расчет сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
.
Материал ригеля – ель второго сорта.
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом в плоскости рамы:
.
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом из плоскости рамы:
.
Требуемый момент сопротивления:
,
Требуемая высота сечения:
,
Примем высоту сечения 73,6 см (23 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Fрасч – площадь сечения с учетом ослаблений:
Fрасч = F – Fосл = 18,5∙73,6 – 18,5∙(1,6+2) =1295 см2;
Wрасч – момент сопротивления с учетом ослабления врезкой:
,
,
Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле (29) [1]:
где ξ – коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле (30) [1]:
,
здесь Fбр – площадь сечения брутто, Fбр = 18,5∙73,6 = 1361,6 см2.
;
;
,
прочность ригеля в точке примыкания подкоса обеспечена.
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле:
Ригель раскреплен из плоскости. Расчетная длина из плоскости равна
.
,
,
;
,
; ,
, ,
,
,
устойчивость ригеля из плоскости обеспечена.
Расчет стойки
Стойка проектируется клееной из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Стойка работает как сжато-изгибаемый элемент.
Наибольшие усилия в стойке:
.
Расчет сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
.
Материал стойки – ель второго сорта.
Расчетная длина стойки:
.
Требуемый момент сопротивления:
,
Требуемая высота сечения:
,
Конструктивно примем высоту стойки: (6 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Fрасч = Fбр = 18,5∙19,2 – 18,5∙(1,6+2) =355,2 см2;
Wрасч – момент сопротивления с учетом ослабления врезкой:
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле:
Стойка без раскреплений растянутой кромки.
; ,
, ,
,
,
устойчивость стойки из плоскости обеспечена.
Расчет подкоса
Подкос проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом. Подкос работает как центрально сжатый элемент.
Расчет центрально-сжатых элементов на устойчивость производится по формуле:
расчет по прочности не производим, так как
.
Материал подкоса – ель второго сорта.
,
длина подкоса 5,7 м.
Требуема площадь сечения:
,
,
Принимаем (7лоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Расчетная длина подкоса в плоскости (из плоскости) рамы:
Наибольшая гибкость подкоса – из плоскости:
, ,
,
,
Проверяем сечение
устойчивость подкоса обеспечена.
Окончательно принимаем размеры подкоса
, .
,
,
Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле (29) [1]:
где ξ – коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле (30) [1]:
,
здесь Fбр – площадь сечения брутто,
;
;
,
прочность стойки обеспечена.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия».-М.:1986.
2. СНиП II.25-80. «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».-М.: 1982.
3. Пособие по проектированию деревянных конструкций. (к СНиП II-25-80). - М.: Стройиздат, 1986.
4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции: М., 1990. – 96 с.
5. А.В. Калугин Деревянные конструкции. Конспект лекций ПГТУ 2001.
6. И.М. Гринь “Строительные конструкций из дерева и пластмасс”. М., Стройиздат 1979.
7. В.Е. Шишкин “Примеры расчёта конструкций из дерева и пластмасс”. М., Стройиздат 1974.
8. Справочник проектировщика: «Металлические конструкции». АСВ, 1998.