бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьКурсовая работа: Проектирование одноэтажного здания с несущим деревянным каркасом

Курсовая работа: Проектирование одноэтажного здания с несущим деревянным каркасом

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Деревянные конструкции»

Выполнил:

студент группы 3017/1

Проверил:

Семенов К.В..

Санкт-Петербург

2007 г.


Содержание

1. Конструктивная схема здания.

1.1. Деревянные фермы.

1.2. Выбор шага рам.

1.3. Связи.

2. Конструирование и расчет покрытия здания.

2.1. Конструкция покрытия.

2.2. Подбор сечения рабочего настила.

2.3. Подбор сечения стропильных ног.

2.4. Подбор сечения прогонов

2.5. Расчет гвоздевого забоя.

3. Расчет и конструирование элементов ферм.

3.1. Определение усилий в стержнях ферм.

3.2. Подбор сечений элементов ферм.

4. Расчет и конструирование узлов ферм.

4.1 Опорный узел на натяжных хомутах.

4.2 Промежуточный узел.

4.3 Коньковый узел.

4.4 Центральный узел нижнего пояса.

Список используемой литературы.


1. Конструктивная схема здания

Проектируется одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В качестве ригеля используется полигональная деревянная ферма. Колонны жестко закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.

Пространственная жесткость здания обеспечивается связями, объединяющими отдельные рамы.

1.1 Деревянные фермы

Рассмотрим полигональную деревянную ферму.

В фермах различают следующие элементы:

1 – Нижний пояс.

2 – Верхний пояс.

3 – Раскосы.

4 – Стойки.

Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.

Высота фермы определяется по пролету. Для полигональной фермы: hф =1/6Lф– 8-ти панельная ферма

В данном проекте пролет фермы Lф=19,2 метра,

поэтому высота фермы hф=1/6*19,2=3,2 метра

Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:

5 – Опорные.

6 – Коньковый.

7 - Центральный узел нижнего пояса.

Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(lп). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.

1.2 Выбор шага рам

Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3.5 до 5 метров. Так как проектируемое здание будет с внутренним отоплением (т.е. покрытие будет утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 5-му снеговому району, зададим 15 по 4.5 м и крайние по 3.6 м. Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.

1.3 Связи

Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с полигональной 8-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:

1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например, у одного из торцов здания).

2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.

3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.

Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они, придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.

Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:

6 – горизонтальные связи между колоннами.

7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.

На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 0,9 м.


2. Конструирование и расчет покрытия здания

2.1 Конструкция покрытия

1 – Прогон.

2 – Стропильные ноги.

3 – Рабочий настил.

4 – Пароизоляция.

5 –Утеплитель.

6 – 3 слоя рубероида.

 

2.2 Подбор сечения рабочего настила

Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб. Выполняется из досок. Для обеспечения достаточной жесткости, каждая доска опирается как минимум на 3 опоры (имеется двухпролетная неразрезная балка).

Расчет рабочего настила по первой группе предельных состояний.

Первое сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).

Расчетная схема:


Таблица 1. Нагрузки собственного веса.

№ п. п. Наименование

, кгс/м3

g

g, кгс/м3

1 3-х слойный ковер рубероида на битумной мастике 10 1.1 11
2

Утеплитель ρ=100 кг/см3

7 1.2 8.4
3 Пароизоляция 3 1.1 3.3
4 Рабочий настил (t=25 мм) 12.5 1.1 13.8
Итого: 32.5 36.5

Обозначения в таблице:

– нормативная нагрузка собственного веса;

g - коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;

g - расчетная нагрузка собственного веса.

Определим снеговые нагрузки. Снеговой район = 5 Þ P**= 320 кг/м2

Далее определяем погонные нагрузки q и P.

q = g * b = 36.5 кг/м - расчетная

qн= gн*b=32.5 кг/м - нормативная

где b – ширина полосы сбора нагрузки (b = 1 м);

P*= P*** cosa=320*1=320кг/ м2

P= P** B=320кг/ м2 - расчетная

Pn= P*0.7=224кг/ м2 - нормативная

 

где a - угол наклона кровли к горизонту (cosa ≈ 1).

Расчет по прочности:

 

s= Mmax / W <= Rизг * mв

где s - напряжение;

Mmax - расчетный изгибающий момент;

W - момент сопротивления рабочего настила;

Rизг - расчетное сопротивление изгибу (Rизг = 130 кгс/см²);

- температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от отапливаемости здания (так как здание отапливается mв =1).

Мmax = 0.125(q+ P) * Lnр² = 0.125 * (36.5+ 320) * 0.9² = 36.09 кгс*м

W = b * h² / 6 = 1 * 0.0252 / 6= 1.04*10-4 м³

s = 36.09/1.04*10-4 =3.46*105 кг/ м2 < Rизг * mв = 130 * 1= 13*105 кг/ м2

 

Расчет на жесткость:

f=2.13*( qн+Pn)* L4nр /384/E/I<=1/150* Lnр

где f – допустимый прогиб;

E – модуль нормальной упругости (E = 1 * 105 кг/см2);

I – момент инерции.

I=b*t3/12=1* 0.0253/12=1.3*10-6 м4

f=2.13*(32.5+224)*0.94 / 384/ 105/104/1.3* 10-6=0.72*10-3м.

1/150* Lnр=0,9/150=6*10-3

0,72*10-3<6*10-3

Второе сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + монтажная.


Расчетная схема:

s= Mmax / W <= Rизг * mв

Мmax = 0.07 * q* Lnр² * + 0.207 * 2 * Pч * Lnр

где Pч –вес человека ( Pч=100кг)

Рр.ч= Pч*g =100*1,2=120 кгс

где Pр.ч – расчетный вес человека;

g - коэффициент надежности по монтажной нагрузке (g = 1.2).

Mmax = 0.07 * 36,5 * 0,92 + 0.207 * 2 * 120 * 1,205 = 39,32 кгс*см

s = 39.32 / 1.04*10-4 = 378076 кгс/м² < Rизг * mв = 130 * 1 =13*105 кгс/м2 Прочность обеспечена.

2.3 Подбор сечения стропильных ног

Нормы предписывают выполнять расчет стропильных ног как однопролетную балку.

Расчетная схема:


 

 


Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:

Lоб = d / cosa = 2.4 / 1 = 2.4 м

где d – длина панели фермы (d = 2.4 м).

Определим нагрузки:

Собственный вес:

qн= gн* c*cosa+ 5=36.5*0.9*1+5=34.75 кг/м

q = g * с * cosa + 5*g = 36.5*0.9*1+5*1.1=37.85 кг/м

Снеговая нагрузка: P= P* * c*cosa =320*0.9*1=288 кг/ м

Pn= P*0.7=288*0.7=201.6кг/ м

Проверка на прочность:

s= Mmax / W <= Rизг * mв

Мmax = 0.125 * (q+ P) * Lоб² = 0.125 * (37.85+ 288) * 2.4² = 234.6 кгс*м


W = b * h² / 6 = 7.5 * 12.52 / 6= 195.31 cм³

s = 234*102 /195.31=12*105 кг/ м2 < Rизг * mв = 130 * 1= 13*105 кг/ м2

Подобранное сечение проверяем на прогиб:

f=5*( qн+Pn)* L4об /384/E/I<=1/200* Lоб

I=b*h3/12=7.5* 12.53/12=7813 cм4

f=5*(34.75+201.6)*2404 / 384/ 100*105/7813=0.13 см

1/200* Lnр=2.4/200=1,2 см

0,13<1,2

Прочность обеспечена. Принимаем поперечное сечение стропильной ноги 125*75 мм.

2.4 Подбор сечения прогона

Прогон проверяют на прочность и на прогиб.

 


Подбор сечения прогона.

От собственного веса

= gн * d + 15=32,5*2.4+20=98 кг/м

q = g * d + 20*g=36.5*2.4+20*1.1=109,6 кг/м

Снеговая нагрузка

P= P* d=320*2.4=768 кг/ м

Pn= P*0.7=768*0.7=537,6 кг/ м

Где d – расстояние между прогонами по горизонтали (а = 4,5м); g = 1.1

Проверка на прочность:

s= Mmax / W <= Rизг * mв

Мmax = 1/12 * (q+ P) * Lпр² = 1/12 * (109,6+768) * 4.5² = 1480,95 кгс*м

W =2* b * h² / 6 =2*6 * 252 / 6= 1012,5 см³

s =1480.95/1012,5 =118,47 кг/ см2 < Rизг * mв = 130 * 1= 130 кг/ см2

Подобранное сечение проверяем на прогиб:

f=( qн+Pn)* L4пр /384/E/I<1/200* Lпр

I=2*b*h3/12=2*6 253/12=15625 cм4

f=(98+537.6)*4.54 / 384/ 100*105/15625=0.434 см.

1/200* Lnр =4.82/200=2,41 см.

0,45<2,25

Прочность обеспечена.

Принимаем поперечное сечение прогона из двух досок 60*250 мм.

2.5 Расчет гвоздевого забоя

 


Определяем Q = Mоп /2/ a

Находим количество гвоздей n =Q/ Tгв,

Tгв – несущая способность 1-го гвоздя.

Mоп =Мmax = 1/12 * (q+ P) * Lпр² = 1/12 * (109.6+768) * 4.5² = 1480.95 кгс*м

Примем диаметр гвоздя dгв= 5.5 мм

Определяем a = 0.2*L – 23 dгв = 0.2 * 4.5 – 23*55*10-4 = 0,7735 м

n=1480.95 /2/0.7735=7,9

Принимаем n = 8 шт.


3. Расчет и конструирование элементов ферм

3.1 Определение усилий в стержнях фермы

Все вертикальные нагрузки, действующие на ферму, делятся на постоянные и временные. При определении усилий принимается, что все нагрузки приложены к узлам верхнего пояса.

P – узловая нагрузка от действия снега.

G – узловая нагрузка от действия собственного веса.

G =( gпокр + gсв)*а*d/cosα; gпокр= g+gоб+gпр

Страницы: 1, 2, 3


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.