Курсовая работа: Одноэтажное деревянное здание

2.1.2.1.3 Проверка местной устойчивости фанерной стенки

а) в опорной панели, высота фанерной стенки в расчетном сечении:

Так как hст/dф=0,58/0,018=32<50 - проверка устойчивости стенки не требуется.

б) в расчетном сечении с максимальным напряжениями изгиба: х=6,2м

Проверка не требуется.

2.1.2.1.4 Проверка фанерной стенки в опорном сечении на срез по нейтральной оси

Поперечная сила на опоре:

Момент инерции опорного сечения, приведенный к фанере:

Статический момент инерции, приведенный к фанере:

2.1.2.1.5 Проверка на скалывание по клеевым швам в местах приклейки стенок к поясам

nш=4-количество клеевых швов.

2.1.2.2 Расчет по второй группе предельных состояний

Предварительно вычисляем коэффициенты, учитывающие переменность высоты сечений (k) и влияние деформаций сдвига от поперечной силы (с) - (прил.4. СНиП ||-25-80)

-отношение площади поясов к площади стенки двутавровой балки

Прогиб в середине пролета:

Предельный прогиб по (2*), табл. 19 п.2а будет равен fпред=L/257=0,0583м, фактический прогиб f=0,034м-меньше fпред.

2.2 Расчет клееной стойки однопролетной рамы

2.2.1 Исходные данные

Пролет здания - 15 м, высота колонн - 6 м. Шаг несущих конструкций В = 6 м. Ограждающие конструкции покрытия и стен - панели длиной 6 м. Устойчивость конструкций обеспечивается постановкой скатных и вертикальных продольных связей между стойками.

2.2.2 Статический расчет

Статический расчет стоек заключается в расчете один раз статически неопределимой системы.

Постоянные расчетные нагрузки:

От веса покрытия  = 0.801 кПа

От веса балки покрытия  = 0.08 кПа

От веса стенового ограждения нагрузка принимается равной

 = 0.64кПа

Временные нагрузки:

Снеговая нормативная  = 0,56 кПа

Снеговая расчетная  = 0,8 кПа

Нормативная ветровая нагрузка

 = 0.30 кН/м - нормативное значение ветрового давления для 2-го ветрового района (СНиП (2.1 07-85)),

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и типу местности

k = 0.75 до высоты h = 5 м, k = 0.8 при h = 6 м, k = 0.85 при h = 7 м

с1 = +0.8 с2 = - 0.4 согласно СНиП 2.01.07-85

Нормативная ветровая нагрузка до высоты 5 м:

а) давление  = 0.30*0.75*0.8 = 0.18 кН/м

б) отсос  = 0.30*0.75*0.4 = 0.09 кН/м

То же при высоте 6 м:

а) давление  = 0.3*0.8*0.8 = 0.19 кН/м

б) отсос  = 0.3*0.8*0.4 = 0.1 кН/м

То же при высоте 7 м:

а) давление  = 0.3*0.85*0.8 = 0.2 кН/м

б) отсос  = 0.3*0.85*0.4 = 0.1 кН/м

Расчетная ветровая нагрузка на раму:

= *γf*B = 0.18*1.4*6 = 1.512 кН/м - давление

= *γf*B = 0.09*1.4*6 = 0.756 кН/м – отсос

Ветровую нагрузку, действующую на участке стены от низа ригеля рамы до верха стены, заменим сосредоточенными силами W1 и W2, приложенными на уровне верха стоек:

W1 = =

W2= =

 - расстояние от уровня низа ригеля до верха стены, м

, - значения активной ветровой распределенной нагрузки в уровне низа ригеля и в уровне верха стены, кН/м

Постоянное расчетное давление на стойку от вышележащих конструкций:

Собственный вес стойки определим, задавшись предварительными размерами ее сечения:

высота сечения

Принимаю сечение стойки состоящим из 12 слоев досок толщиной 33 мм, тогда hк = 33*12 = 396 мм

ширина сечения колонны равна bк = 185 мм (после фрезерования боковых поверхностей колонны, склеенной из досок шириной 200 мм).

Собственный вес стойки:

Рсв = b*h*H** = 0.185*0.396*6*1.1*5 =2,41 кН

Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления (15% от веса стенового ограждения)

 = *1.15*B = 0.64*1.15*6 = 4,41 кН

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены qст на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:

Расчетная нагрузка отвеса снега на покрытии

Определяем усилия в стойках рамы, приняв следующие сочетания нагрузок:

постоянная, снеговая, ветровая. Рама является один раз статически неопределимой системой, за неизвестное усилие принимается продольное усилие Х в ригеле:

Внутренние усилия в сечениях стойки от верха (х = 0) до заделки на опоре (х = Н) определим по формулам:

Изгибающие моменты в левой и правой стойках

Поперечные силы

Нормальные силы

 - коэффициент сочетаний, вводимый для кратковременных нагрузок при одновременном учете 2-х кратковременных нагрузок - снеговой и ветровой.

Усилия в правой и левой стойках на уровне заделки , составляют:

Нормальная сила:

Изгибающие моменты:

Поперечные силы:

2.2.3 Конструктивный расчет

В плоскости рамы стойка работает как защемленная на опоре вертикальная консоль в условиях сжатия с изгибом. Из плоскости рамы стойка представляет собой стержень с неподвижными шарнирами на концах.

Сечение стойки имеет размеры 185х396 мм, тогда:

F = 0.185*0.396 = 0.073м Wx =

Jx =

 = 0.289*0.396=0.114  = 0.289*0.185 = 0.053 м

В плоскости рамы расчет стойки на прочность производится как сжато-изгибаемого элемента:

 - изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме;

М - изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополнительного момента от продольной силы;

ξ - коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента

φ - коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента;

 = 15 МПа -для древесины 2-го сорта. Расчетное сопротивление умножаем на коэффициент условия работы  = 1.2, т.к конструкцию рассчитываем с учетом воздействия ветровой нагрузки.

Определяем гибкость стойки в плоскости изгиба, считая, что в здании отсутствуют жесткие торцевые стены:

При λ > 70 φ =

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально-сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости λпр = 120

 =  = 120*0.289*0.185 = 6.41> 6 м → достаточно раскрепить стойку по ее верху,

Тогда

 =

Проверка устойчивости плоской формы деформирования производим по формуле:

 = Н - расстояние между точками закрепления стойки из плоскости изгиба;

 - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке

Устойчивость стойки обеспечена.

2.2.4 Конструирование узла защемления стойки

а) требуемый момент сопротивления швеллеров

R - расчетное сопротивление стали

По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с с расчетом, чтобы выполнялось условие:

Такими швеллерами будут №16 с Wx = 93,4 см и Jx = 747см

б) назначаем расстояние между осями тяжей  из условия, чтобы  было не менее 0.1Н и не менее 2h с округлением, кратным 50 мм в большую сторону. Принимаем  = 0.8 м. Производим проверку сечения стойки на скалывание при изгибе по формуле

 - расчетная поперечная сила

 - поперечная сила в стойке на уровне верхних тяжей;

При х = 6 - 0.8 =5,2м

в) определяем усилие, действующее в тяжах и сминающее поперек волокон древесину стойки под планками

г) определяем площадь сечения одного стального тяжа в ослабленном сечении

m1 - коэффициент, учитывающий влияние нарезки

m2 - коэффициент, учитывающий возможную неравномерность распределения усилий в двойных тяжах.

По F находим диаметр тяжей dбр = 12 мм, Fнт = 1,13

д) определяем ширину планок из условия смятия

Принимаем ширину планок равной 60 мм.

д) определяем толщину планок δ из расчета их на изгиб как однопролетные свободно опертые балки, загруженные равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом lпл, равным расстоянию между осями тяжей

 - диаметр тяжей

 - толщина стенки швеллера

Опорные реакции планок:

Нагрузка

Расчетный изгибающий момент:

Толщина планок:

Принимаем планку в соответствии с сортаментом δ = 25 мм

3. Краткие указания по защите деревянных конструкций

В данном проекте (производственное здание) для защиты деревянных конструкций от огня и биовредителей применяем препарат ХМБ-444 рецептурного приготовления. Состав хорошо растворяется в воде, не имеет запаха, не вызывает коррозию металлов, обладает огнезащитными свойствами, трудно вымывается из древесины. Пропитанная древесина хорошо склеивается и окрашивается. Препарат может применяться как внутри помещений, так и снаружи.

Список использованной литературы

1.    СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. - М: Стройиздат, 1983. - 31с.

2.    СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1986. - 60с.

3.    Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП А.Б. Шмидт, Ю.В. Халтурин, Л.Н. Пантюшина. 15 примеров расчета деревянных конструкций для курсовых и дипломных проектов: учебное пособие / АлтГТУ им. И.И. Ползунова. -Барнаул: изд. АлтГТУ, 1997. - 86с.

4.    Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вузов / Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гаппоев и др.; под ред. Г.Г. Карлсена. - М.: Стройиздат, 1986. -543с.