Xreferat.com » Рефераты по строительству » Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Исходные данные


Назначение здания: Механический цех

Длина здания: B=40м

Пролет: L=18м

Колонна: клеедощатая

Несущая конструкция покрытия: ферма на врубках

Крыша: рулонная

Режим эксплуатации: А-3

Степень ответственности здания: II

Место постройки: Санкт-Петербург

- Район по снегу: 3

- Район по ветру: 2


I. Компоновка конструктивной схемы


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


II. Расчет конструкций деревянных покрытий


Принимаем рулонное покрытие по двойному настилу из досок в двух направлениях, уложенных по прогонам, опирающимся на треугольную ферму. Настил состоит из нижнего - рабочего настила из досок 22х150,уложенных с промежутками 30 мм; верхнего – сплошного настила под двухслойный рубероид на горячей мастике из досок 16х100 мм. Рабочий настил укладывается по прогонам, защитный – под углом 45° к первому.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Расчет рабочего настила.

Согласно [2] доски из древесины 3-го сорта с сопротивлением Ru =13 Мпа. Уклон ската - 0.333.

Нагрузка на рабочий настил, кН/м2 (кгс/м2)


Табл.1

Элемент

Нормативная

нагрузка

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Расчетная нагрузка

Двухслойная рубероидная

кровля на горячей мастике

Защитный настил из досок

16 мм:5х0.016

Рабочий настил из досок

22х150мм с расстоянием

между осями 180мм:

5.0х0.022х0.15/0.18

0.06(6.0)


0.08(8.0)


0.092(9.2)

1.3


1.1


1.1

0.078(7.8)


0.088(8.8)


0.1012(10.12)

Итого вес покрытия 0.232(23.2)
0.2672(26.72)

Снеговая нагрузка на покрытие

для СПб с учетом угла наклона

Sнxμxcosα =1.8x1x0.946


1.19(119)


1.4


1.703(170.3)

Итого 1.423(142.3)
1.97(197)

При α =18.42˚ < 25˚ коэффициент µ = 1.0.

Ветровая нагрузка при ho/l=9/18=0.5 согласно прил. [I ,c. 23] положительного давления не создает (се1=-0.42).

Рассчитываем рабочий настил как двух пролетную неразрезную балку. Расчет ведем на полосе шириной 100см на два случая нагружения.

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданияI случай нагружения – постоянная нагрузка и снег.


Проверка прочности настила.

Погонная нагрузка-нормативная.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Погонная нагрузка-расчетная.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Максимальный изгибающий момент на середине опоры


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

при моменте сопротивления настила шириной в=100см

и высотой δ=2.2см

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания напряжение изгиба в досках щита:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Проверка жесткости настила.

Момент инерции настила - Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиясм4;

Максимальный прогиб щита


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


II случай нагружения – постоянная нагрузка и сосредоточенный груз Р=100кгс.

Сосредоточенный груз передается на полосу шириной 0.5 м ,

поэтому, на расчетную полосу передается нагрузка:

Рн =Р/0.5=2·Р

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Нормативная сосредоточенная нагрузка

Рнв=2·1.0=2кН

Расчетная сосредоточенная нагрузка


Ррв= Рр · γ п =2·1.2=2.4кН;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания.


Собственный вес настила


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Максимальный изгибающий момент на середине опоры


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Расчет прогонов.

Принимаем разрезной прогон из сосны II сорта. Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания по табл.3 [1], установленный по скату с шагом 1.5 м. Прогон будет испытывать косой изгиб ввиду наличия скатной составляющей. Задаем предварительно сечение бруса прогона 175х200 мм.

Собственный вес прогона:

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Полная погонная нагрузка, действующая на прогон

– номативная:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


- расчетная:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Проверка прочности прогона.

Изгибающие моменты , действующие в плоскости перпендикулярной скату


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания.


Соответствующие моменты сопротивления и инерции:

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиясм3; Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания см3.

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиясм4; Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиясм4

Напряжения изгиба:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Определение жесткости прогона.

Прогиб в плоскости, перпендикулярной скату


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания.


Проверка прочности по касательным напряжениям.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания;


где Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания расчетное сопротивление скалыванию поперек волокон по табл.3 [1]

Расчет на устойчивость плоской формы изгиба.

Устойчивость плоской формы изгиба обеспеченна т.к. сжатый пояс закреплен по всей длине от смещения из плоскости изгиба сплошным рабочим настилом.


III. Расчет фермы покрытия

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Нагрузка на ферму покрытия, кН/м2 (кгс/м2)

Элемент

Нормативная

нагрузка

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Расчетная нагрузка

Двухслойная рубероидная

кровля на горячей мастике

Защитный настил из досок

16 мм:5х0.016

Рабочий настил из досок

22х150мм с расстоянием

между осями 180мм:

5.0х0.022х0.15/0.18

Утеплитель из мин.плит (Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания=1.5 кН/м3 толщиной 8 см):

1.5х0.08

Черепные бруски 5х5см:

2х0.052х6.0

Доски щитов под утеплитель δ=19мм:

6.0х0.019х(1.5-0.175)

Собственный вес прогона:

0.175х0.20х6.0

0.06(6.0)


0.08(8.0)


0.092(9.2)


0.12(12)


0.03(3.0)


0.151(15.)


0.21(21.0)

1.3


1.1


1.1


1.2


1.1


1.1


1.1

0.078(7.8)


0.088(8.8)


0.1012(10.12)


0.144(14.4)


0.033(3.3)


0.166(16.6)


0.231(23.1)

Итого вес покрытия 0.743(74.3)
0. 841(84.1)

Собственный вес несущей

конструкции:

(1.216+0.743)/((1000/6*18)-1)


0.24(24)


1.1


0.264(26.4)

Снеговая нагрузка на покрытие

для СПб с учетом угла наклона

Sнxμxcosα =1.8x1x0.946


1.216(121.6)


1.4


1.703(170.3)

Итого 2.199 (219.9)
2.808(280.8)

Нормативная погонная нагрузка:

-Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания кН/м = 491.5 кгс/м;

- Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания кН/м = 608 кгс/м.

Расчетная погонная нагрузка:

-Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания кН/м = 552.5 кгс/м;

-Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиякН/м = 851.5 кгс/м.

Расчетная нагрузка узловая

-Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания=784 кг

-Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиякН = 1208кгс


Определение усилий в ферме.

Элемент фермы

Номер стержня

Усилия в стержнях, кг



От

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Расчетные усилия




Слева

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Справа

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

По всей ферме

Верхний

пояс

1-II -11403.7 -12801.4 -6690.4 -17571.0 -25974.7

2-II -7684.9 -7071.4 -6690.4 -11841.0 -19525.9

Нижний

пояс

1-I +10584.4 +11783.1 +6347.1 +16308.0 +26892.4

Раскосы

1-2 -3718.8 -5730.0 0 -5730.0 -9448.8

Стойка

2-3 +2352 +1812.4 +1812.4 +3624.0 +5976

Опорные реакции

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

-4704 - - -7248 -11952

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

-4704 - - -7248 -11952

Расчет элементов и узловых соединений фермы.

Узловое соединение выполняем на лобовой ортогональной врубке двойным зубом. Принимаем расчетную площадь сечения нижнего пояса, учитывая его возможное ослабление Fнт = 0.5∙Fбр.

Необходимую площадь сечения нижнего пояса брутто получим из расчета на растяжение:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,где


тр=0.8 – коэффициент условий работы на растяжение при наличии ослаблений в расчетном сечении;

Rp=120кг/см2-расчетное сопротивление древесины растяжению(лиственница).

Принимаем площадь поперечного сечения бруса 25х25 см.

Fбр =625 см2>560.3 см2.

Расчетное сопротивление смятию при угле α =18.42 о


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Необходимая суммарная глубина врубок первого hвр1 и второго зуба hвр2:


Fсм1+Fсм2=b·( hвр1+ hвр2)=b·hвр;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,


где b=25см-ширина бруса;

тсм=1-коэффициент условий работы на смятие древесины.

Принимаем hвр1=4cм, hвр2=6.5 см при условии, что , hвр2=6см ≤1/3 h=1/3∙25=8.333см и разность глубин врезок не менее 2см.

Проверка несущей способности врубки на скалывание.

Скалывающее усилие, приходящее на первый зуб:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Расчетная длина площади скалывания первого зуба:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,где


тск=0.8-коэффициент условий работы для первого зуба;

Rcpck=24 кг/см2-расчетное среднее сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон в лобовых врубках при учете длины скалывания lck≤2h, lck≤ 10hвр1.

Принимаем l’ck =37,5см, что = 1.5∙h =37.5см и <2∙h =50 см.

Длина площади скалывания второго зуба


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания и >2∙h=2∙25=50см.


Принимаем l’’ck =10∙hвр2 =65 см.

Следовательно, несущая способность второго зуба:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


где тск=1.15- коэффициент условий работы на скалывание для второго зуба;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания- расчетное среднее сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон.


Прочность на скалывание обеспечена.

Нижний пояс проверяем на центральное растяжение по сечению I-I с наибольшими ослаблениями при условии центрирования опорного узла по оси нижнего пояса, проходящей через центр тяжести ослабленного сечения.


N1-I =26892,7 кг < mp∙Rp∙Fнт = 0.8 ∙ 120 ∙ 425.5 = 40848 кг;


где Fнт = Fбр - Fосл = 25 ∙ 25 - [6.5 ∙ 25 + (25 – 6.5) ∙ 2] = 425.5 cм2 – площадь сечения нетто с учетом ослабления врубкой hвр2 =6.5 см и стяжным болтом d = 2 см.

В сечении II-II за пределами врубки, помимо растяжения действует изгибающий момент


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания, где

е1=hвр1/2 = 6.5/2 = 3.25 см – эксцентриситет, равный половине глубины врубки.


Проверка прочности пояса как растянуто-изгибаемого стержня


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


где Fнт = 25∙25-2∙3.14 = 618.72см – площадь сечения нетто с учетом ослабления ее стяжным болтом;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания- момент сопротивления сечения нетто.

Прочность обеспечена. Принятое сечение оставляем, так как уменьшение сечения недопустимо из условий расчета врубок.

Ферма опирается на колонны через обвязочные брусья.

Определение высоты обвязочного бруса

Высоту подбираем из предельной гибкости Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания при расчетной длине 5м


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Принимаем брус 250Ч150.

Проверка на смятие обвязочного бруса в месте опирания балки.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


где Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания- длина площадки смятия вдоль волокон древесины;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания- расчетное сопротивление смятию поперек волокон местное.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


– расчетное сопротивлению смятию поперек волокон на части длины, Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания – расчетное сопротивление смятию и сжатию по всей поверхности вдоль волокон древесины, Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания - длина площадки смятии вдоль волокон древесины.

Опорный раскос.

Расчетное усилие N1-II = 25974.7 кг, длина раскоса lрасч = 474.3 см. Раскос рассчитываем как сжато-изгибаемый стержень на продольное усилие и местную поперечную нагрузку:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Изгибающий момент в середине стержня


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Принимаем раскос в виде бруса 25х25.Fбр = 625 см2 ,J = 32552 см4.


Радиус инерции Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

Гибкость раскоса Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Определение эксцентриситета продольных сил, получаемый приравнивая напряжения в сечении пояса посередине и по концам.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

где Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,


где Rс = 1.2∙130 = 156 кг/см2 – расчетное сопротивление древесины лиственницы сжатию вдоль волокон.

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


-расчетный изгибающий момент

Проверка прочности на сжатие с изгибом.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


где ти =1.15- коэффициент условий работы для изгибаемых элементов с размерами сторон более 15см.

Проверка прочности при загружении фермы слева.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Прочность обеспечена.

Проверка устойчивости плоской формы деформирования.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


гдеДеревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

lp = 150 см – расстояние между прогонами

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания для нагрузки приложенной в центре пролета по табл. 2 прил.4 [1].

Устойчивость плоской формы деформирования обеспечена.

Верхний пояс.

Расчетное усилие в стержне N2-II = 19525.9 кг, длина раскоса lрасч = 474.3 см.

Верхний пояс рассчитываем как сжато-изгибаемый стержень на продольное усилие и местную поперечную нагрузку:


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Изгибающий момент в середине стержня


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Задаемся размерами сечения верхнего пояса b х h = 25x25см.

Тогда: площадь сечения F = 25 ∙ 25 = 625 см2;

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиясм3;

J = 32552 см4.


Радиус инерции Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

Гибкость раскоса Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Определение эксцентриситета продольных сил, получаемый приравнивая напряжения в сечении пояса посередине и по концам.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

где Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания, где Rс = 1.2∙130 = 156 кг/см2 – расчетное сопротивление древесины лиственницы сжатию вдоль волокон.

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания-расчетный изгибающий момент

Проверка прочности на сжатие с изгибом.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


где ти =1.15- коэффициент условий работы для изгибаемых элементов с размерами сторон более 15см.

Проверка прочности при загружении фермы слева.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Прочность обеспечена.

Проверка устойчивости плоской формы деформирования.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


гдеДеревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

lp = 150 см – расстояние между прогонами

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания для нагрузки приложенной в центре пролета по табл. 2 прил.4 [1].

Устойчивость плоской формы деформирования обеспечена.

Стойка.

Расчетное усилие N2-3 =5976 кг. Расчетная длина lcm =3м.

Требуемая площадь тяжа.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,


где тр =0.8 – коэффициент условий работы для болтов, работающих на растяжение;

Rp =2100 кг/см2 – расчетное сопротивление растяжению черных болтов из стали Ст. 3.

По прил.12 [2] принимаем dт = 27мм.

Fбр = 5.722 см2, Fнт = 4.18 см2>3.55 см2.

Размеры металлической шайбы принимаем по тому же приложению 140х140х14 мм.

Раскосы.

Расчетное усилие N1-2 =9448.8 кг. Расчетная длина lcm =4.743м.

Принимаем сечение бруса 180х180 мм. Геометрические характеристики:

F = 18∙ 18 = 324 см2; Деревянные конструкции одноэтажного промышленного зданиясм3; J = 8748см4.


Радиус инерции Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,

Гибкость раскоса Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания, тогда Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Проверка устойчивости.

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания


Устойчивость обеспечена.

Средний узел нижнего пояса.

В узле сходятся встречные раскосы из бруса сечением 180х180 мм, опирающиеся на деревянную подушку. Подушка врезана на hвр в брус.

Глубину hвр определяем из расчета на смятие ее усилием, равным разности усилий в соседних панелях нижнего пояса при односторонней временной нагрузке.

ΔN =11783.1-6347.1=5436 кг

Требуемую глубину врубки hвр находим из условия прочности на смятие вдоль волокон.


Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания, откуда

Деревянные конструкции одноэтажного промышленного здания,где b =25 см- ширина бруса.


тсм = 1- коэффициент условий работы древесины на смятие.

Принимаем минимальную глубину врезки в брусья hвр =2 см.

Проверка на смятие подушки раскосом с усилием N1-2 = 9448.8 кг.


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: