КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
«Покрытие из клееных деревянных конструкций для неотапливаемого здания»
| Выполнил студент: | Надточей А.В. |
| Институт, курс, группа: | ИСА – V – 2 |
| Руководитель проекта: | Арленинов Д.К. |
| К защите: | _______________________________________________ |
| Проект защищен с оценкой: | _______________________________________________ |
Москва, 2016г.
Содержание
1.Исходные данные для расчета покрытия3
2. Расчет прогонов 4
3. Расчет треугольно-распорной системы (ТРС)8
4. Расчет нижнего пояса11
5. Расчет узлов12
6. Расчет подстропильной балки13
7. Список литературы17
Исходные данные:
Вариант: 1;
Шаг колонн: 7,5 м;
Шаг треугольно-распорной системы: 3,75 м;
Пролет: 12 м;
Сорт древесины: 2;
Снеговой район: 4;
Угол наклона ТРС: 14°;
Прогоны: разрезные с шагом 1 м;
Тип здания: неотапливаемое.
I. Расчет прогонов.
Сбор нагрузки на 1 м2 для прогонов
| № п.п. | Наименование нагрузки | Нормативное значение нагрузки, кГ/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетное значение нагрузки, кГ/м2 |
| Кровля: металлочерепица | 6,1 | 1,155*(1) | 7,05 | |
| Прогоны*(2) | 3,75 | 1,1 | 4,13 | |
| Снег | 0,7 | |||
| Всего | 177,85 | - | 251,18 |
* (1) – данный коэффициент надежности по нагрузке дополнительно взят с учетом нахлеста листов металлочерепицы, как 1,05*1.1=1,155;
(2) – прогоны взяты в первом приближении сечением 75х100 мм, таким образом, нормативное значение получено, как 0,075*0,1*1*500 = 3,75 кг/м2.
Согласно п.6.11 [1] произведем расчет прогонов по прочности при косом изгибе:
где 
и 
– составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения x и y;
и 
– моменты сопротивлений поперечного сечения нетто относительно главных осей сечения x и y;
– расчетное сопротивление изгибу, находится согласно таблице 3 [1].
рис.1 – схема приложения нагрузки к прогону
Для нахождения расчетного изгибающего момента, в роли которого выступает максимальное значение момента, возникающего от действия на прогон распределенной нагрузки, необходимо разложить данную нагрузку на 2 составляющие:
где с – шаг прогонов.
рис.2 – расчетная схема прогона
где 
– шаг треугольно – распорных систем.
Данное сечение не проходит проверку по прочности на косой изгиб. Следовательно, увеличим сечение.
Сбор нагрузки на 1 м2 для прогонов
| № п.п. | Наименование нагрузки | Нормативное значение нагрузки, кГ/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетное значение нагрузки, кГ/м2 |
| Кровля: металлочерепица | 6,1 | 1,155 | 7,05 | |
| Прогоны | 1,1 | |||
| Снег | 0,7 | |||
| Всего | 184,1 | - | 258,05 |
прогоны взяты сечением 200х100 мм, таким образом, нормативное значение получено, как 0,2*0,1*1*500 = 10 кг/м2.
Выполним 3-ю итерацию
Сбор нагрузки на 1 м2 для прогонов
| № п.п. | Наименование нагрузки | Нормативное значение нагрузки, кГ/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетное значение нагрузки, кГ/м2 |
| Кровля: металлочерепица | 6,1 | 1,155 | 7,05 | |
| Прогоны | 12,5 | 1,1 | 13,75 | |
| Снег | 0,7 | |||
| Всего | 186,6 | - | 260,8 |
прогоны взяты сечением 250х100 мм, таким образом, нормативное значение получено, как 0,25*0,1*1*500 = 12,5 кг/м2.
Данная проверка выполняется, следовательно, примем окончательно сечение в виде прямоугольного прогона с размерами сторон 250 мм на 100 мм.
Согласно п.6.36 [1] произведем расчет прогонов по предельным состояниям второй группы:
где 
– прогиб балки постоянного сечения высотой 
без учета деформаций сдвига;
- наибольшая высота сечения;
– шаг треугольно-распорной системы;
– коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения, для балок постоянного сечения принимается равным 1;
– коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы, определяемый согласно таблице Е.3 приложения Е [1].
Для загруженной равномерно-распределенной нагрузкой балки 
и 
равны:
где 
– нормативное значение распределенной нагрузки, действующей на прогон;
– модуль упругости древесины вдоль волокон, принимаемый согласно п.5.3 [1];
– момент инерции сечения прогона.
где 
– коэффициент, показывающий изменение сечение балки, для балок постоянного сечения равен 1.
*
* 
, так как в балке шарнирно-опертой и загруженной равномерно-распределенной нагрузкой продольных усилий не возникает.
Данное значение прогиба не должно превышать предельного значения прогиба, установленного для данного типа элемента конструкции согласно п.6.35 [1]:
Так как проверка по второму предельному состоянию не выполняется, увеличим сечение дабы увеличить жесткость. Проверим балку с сечением 150х250мм.
Так как все проверки выполнены, следовательно, сечение прогона можно считать окончательно подобранным.
Рис.3 – окончательное сечение прогона
II. Расчет треугольной распорной системы (ТРС).
Сбор нагрузки на 1 м2 для ТРС
| № п.п. | Наименование нагрузки | Нормативное значение нагрузки, кГ/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетное значение нагрузки, кГ/м2 |
| Кровля: металлочерепица | 6,1 | 1,155 | 7,05 | |
| Прогоны | 18,75 | 1,1 | 20,625 | |
| Снег | 0,7 | |||
| Вес ТРС(3) | 11,364 | - | 11,346 | |
| Всего | 204,196 | - | 270,021 |
прогоны сечением 150х250 см, таким образом, нормативное значение получено, как 0,15*0,25*1*500 = 18,75 кг/м2.
(3) – собственный вес ТРС определяем по формуле:
где 
– грузовой коэффициент, согласно справочным данным, для данной конструкции равен 0,06;
– нормативное значение снеговой нагрузки;
– нормативное значение постоянной нагрузки.
Определим расчетную погонную нагрузку:
Далее рассмотрим 2 возможных вида РСН.
| Рис.4 – расчетная схема загружения для варианта №1 |
Определим усилия в элементах конструкции:
где - высота ТРС, равная 
где 
– длина стропил, равная 
.
| Рис.6 – расчетная схема загружения для варианта №2 |
Определим усилия в элементах конструкции от временной нагрузки:
Проверка: 
Проверка: 
Определим усилия в элементах конструкции от постоянной нагрузки:
Проверка: 
Зададимся сечением верхнего пояса. Примем ширину 140 мм. Высоту доски принимаем как 
, но так как доска будет изготовлена из клееных элементов, толщина у которых 33 мм, то в данной доске будет 
шт, следовательно, окончательно примем 9 элемент и соответственно высоту верхнего пояса 297 мм.
Для того, чтобы обеспечить разгружающий М в верхнем поясе и тем самым, уменьшить сечение элемента, делаем упор от затяжки на нижней половине высоты торца элемента, при этом усилие в верхнем поясе (N) будет действовать с некоторым эксцентриситетом относительно центральной оси верхнего пояса равным:
Определим разгружающий момент, приняв усилие от второго варианта загружения, так как усилие в затяжке, при таком загружении, будет меньше, чем в первом варианте, и эффект от приложенной силы N будет меньше.
Согласно п.6.20 [1], выполним расчет на прочность сжато-изгибаемого элемента, которым является верхний пояс:
где 
– площадь сечения элемента;
– изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме. Для шарнирно-опертых элементов при симметричной эпюре изгибающего момента параболического очертания, допускается определять по формуле:
где 
– коэффициент продольного изгиба, определяемый по п.6.3 [1] и зависящий от значения гибкости элемента 
:
где 
– расчетная длина элемента, определяемая согласно п.6.5 [1];
– радиус инерции сечения, в данном случае, по высоте элемента.
где 
– коэффициент, равный 3000.
где 
– расчетное сопротивление сжатию вдоль волокон, определяемое по таблице 3 [1], и, так как высота сечения до 50 см, то коэффициент 
и 
при толщине досок 33мм.
| Рис.6 – окончательное сечение верхнего пояса |
следовательно, подобранное сечение является экономичным.